Вижу новости о повторных заражениях коронавирусом — сначала становится страшно, потом думаю, что это фейк. Так возможно это или нет? И спасет ли вакцина?

Все материалы «Медузы» о коронавирусе открыты для распространения по лицензии Creative Commons CC BY. Вы можете их перепечатать! На фотографии лицензия не распространяется.

Сразу ответим на главные вопросы

Можно ли заразиться второй раз?

Да, сейчас это доказано. Пока надежно описаны четыре случая, еще несколько случаев обсуждаются.

Во второй раз болезнь проходит легче или тяжелее?

К сожалению, не всегда повторная инфекция проходит легче, чем первичная: есть примеры, когда второй раз болезнь протекала тяжелее, один человек был госпитализирован. Почему так происходит — неизвестно.

Часто ли происходит повторное заражение?

Какова доля повторных от всех инфекций — тоже неизвестно. Описанных примеров повторных заражений очень мало, и делать на их основе статистические выводы невозможно.

Значит, иммунитет не вырабатывается? А от вакцин?

Как долго длится иммунитет к коронавирусу у большинства людей при естественном заболевании и как долго будет держаться иммунитет при вакцинировании — это два важнейших вопроса, от которых, в первую очередь, будет зависеть развитие пандемии. Ответа на них еще нет.

То есть мы ничего не знаем про иммунитет?

Кое-что знаем. Есть результаты экспериментов на животных, анализа других вирусных инфекций, массового тестирования на антитела у тысяч людей и анализа структуры вирусных белков. В совокупности данные говорят, что, скорее всего, у большинства людей защитный иммунитет вырабатывается — и он будет сохраняться по крайней мере много месяцев.

Картина может поменяться, если будут обнаружены сильно измененные разновидности вируса, «уходящие» от выработанного иммунитета. До сих пор никаких доказательств того, что это происходит, не было, хотя существование одной такой разновидности уже обсуждается.

А теперь подробнее: как относиться к новостям о повторных заражениях?

О том, может ли переболевший COVID-19 заразиться им повторно, спорили с самого начала пандемии. Новости про повторную инфекцию попадаются довольно часто:

• «Я лично столкнулась с двумя подтвержденными случаями повторного заражения» («Известия»)
• В Орловской области есть повторные коронавирусные больные (Орловское информбюро)
• В Бурятии отмечаются случаи повторного заражения коронавирусом («Аригус»)

Верить ли этим новостям — вопрос непраздный: если повторных инфекций очень много, значит, у значительного числа людей иммунитет не формируется вовсе или оказывается нестойким. А это, в свою очередь, делает маловероятным достижение популяционного иммунитета естественным путем и снижает шансы на получение работающих вакцин.

«Медуза» тоже об этом писала: когда в России широко обсуждалась версия о том, что многие переболели еще в декабре 2019 года; когда стало понятно, что повторные заражения в Корее, о которых сообщалось в новостях, оказались ошибкой; когда достоверно подтвердился первый случай повторного заражения в Гонконге.

В меняющихся новостях легко запутаться, и нет гарантии, что после выхода этого материала не появятся новые данные, свидетельствующие, например, о массовости повторных заражений в случае бессимптомной первой инфекции. Поэтому прежде чем обсуждать текущую ситуацию, имеет смысл проговорить важные базовые факты о диагностике вирусов, которые никак не поменяются в ближайшем будущем: зная их, проще ориентироваться в новостях.

Факт № 1. Мазок на коронавирус — ненадежный метод тестирования

Наличие инфекции в подавляющем большинстве случаев определяется с помощью ПЦР-анализа материала, полученного из мазка носоглотки (в некоторых случаях — из образца слюны). Проблема с мазком в том, что он принципиально не может быть количественным методом: во-первых, от раза к разу количество материала в мазке может меняться, во-вторых, вирус с течением болезни может «спускаться» ниже по дыхательным путям. Так появляются ложноотрицательные результаты: инфекция на самом деле есть, но в мазке вирус не определяется.

