Эволюция коронавируса и чему она может нас научить

Мировая статистика пандемии коронавируса далеко не утешительна. Число заразившихся в мире неуклонно приближается к миллиону, а тех, кто расстался с жизнью, исчисляют десятками тысяч. В целях сдерживания распространения инфекции трем миллиардам людей на планете ограничили перемещение. Однако пандемия уже начала оказывать разрушительное действие на системы здравоохранения, социально-экономическое благополучие граждан, их настроения. В Соединенных Штатах на борьбу с экономическими последствиями пандемии государство выделило беспрецедентную в мировой истории сумму в размере 2 триллиона долларов.

О том, каковы перспективы в борьбе с коронавирусом, мы попросили рассказать профессора Алмаза Шармана - иммунолога, посвятившего многие годы своей деятельности борьбе с пандемией ВИЧ/СПИД, а ныне президента Академии профилактической медицины.

TENGRINEWS:

Откуда вообще взялся этот коронавирус и почему он настолько опасен?

Алмаз Шарман

Коронавирусы – это широкое семейство вирусов, состоящее из более чем 300 разновидностей, большинство из которых безобидны для человека. Их впервые обнаружили в 1950-х годах, благодаря электронной микроскопии. Тогда и увидели многочисленные остроконечные щупальца на их поверхности, по которым эти микроорганизмы и получили свое название "коронавирусов".

Будучи молодым врачом, мне приходилось сталкиваться с коронавирусной инфекцией, которая чаще встречалась у детей, проявляясь безобидными воспалениями верхних дыхательных путей. Приблизительно четверть обычных простудных заболеваний с насморком и кашлем вызываются этими микроорганизмами. Однако в последнее время людям приходится сталкиваться с очень опасными коронавирусами. Они, как правило, являются пришельцами из животного мира.

С человечеством коронавирусы сосуществуют 55 миллионов лет, а на планете они присутствуют около 4 миллиардов лет. Идеальным резервуаром для них являются летучие мыши. Будучи, как и мы, позвоночными, они способны летать и невольно распространять коронавирусы. А последние в свою очередь склонны к быстрой мутации, то есть к генетическим изменениям. Результатом такого токсичного стечения обстоятельств становится то, что в природе периодически возникают разновидности коронавирусов, способных преодолевать межвидовой барьер и таким путем переходить к человеку. При этом они становятся очень агрессивными, вызывая болезнетворные проявления, зачастую с летальными исходами.

Однако для того, чтобы выжить в организме человека, такие вирусы должны мутировать. С этой целью они заимствуют некоторые фрагменты генетического материала у других видов коронавирусов, которые доселе мирно сосуществовали с нашим организмом.  Таким путем возникает выносливая и смертоносная химера.

В современной истории это произошло 3 раза: во время эпидемии так называемой атипичной пневмонии SARS в 2003 году, эпидемии ближневосточного респираторного синдрома MERS в 2012 году и нынешней пандемии COVID-19. Первые две эпидемии были чрезвычайно агрессивными: тогда погибало соответственно 10 и 37 процентов  заразившихся. Однако из-за того, что пациенты тяжело заболевали, их быстро госпитализировали, и они не успевали заражать других. Благодаря этому эпидемии SARS и MERS быстро угасли.

TENGRINEWS:

В соцсетях "гуляют" ролики о том, что нынешний коронавирус – это проделки американских и китайских секретных лабораторий. Как вы это прокомментируете?

Алмаз Шарман

Как ученый, отвечу, что целенаправленно создать такую химеру сегодняшними интеллектуальными и технологическими ресурсами не представляется возможным. Мы еще недостаточно умны для этого.

Все дело в естественной эволюции, точнее, в природной революции. Наиболее совершенным биотеррористом является природа. Человек из-за своих деяний ускорил эволюцию, породившую вирусы, которые для него же и оказались смертельно опасными.