Если сделать несколько мазков немного по-разному или в разные фазы течения болезни, может возникнуть ситуация, когда за отрицательным тестом следует положительный — из этого можно сделать ошибочный вывод, что произошло повторное заражение, тогда как на самом деле речь идет об обычной ошибке метода. С тестированием было бы проще работать, если бы для анализа использовалась кровь, но, в отличие от многих других вирусов, SARS-CoV-2 в крови не циркулирует.

Кроме того, нужно понимать, что хотя ПЦР-анализ дает качественный результат «да/нет», это до некоторой степени условность: «да» может быть разным. Полимеразная цепная реакция — очень чувствительный метод, он основан на экспоненциальном размножении нужного фрагмента ДНК в ходе циклов репликации. Циклов этих может быть несколько десятков, и чем больше вируса в образце, тем на меньшем цикле появится сигнал. Если число циклов неадекватно увеличить, можно будет получить положительный сигнал просто «из шума» (по некоторым данным, при пороговом цикле >35 только 8% образцов содержат жизнеспособный вирус).

Из этого следуют два вывода: сравнивать результаты анализа, полученные в разных лабораториях, и особенно в разных странах, нужно осторожно — разница может объясняться просто разными стандартами. Во-вторых, при обсуждении положительных результатов следует обращать внимание на пороговые циклы детекции, если такая информация имеется: может быть, положительный результат не так надежен, как кажется.

Факт № 2. Генетический материал — это не жизнеспособный вирус

Не так давно газета The New York Times выпустила материал, в котором обсуждается проблема ложноположительных тестов на коронавирус. В статье говорилось, что «до 90% людей, получивших положительный результат тестирования, практически не имели никакого вируса» и таких людей не следует отправлять на карантин. Судя по отзывам, некоторые читатели поняли эту фразу как утверждение, что 90% положительных результатов — на самом деле ложные (и, следовательно, никакой эпидемии нет). Это не так. Речь идет о том, что значительная часть положительных тестов — это случаи, когда генетический материал вируса детектируется в реакции ПЦР, при этом самого жизнеспособного вируса в организме уже нет. У некоторых людей тесты могут давать положительные результаты спустя 60 дней, иногда и дольше. При этом иногда между положительными попадаются и отрицательные тесты. Это известная проблема, но это не «фейковые» инфекции, а ограничение метода: ПЦР-анализ никак не может отличить вирус от его генетической информации. Уровень «настоящих» ложноположительных ошибок ПЦР-тестов на коронавирус сейчас оценивается примерно в 0,8–4%.

Дело просто в том, что довольно часто положительные тесты означают обнаружение следов прошедшей инфекции у человека, который больше не заразен. Для того, чтобы определить уровень не РНК, а именно жизнеспособных вирусов в слюне или мокроте, нужно проводить тест совсем другого типа (плашечный тест на культурах клеток). Но, во-первых, в подавляющем большинстве случаев он просто не нужен, а во-вторых, для него необходимо иметь соответствующее оборудование и лицензию на работу по классу биобезопасности BSL-3. Таких лабораторий не очень много.

В контексте проблемы повторных заражений вывод здесь такой: положительный ПЦР-тест при адекватном пороговом цикле — это довольно надежная гарантия произошедшего контакта с вирусом, но он ничего не говорит о заразности и о том, какой именно вирус присутствует в организме: первый, второй или какой-либо еще.

Факт № 3. Антитела у разных людей бывают разные

В ходе вирусной инфекции обычно начинается иммунный ответ, в ходе которого активируются вырабатывающие антитела B-лимфоциты и Т-лимфоциты, которые могут самостоятельно уничтожать зараженные вирусом клетки или помогать в этом деле. Выработка значительного количества специфических к вирусу антител занимает обычно 2–4 недели, затем их количество выходит на пик и через несколько месяцев постепенно падает — об этом чуть позже.

Важно понимать, что у разных людей вырабатываются разные антитела — они отличаются не только количеством, но и двумя другими важными параметрами: «силой», с которой связываются с вирусом (авидностью), и тем местом (эпитопом) на поверхности вирусной частицы, с которым данное антитело взаимодействует.

Антитела бывают разные

Разные антитела вырабатываются разными B-клетками, репертуар которых формируется при рождении. В ходе инфекции те клетки, которые способны связаться с новым инфекционным агентом, активируются и размножаются. При этом качество связывания антител обычно улучшается: B-клетки в популяции эволюционируют, и те, что взаимодействуют с фрагментами антигенов лучше других, получают преимущество — это называется клональной селекцией. В лаборатории из отдельных В-клеток можно получить совершенно стандартизированные моноклональные антитела (которые, кстати, рассматривают как один из вариантов терапии), но у каждого человека в крови присутствует целый коктейль разных антител, созданных разными B-клетками и связывающихся с вирусом в разных местах и с разной силой. У одних инфицированных большая часть антител может связываться с важным для нейтрализации вируса S-белком, а у других — с какими-нибудь внутренними белками, так что большого толку от таких антител не будет. Если вы хотите подробнее узнать о том, как и где антитела связываются с белками коронавируса, начните с этой статьи.

Вывод из этого такой: судить о наличии или отсутствии защиты по общему уровню антител нельзя, даже если используются одни и те же тест-системы (а они бывают очень разные). Нужно знать хотя бы уровень именно нейтрализующих антител, то есть таких, которые в пробирке могут связываться с вирусной частицей и подавлять инфекцию (90% таких антител связываются с частью S-белка вируса, которая называется RBD). Такие сравнения можно делать в хорошо оборудованных лабораториях (это тот же плашечный тест, о котором шла речь выше, его проводят при изучении новых вакцин), но на основании обычных ИФА-тестов что-то однозначное сказать об иммунитете нельзя.

Факт № 4. Уровень антител со временем всегда падает, это нормально

Антитела вырабатываются B-клетками. В ходе инфекции они размножаются и часть из них превращается в короткоживущие плазматические клетки, которые специализируются только на производстве антител. Другая часть превращается в клетки памяти — их количество никакие «обычные» лабораторные тесты не определяют, но они важны для реакции на повторную инфекцию (они начинают быстро производить антитела при повторной инфекции). Сами антитела IgG имеют период полужизни около трех недель, поэтому неудивительно, что со временем их титр падает. Это падение может служить лишь косвенным признаком снижения защиты, но не является доказательством того, что ее нет.

Факт № 5. Никто не знает, какой уровень иммунитета защищает от повторной инфекции COVID-19 (вот это со временем должно измениться)

К сожалению, даже зная и уровень нейтрализующих антител, и количество Т-клеток, специфически распознающих вирус у человека, нельзя точно сказать, насколько он защищен. Если бы это можно было сделать, не нужны были бы клинические исследования вакцин III фазы, достаточно было бы очень хорошо изучить иммунную систему добровольцев. Неизвестно сейчас и то, сколько вирусных частиц хватает для инфекции, — а это тоже влияет на необходимый уровень защиты.

Это сложная проблема, но есть два рода косвенных данных, которые позволяют делать предварительные выводы:

• исследование других вирусов человека, в случае которых мы знаем, какой уровень антител коррелирует с надежной защитой.
• исследования SARS-CoV-2 на животных, которые проводились в ходе доклинических испытаний вакцин.

Вывод. Учитывая ненадежность тестов и понимая ограниченность текущих знаний об иммунитете, о повторных инфекциях нужно говорить очень осторожно. Повторную инфекцию можно считать надежно доказанной, только если она подтверждена сравнением геномов вирусов. Общепринятых критериев здесь пока нет, но именно это рекомендуют сейчас, например, американские Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и их европейские коллеги ECDC (здесь). Если в новостях попадаются утверждения о том, что какая-то инфекция была повторной, нужно обратить внимание на то, проводилось ли исследование (секвенирование) штаммов — если нет, доверять такой информации сложно.

Но вы же начали с того, что повторные инфекции бывают…

Да, просто не так часто.