TENGRINEWS:

Все же почему такие явления участились в последние годы и как получилось, что нынешняя пандемия приобрела такие беспрецедентные масштабы?

Алмаз Шарман

Проблема – в перенаселенности планеты, нашей жизнедеятельности, ведущей к нарушению природного баланса.  Сегодня человек – доминантное существо на Земле. Строя дороги и жилища, мы бесцеремонно вторгаемся в заповедные обиталища диких животных. Из-за этого высока математическая вероятность того, что мы чаще будем сталкиваться с различными представителями животного мира, многие из которых являются носителями потенциально опасных вирусов.

Можно лишь предполагать, как мутированный коронавирус мог попасть на кожу или в пищу жителя китайского Уханя, блуждавшего по окрестностям города и, вероятно, спрятавшегося от дождя в пещере, населенной летучими мышами. Через свою слюну или экскременты они и передали мутированный вирус человеку, который распространил опасную инфекцию другим людям, вернувшись в густонаселенный город. Также распространенной гипотезой является то, что заражение произошло во время употребления летучих мышей в пищу. Вывод в любом случае таков, что человеку следует подальше держаться от этих потенциально опасных животных и стараться сохранять хрупкий природный баланс.

TENGRINEWS:

Почему коронавирус вызвал столько переполоха в мире, проявившись в пандемии?

Алмаз Шарман

Коварство нынешнего коронавируса заключается в том, что он менее заразен, но более летален, чем сезонный грипп. С другой стороны, он менее летален, но более заразен чем коронавирусы, вызвавшие предыдущие эпидемии SARS и MERS. При всем этом он достаточно заразен и летален, чтобы вызвать нынешнюю беспрецедентную пандемию.

В сравнении со своими предшественниками нынешний коронавирус в 10 раз эффективнее связывается с так называемыми рецепторами ACE2, которые чаще встречаются у пожилых. Другим отличием является то, что он научился использовать человеческую молекулу фурин для того, чтобы быстро воспроизводиться в тканях легкого. Этим и объясняется его некоторая избирательность по отношению к пожилым, а также способность поражать преимущественно легочную ткань. К тому же с возрастом наша иммунная система теряет способность целенаправленно реагировать на вирусы, из-за чего беспорядочно направляет свои ресурсы против собственных клеток.

Глубокое понимание указанных механизмов поможет медикам создавать эффективные лекарства и вакцины. Однако опасность в том, место нынешнего коронавируса может занять другой, еще более заразный и летальный. Если в случае первой эпидемии коронавируса 2003 года инфекция распространилась из эпицентра за 2 месяца, то для нынешней пандемии на это понадобилось 2 недели, а для следующей – возможно, лишь пара дней. То есть нынешняя пандемия – это генеральная проверка на готовность человечества к потенциально еще более серьезным угрозам, а нам нужны универсальные лекарства и вакцины.

TENGRINEWS:

Вопрос, который волнует, пожалуй, каждого: что нас ждет и когда завершится пандемия коронавируса?

Алмаз Шарман

К сожалению, об этом "знает" только сам коронавирус. Нынешняя пандемия оказалась беспрецедентной по масштабам и разрушительным последствиям. Вместе с тем мы уже знаем своего противника, как говорится, "в лицо".

Благодаря методам геномного анализа, атомной спектрометрии, искусственному интеллекту и компьютерному моделированию, ученым удалось выяснить многие детали эволюции и распространения коронавирусов. Согласно международной базе данных BIORxiv, лишь за три месяца, начиная с января 2020 года, в мире были опубликованы около тысячи научных работ, посвященных этой теме. Полногеномное тестирование проведено у более тысячи образцов коронавирусов. Вся эта информация имеется в открытом доступе для всех интересующихся.

Однако остается еще много непонятного в том, как следует противостоять пандемии. До сих пор не найдено противоядия, такого как эффективное лекарство и вакцина, которые помогли бы человеку эффективно бороться с инфекцией.

TENGRINEWS:

Каковы перспективы создания лекарств против коронавируса?

Алмаз Шарман

Недавно американский президент Трамп заявил о перспективности применения противомалярийного препарата Хлорохина. Ведущие ученые отнеслись к этому достаточно скептически. На днях россияне заявили об изобретении лекарства от коронавируса под названием Мефлохин. У меня это вызвало недоумение, поскольку именно этот препарат швейцарского производства я принимал в 1990-х годах для собственной защиты от малярии во время работы в Африке.

Благодаря достижениям молекулярной биологии, появились надежды на то, что станет возможным создать эффективное средство, способное целенаправленно уничтожать вирусные мишени. Секрет кроется в механизмах, с помощью которых вирус стремится выживать в нашем организме.

Обладая достаточно большим размером, коронавирус вынужден использовать специальные ферменты для исправления постоянно возникающих ошибок в своем геноме, мешающих воспроизведению. Их известно порядка 300, и они и могут стать мишенями для будущих лекарств от коронавируса. На сегодня существует порядка 69 лекарств, обладающих такими свойствами. Они сейчас и проходят испытания.

Одно из них – Ремдезивир, ранее разработанный американской компанией "Гилед" для борьбы с эпидемией Эболы в Африке. Ремдезивир способен блокировать молекулярный механизм, который вирус использует для исправления ошибок в своей структуре РНК.

TENGRINEWS:

В то время пока нет эффективных вакцин и лекарств, как можно противостоять пандемии? Как Вы объясните меры, принимаемые в настоящее время?

Алмаз Шарман

Коронавирус коварно проник в наши ряды. Поэтому его важно своевременно выявить и изолировать. А это далеко не простая задача.

Сто миллионов вирусных частиц могут содержаться на кончике иглы, и лишь десятков тысяч из них достаточно, чтобы заразить человека. Коронавирус обладает удивительной выживаемостью, сохраняясь на медной поверхности в течение 4 часов, картонной – 24 часа, пластмассовой и стальной – трое суток. Кроме того, он может в течение трех часов сохраняться во взвешенном состоянии в воздухе, куда он попадает, когда зараженный человек кашляет или чихает.

С моей точки зрения, основной проблемой является то, что нынешний коронавирус обладает свойством заражать окружающих, оставаясь при этом невидимым достаточно длительное время. Недавно проведенное исследование показало, что зараженные лица, хоть и с незначительными симптомами, являются весьма заразными для окружающих. Те же, у кого болезнь проявляется тяжелыми симптомами, требующими госпитализации, могут продолжать выделять коронавирусы в течение 37 дней. 

Для эффективной борьбы с коронавирусами необходимы точные методы диагностики, с помощью которых можно вовремя устанавливать заразившихся людей, независимо от наличия и тяжести симптомов, и агрессивно выявлять контактировавших с ними лиц. Таких людей положено временно изолировать с тем, чтобы предупреждать распространение инфекции. При этом особое внимание должно уделяться инфекционной безопасности в госпиталях, а также квалификации медперсонала в вопросах оказания интенсивной помощи, особенно интубации и пользованию аппаратами искусственной вентиляции.

TENGRINEWS:

В мире накапливается некий опыт борьбы с коронавирусом. Что бы Вы отметили как наиболее примечательное?

Алмаз Шарман

Особо интересен опыт стран, которые относительно недавно пережили опасные эпидемии коронавирусов SARS и MERS, а также птичьего и свиного гриппов. К ним относятся Южная Корея, Тайвань, Сингапур и другие страны Юго-Восточной Азии. В борьбе с нынешним коронавирусом они, по сути, реализовали вышеописанную тактику, основанную на пережитой практике. Помимо прочего, они сумели оснастить больницы достаточным количеством палат с отрицательным потоком воздуха, что является важным условием инфекционной безопасности.