• Первая надежно определенная повторная инфекция была описана исследователями из Гонконга в конце августа. Речь шла о мужчине 33 лет, который переболел первый раз в середине апреля, а затем попал под скрининг по прилете из Европы, и его тест оказался положительным. Исследователи прочитали геном вируса, выделенный из весенних и летних образцов, и установили, что это были разные штаммы — а значит, речь идет о настоящей повторной инфекции, а не о сохраняющихся следах генетического материала первой инфекции. Весной инфекция прошла легко, но с повышением температуры, а вот во второй раз никаких симптомов у мужчины уже не было (и если бы он не попал в скрининг, о ней никто бы, скорее всего, не узнал). Не было на момент второй инфекции и детектируемых антител — более легкое течение инфекции авторы связывали тогда с Т-клеточным ответом.
• Второй случай реинфекции был описан у 25-летнего мужчины, жителя штата Невада в США в середине октября. На этот раз повторная инфекция прошла тяжелее, чем первая: мужчине потребовалась госпитализация и дополнительная поддержка кислородом. Анализ на антитела перед второй инфекцией не делали, поэтому мы не знаем, исчезли они или вообще не появлялись после первого заражения.
• Еще один случай реинфекции описан в Бельгии — 51-летняя женщина перенесла заболевание в легкой форме с типичными симптомами, а спустя три месяца заразилась снова, но на этот раз симптомы, хоть и присутствовали, были менее выраженными. Инфекцию двумя разными штаммами подтвердили секвенированием выделенной РНК.
• Четвертый случай описан в Эквадоре. 46-летний мужчина повторно заразился спустя два месяца после первого эпизода, и вторая инфекция была более тяжелой, чем первая, — хотя и не потребовала госпитализации.
• Еще два случая подтвержденной реинфекции описаны в Индии. Оба оказались полностью бессимптомными: повторную инфекцию обнаружили у 25-летнего мужчины и 28-летней женщины.

Есть и другие сообщения о повторных инфекциях (например, из Бразилии и Катара), но не все они достоверно подтверждены секвенированием и включены в доклад ECDC, посвященный вопросу повторных заражений и оперативный обзор-комментарий, опубликованный в The Lancet. Автор последнего — известная американская иммунолог Акико Ивасаки. В августе, после первого сообщения о достоверно доказанной реинфекции, она написала подробный твиттер-тред о том, что случай в Гонконге не повод для паники, а «хрестоматийный пример того, как должен работать иммунитет». После описания реинфекции в Неваде, когда повторное заражение оказалось существенно тяжелее первого, тон Ивасаки изменился.

Что это значит?

Ивасаки отмечает, что пока мы очень мало знаем о том, как проходят повторные инфекции, и вопросов здесь гораздо больше, чем ответов. Например, неизвестно, какую роль играли антитела: тесты перед второй инфекцией делали только двум из четырех пациентов, однако один из них был тестом на антитела к N-белку, а не важному для инфекции S-белку, так что сделать какой-то вывод о важности антител даже из этих данных нельзя (про клиническую роль антител не к S-белку пока очень мало что понятно, возможно, они тоже важны). Как часто происходят повторные инфекции и в каком числе случаев симптомы во второй раз становятся тяжелее, мы тоже не знаем: несколько описанных выше случаев — это не статистика, и для ответа на вопрос требуется запустить целенаправленные скрининговые программы, в которых одних и тех же людей длительное время тестируют и наблюдают. На вопрос о том, могут ли люди с повторной инфекцией быть заразными, Ивасаки отвечает осторожно, но положительно: уровень вирусной нагрузки в описанных случаях соответствует обычной болезни.

Наконец, важнейший вопрос касается того, что возможность повторных инфекций означает для разработки вакцин. Другими словами, связаны ли повторные заражения с тем, что переболевшие вступили в контакт с другим штаммом вируса — не тем, на который изначально выработались антитела? Если это так, а также если та же ситуация будет повторяться в случае вакцинации (а не естественного иммунитета), то для популяционного контроля COVID-19 могут потребоваться разные вакцины и ревакцинации — то есть эпидемиологическая ситуация с новым коронавирусом будет такая же, как сейчас с гриппом.