В китайском Ухане применили жесткие меры, включая тотальный карантин и мероприятия, направленные на максимальную изоляцию людей. Подобное сейчас происходит в итальянской Ломбардии. В Китае, помимо карантина, особое внимание уделялось эпидемиологическому слежению за контактировавшими. Там впервые для этого применили Big Data и QR-кодирование. Эпидемия в Ухане вроде пошла на спад, а в Гонконге сумели сдержать распространение коронавируса лишь до полусотни зараженных.

В Швеции вообще отказались от жестких мер, считая, что таким образом у большинства населения просто разовьется естественный иммунитет. В Германии, благодаря целенаправленному тестированию на вирус, активному слежению за контактами и фокусу на пожилых, сумели обеспечить смертность на крайне низком уровне.  

О правомерности и результатах указанных стратегий можно будет судить позже. В любом случае исключительно важными являются меры по выявлению заразившихся и их контактов, а для их реализации необходимы надежные диагностические тесты.

TENGRINEWS:

Ранее сообщалось, что в Казахстане разработали тест-систему для диагностики коронавируса, основанную на полимеразной цепной реакции (ПЦР). Каковы ее перспективы?

Алмаз Шарман

Хочется порадоваться за казахстанских биотехнологов, которые взялись за такую задачу (разработка тест-системы) и пожелать им удачи. Вместе с тем одно дело проводить такой тест в лабораторных условиях, а другое – внедрить его в серийное производство с тем, чтобы тест был доступным по цене, но самое главное – максимально точным.

Диагностический тест должен соответствовать высоким требованиям по чувствительности и специфичности. Это означает, что он должен обнаруживать минимум 95 процентов нужного коронавируса и при этом не путать его с другими схожими микроорганизмами. Для того чтобы это установить, важно провести апробацию тест-систем на большом числе зараженных пациентов, причем речь идет о тысячах.

Второе важное условие – это стандартизация и скорость доступности результатов тестирования. Для большинства ПЦР-тестов она составляет около 2 суток. Однако недавно в Германии внедрили ПЦР-тест, который может показывать наличие коронавируса в течение лишь 2 часов. Причем точность метода составляет 95 процентов, что соответствует требованиям Всемирной организации здравоохранения. Ряд компаний работают над созданием точных ПЦР-тестов, позволяющих в домашних условиях проводить самостоятельную диагностику на коронавирус. Легко представить, как это могло бы облегчить логистику всего процесса.

Наконец, для серийного производства диагностических наборов исключительно важным является доступность всех компонентов. Речь, в частности, идет о специальных тампонах для забора вирусного материала, а также реагентах для выделения РНК вируса. С ними ситуация в мире сложилась крайне непростая. Как оказалось, основным производителем указанных тампонов является итальянская компания Copan, которая по иронии судьбы расположена в итальянской Ломбардии, ныне полыхающей от эпидемии. Кроме того, огромный дефицит в мире сложился по ключевому реагенту для ПЦР-диагностики, называемому TaqPath. Если казахстанским разработчикам удастся преодолеть описанные вызовы и стать конкурентоспособными, то их тест-системы могут оказаться востребованными.

TENGRINEWS:

Также на днях сообщалось о создании казахстанской вакцины против коронавируса. Были указаны сроки ее разработки – около года. Насколько это реалистично?

Алмаз Шарман

Вакцина от коронавируса в Казахстане: назван срок разработки

Такой энтузиазм впечатляет и обнадеживает, хотя указанные сроки несколько оптимистичны для подобного рода разработок. Главный американский инфекционист Антони Фаучи считает, что в условиях США на создание вакцины и последующие клинические испытания уйдет полтора года.

Разработкой и клиническими испытаниями вакцины против нынешнего коронавируса занимаются многие передовые научные коллективы мира. Убежден, что эффективная и безопасная вакцина будет создана теми, кто обладает наибольшим опытом в вопросах научно-технологической разработки и коммерциализации. Не сомневаюсь, что такая вакцина станет доступной для всех стран, включая и Казахстан.

И здесь не место для необоснованных амбиций индивидуальных исследователей или отдельных стран. Исключительно важна международная кооперация: необходимо полагаться на проверенные компетенции тех, у кого реально имеются знания и многолетний практический опыт.  

TENGRINEWS:

А все же, согласятся ли зарубежные разработчики делиться своими секретами? Ведь в Казахстане взялись за разработку собственной вакцины потому, что в нужный момент ее может не достаться нашим гражданам или продавать ее будут по недоступной цене.

Алмаз Шарман

Сегодня ученые в мире максимально открыты и тесно сотрудничают по всем вопросам, касающимся борьбы с коронавирусом. Кстати, для научного мира это новая парадигма, принципиально отличающаяся от традиционной, заложенной в Германии 1850 года, которая стимулировала ученых к конкуренции и патентованию научно-технических разработок. Пришло осознание, что всеобщий доступ к вакцинации – это теперь уже в планетарных интересах, это вопрос выживания всего человечества. В данной связи уместно вспомнить слова Йонаса Салка – первооткрывателя полиомиелитной вакцины, который на вопрос: "А запатентовали ли вы свою вакцину?" риторически спросил: "А можно ли запатентовать Солнце?"

История знает немало примеров бескорыстного международного научного сотрудничества. Наиболее известным является уничтожение оспы в 1979 году. Это произошло благодаря плодотворной кооперации советских и американских вирусологов, позволившей безвозмездно предоставить противооспенную вакцину практически всем странам мира и тем самым полностью избавить планету от этого смертельного заболевания, много веков терроризировавшего человечество. Помнится, как об этом в личной беседе рассказывал мой бывший коллега из Университета Джонса Хопкинса профессор Дональд Хендерсон, участвовавший в той научной дипломатии вместе с советским академиком Виктором Ждановым.

TENGRINEWS:

Однако необходимо же развивать потенциал страны в данном вопросе. Ведь ранее были разработаны отечественные вакцины против гриппа. Что с ними стало?

Алмаз Шарман

В Казахстане были разработаны вакцины против вирусов птичьего и свиного гриппов H5N1 и H1N1, названные Kazfluvac и Refluvac. Как и коронавирусы, вирусы гриппа относятся к РНК-вирусам, склонным мутировать. Поэтому вызванные ими эпидемии свиного и птичьего гриппов со временем угасли. Например, в 2018 году в мире уже не было зарегистрировано ни одного случая птичьего гриппа, а до этого были лишь единичные эпизоды в таких странах, как Египет, Индонезия, Вьетнам, Таиланд и Камбоджа. 

Казахстанские вакцины так ни разу и не были использованы на людях в целях профилактики, вероятно, из-за их нецелесообразности. Впоследствии вакцине Kazfluvac нашли применение на птицефермах.

Вместо того чтобы гоняться за мутирующими призраками, лучше было бы взяться за универсальную вакцину против гриппа. Есть основания полагать, что такое возможно с помощью технологии, направленной против свободной от мутаций стержневой части гемагглютинина – молекулы, ответственной за прикрепление вируса к мишеням.

TENGRINEWS:

Вероятно, это же относится и к коронавирусам? Но ведь вакцина против нынешнего коронавируса крайне необходима именно сейчас.

Алмаз Шарман

Да, это так. Однако в долгосрочной перспективе это может оказаться неактуальным. Ведь нельзя исключить, что место нынешнего коронавируса займет другой, еще более заразный и летальный. Например, ранее разработанная вакцина против коронавируса SARS 2003 года оказалась практически не применимой против других штаммов, в том числе и нынешнего. Та же участь, скорее всего, постигнет и разрабатываемую вакцину, специфичную против нынешнего коронавируса. Поэтому очевидно, что вместо узконаправленных (моновалентных) вакцин наиболее перспективным является создание универсальной вакцины против широкого спектра разновидностей коронавирусов, включая те, которые потенциально могут вызвать новые масштабные эпидемии.