Ивасаки в своем комментарии отмечает, что никаких аргументов в пользу этого нет: штаммы из повторных заражений никак особо не отличались от первоначальных. Кроме того, иммунолог отмечает, что на основании недавнего эволюционного анализа десятков тысяч штаммов можно сказать, что все известные сейчас варианты коронавируса с точки зрения иммунитета очень похожи, а значит, нет никаких препятствий для создания единой вакцины.

Однако уже после публикации Ивасаки вышла работа, исходя из которой другой вариант развития событий, когда в будущем могут понадобиться несколько разных вакцин для разных штаммов вируса, выглядит довольно реалистичным (статья пока не прошла рецензирование и опубликована как препринт). Большая международная группа исследователей обнаружила мутацию во фрагменте S-белка, непосредственно связывающемся с рецептором ACE2 на поверхности человеческих клеток. Эта мутация (N439K) возникла дважды независимо в разных линиях вируса, которые циркулируют сейчас в разных странах. Исследователи установили, что примерно у 7,4% переболевших вирус с такой мутацией вдвое хуже связывается с антителами, чем «обычный» SARS-CoV-2. При этом у всех, кто переболел именно вирусом с мутацией N439K, антитела с ним связываются нормально (таких в исследовании было всего шесть человек). Другими словами, иммунологические различия между вариантами вируса с мутацией и без нее все-таки есть, хоть они проявляются не у всех людей. Насколько можно судить по литературе, это первый такой случай — если результаты подтвердятся, создателям вакцин придется, видимо, обновлять свои разработки.

А хорошие новости у вас есть?

Да. Хотя мы не знаем истинной доли повторных инфекций, пока они все же остаются экзотическим исключением. Например, кроме обсуждавшихся выше доказанных шести эпизодов есть небольшое исследование случаев потенциальных реинфекций в Катаре. В нем не проводилось секвенирование штаммов, но по простому анализу статистики тестов авторы заключили, что даже если все, что они обнаружили, — это настоящие повторные заражения, их частота крайне низкая: 54 подозреваемых на 133 266 протестированных.

Между тем для развития пандемии важны прежде всего типичные случаи, а не исключения. Сейчас уже хорошо известно, что в большинстве случаев инфекция SARS-CoV-2 приводит к формированию иммунного ответа, но сравнивать результаты из разных лабораторий трудно из-за отличий в используемых тест-системах. Недавно вышло очень крупное исследование американского госпиталя Маунт-Синай, где в стандартизированных условиях был проанализирован иммунный ответ более чем у 30 тысяч жителей Нью-Йорка, а за частью из этих людей проводилось длительное пятимесячное наблюдение.

Результаты исследования сводятся к тому, что в подавляющем большинстве случаев после подтвержденной инфекции (как легкой, так и тяжелой) вырабатываются антитела. Обычно антитела появляются в высоком количестве, а общий титр антител коррелирует с наличием нейтрализующих антител. Уровень этих антител в подавляющем большинстве случаев превышает тот, который считается защитным для многих других инфекций.

Эти данные позволяют предположить, что повторные инфекции так и останутся исключением, а не правилом. Есть и еще несколько аргументов:

• Исследования «обычных» коронавирусов говорят о том, что нейтрализующие антитела могут сохраняться у переболевших годами и облегчать протекание повторной инфекции. Повторные инфекции при этом, конечно, все равно возможны.
• На приматах показано (1, 2), что инфекция SARS-CoV-2 действительно защищает от реинфекции по крайней мере в течение некоторого времени.
• То же показано в доклинических экспериментах при инъекции разрабатывающихся вакцин (1, 2).
• Сыворотка и моноклональные антитела в экспериментах на животных могут обеспечивать защиту и значительно снижать репликацию вируса.

Все это еще не доказывает, что у человека инфекция в подавляющем большинстве случаев защищает от повторной инфекции, однако это довольно сильные косвенные аргументы в пользу такого положения дел.

Вывод. Нужно следить за новостями о длительных исследованиях иммунитета переболевших и о результатах экспериментов, в которых добровольцы вступают в контакт с вирусом (например, такой эксперимент начали в Великобритании). Пока результатов таких экспериментов нет, повторные инфекции все еще остаются экзотикой.

Александр Ершов