Конечно, нелегко убеждать в необходимости финансирования проектов, связанных с чем-либо несуществующим, хоть и потенциально опасным. Однако альтернативой реактивному подходу, предусматривающему лишь реагирование на существующие угрозы, является проактивная стратегия по созданию универсальной вакцины против будущих коронавирусных и подобных угроз. Такую амбициозную задачу невозможно реализовать в отдельно взятой стране. Необходима тесная международная кооперация с привлечением междисциплинарных коллективов. Казахстан в этом мог бы сыграть конструктивную роль.

TENGRINEWS:

Как Вам представляется идеальная вакцина против коронавирусов?

Алмаз Шарман

С моей точки зрения, перспективное направление, которое будет отличаться реальной новизной и практической значимостью, – это разработка оральных вакцин, то есть тех, которые вводятся через рот вместо инъекций. Их можно будет применять в форме спреев или капель в рот, как это делается в случае полиомиелитной вакцины.

Профессор Джерри Макги – мой бывший коллега из Иммунобиологического центра разработки вакцин при Университете Алабамы в Бирмингеме – указывал, что основная проблема в создании оральных вакцин – это необходимость покрытия антигена специальными капсулами для защиты от переваривания пищеварительными ферментами. Кроме того, задачами, требующими решения, являются: подбор специальных молекул, позволяющих антигену прикрепляться к мишеням, поиск веществ, усиливающих действие вакцины, а также преодоление толерантности, то есть невосприимчивости иммунной системы. Все эти задачи вполне решаемы с учетом современного технологического уровня.

В случае с коронавирусами создание универсальной оральной вакцины позволило бы решить логистическую проблему ее доставки при угрозе масштабной эпидемии. Ведь гораздо легче раздавать гражданам спреи с вакцинами, которые можно применять самостоятельно, чем вовлекать огромное число медработников для внутримышечных инъекций, что потребует мобилизации лимитированных ресурсов и сопряжено с непредсказуемыми рисками.  Думается, что создание такой универсальной коронавирусной вакцины с оптимальными технологиями доставки будет отличаться абсолютной новизной и практическим эффектом. А такое трудно переоценить в условиях коронавирусных угроз.

TENGRINEWS:

Как бы Вы спрогнозировали развитие событий по коронавирусу? Когда мы будем готовы отказаться от жестких мер, позволив себе выйти на улицу и полноценно общаться?

Алмаз Шарман

Существует вероятность того, что нынешняя коронавирусная пандемия спонтанно угаснет или превратится в банальную сезонную эпидемию наподобие обычного гриппа. Вероятен и другой сценарий, пессимистический, – это длительная вялотекущая волнообразная пандемия. В таком случае заразится большое число людей, приобретя естественный иммунитет против коронавируса. Но это произойдет ценою многочисленных жертв, особенно среди старшего поколения. При таком сценарии эпидемия должна пойти на спад, когда около половины населения приобретет естественный иммунитет.

Что касается жестких мер, то их продолжительность будет зависеть от того, какой приоритет выберет общество, исходя из того, что пандемия оказывает разрушительное действие на систему здравоохранения, экономику и психоэмоциональное состояние граждан. Выбор здесь очень непростой, поскольку речь идет о том, что важнее: здоровье граждан, социально-экономическое благополучие или настроения людей. Очевидно, что в долгосрочной перспективе наиболее приоритетным является здоровье граждан.

Коронавирусу понадобилось 55 тысяч лет, чтобы вместе с человечеством эволюционировать в то, с чем мы вынуждены сегодня считаться. У коронавируса есть чему научиться, а именно способности к выживанию. В этом вопросе человечеству следует поторопиться, ведь время не ждет.