Спустя почти год после того, как люди получили первые прививки, некоторые ученые предсказывают, что мутации в конечном итоге опередят вакцины в силу основных эволюционных принципов. Но новые прививки и старые методы все же могут помочь нам контролировать пандемию.
В августе этого года CDC сообщил, что высокоинфекционный вариант дельта может снизить эффективность мРНК-вакцин компаний Pfizer-BioNTech и Moderna с примерно 91 до 66 %. И хотя на вариант Дельта по-прежнему приходится подавляющее большинство случаев заболевания в США, некоторые исследователи утверждают, что варианты Лямбда и Мю могут еще больше ослабить защиту вакцины от симптоматической и бессимптомной инфекции. (Эти выводы, однако, в основном получены из недавних препринтов, которые еще не прошли экспертную оценку).
Тем не менее, пока неясно, когда нынешние формулы вакцин перестанут работать против определенных вариантов, говорит Кришна Маллела, фармацевт и структурный биолог из Медицинского кампуса Аншутского университета Колорадо, который изучал, как мутации влияют на вакцины и лечение COVID-19. "В настоящее время конечной целью является [понимание] того, как долго эти вакцины, разработанные против вируса дикого типа, будут действовать в отношении следующего варианта", - говорит Маллела. "По-другому это можно сформулировать так: можем ли мы предсказать следующий вариант?" Нынешний пакет вакцин по-прежнему обеспечивает значительную защиту от тяжелых заболеваний и смерти, но их сокращающиеся преимущества побудили призывать к проведению повторных прививок и другим усилиям по сдерживанию передачи вируса. А на горизонте может появиться совершенно резистентный к вакцинам вариант: в прошлом месяце генеральный директор Pfizer Альберт Бурла заявил, что готовит компанию к такой возможности.
Чтобы понять, как мы дошли до такого состояния (и что может произойти дальше), важно рассмотреть, как эволюционируют вирусы. Случайные мутации в вирусе SARS-CoV-2 происходят довольно часто: примерно каждые 11-15 дней. Они могут возникать по нескольким причинам, включая случайные ошибки при репликации РНК. Подобно тому, как определенные черты древних людей, такие как двуногое хождение и большие пальцы, передались большей части современного населения, вирусы эволюционируют в пользу характеристик, способствующих их выживанию - процесс, известный как естественный отбор. И хотя большинство мутаций не оказывают большого влияния на общую структуру вируса, редкие мутации, усиливающие его, могут привести к появлению вариантов, которые могут уклоняться от антител, вырабатываемых вакцинами или естественными инфекциями, а также моноклональными антителами и терапией плазмой крови выздоравливающих.
К сожалению, эти средства спасения жизни могут сыграть свою роль в появлении вариантов. После того, как люди получают лечение и вакцины с достаточно низкой эффективностью, SARS-CoV-2 ухватывается за возможность размножиться, говорит Вайбхав Упадхьяй, постдокторант из Медицинского кампуса Аншутского университета Колорадо и соавтор недавней статьи Маллелы. В конце концов, гораздо легче проникнуть в дом со слабой системой безопасности. Мутации также могут сделать вирус более заразным, хотя связь между заразностью, тяжестью заболевания и уклонением от антител еще не ясна. Например, в то время как бета-вариант может быть наиболее устойчивым к вакцинации на сегодняшний день, дельта-вариант, вероятно, гораздо более трансмиссивен.
"В большинстве случаев мутаций мы не понимаем, как они повлияют на вирус",
- говорит Гуовей Вэй, профессор математики и биохимии в Мичиганском государственном университете. Ранее в этом месяце Вэй опубликовал подробную карту потенциальных вакциноустойчивых вариантов в препринте. Чтобы лучше понять неопределенное будущее вируса, ученые, такие как Вэй, исследуют точные места в его геноме, где происходят эти мутации, особенно те, которые могут повысить инфекционность и уклонение от антител. Мутации часто возникают в рецептор-связывающем домене белка спайка вируса (RBD), который является мишенью большинства вакцин и антител против COVID-19. Но теперь, похоже, варианты вируса изменяют структуру белка, чтобы плотно связываться с ACE2 и избегать нейтрализующих антител, как сообщают Маллела и его коллеги в новой статье в Journal of Biological Chemistry. Несмотря на все неизвестности, другие РНК-вирусы, такие как ВИЧ и грипп, мутируют быстрее, чем SARS-CoV-2. Но его эволюция вызывает беспокойство на фоне отсутствия хорошо зарекомендовавших себя методов лечения и ослабевающей силы вакцин. "Это похоже на игру в кошки-мышки между нашей иммунной системой и вирусом", - говорит Маллела.
Согласно последним данным CDC, чуть более половины населения США полностью вакцинированы. На данный момент вирусу гораздо легче заразить людей, которые не выработали антитела в результате прививки или не выздоровели от COVID-19, говорит Вэй. Но ситуация может измениться в течение следующего года или около того, если большая часть людей приобретет антитела. В этом случае мутации, устойчивые к антителам, будут стимулировать эволюцию вируса. Это означает, что недавно появившиеся бустерные прививки компании Pfizer (которые не адаптированы к вариантам), скорее всего, не являются надежным решением проблемы.
Чтобы опережать продолжающиеся мутации, ученые рассматривают такие средства, как бустеры, специфичные для разных вариантов мРНК-вакцин, а также новые поливалентные вакцины - они защищают сразу от нескольких вариантов, отличающихся по структуре от материнского вируса. Но их производство может занять несколько лет и является очень сложным. Субъединичные вакцины могут предложить более быстрое решение. В то время как мРНК-вакцины инструктируют организм на создание части белка шипа, эти вакцины обычно содержат очищенный белок самого вируса. В прошлом эта технология использовалась в вакцине против гепатита В. Биотехнологическая компания Novavax включила белок шипа SARS-CoV-2 в свою новую субъединичную вакцину-кандидат, которая, по ее данным, показала отличные результаты против вариантов типа альфа. Компания надеется предложить не менее двух миллиардов доз в 2022 году, как было объявлено в начале сентября. "Люди прилагают все усилия, чтобы мы могли справиться с этим патогеном", - говорит Маллела, - "Но когда нам приходится убеждать людей принимать вакцины, а показатель составляет всего около 50 %, это будет непросто".
И даже при высокой степени вакцинации населения все равно важно поддерживать низкий уровень передачи вируса, говорит Федор Кондрашов, эволюционный генетик из Института науки и технологий Австрии. Его теоретическая модель, опубликованная в июле, предполагает, что даже в популяции со сравнительно высоким уровнем вакцинации немедикаментозные вмешательства, такие как социальное дистанцирование, ношение масок и отмена мероприятий в соответствующих контекстах, могут помочь подавить рост вариантов. Индивидуальное поведение тоже имеет значение. Например, когда в конкретном сообществе не требуют носить маску в продуктовом магазине, несмотря на рост числа случаев заболевания, личный выбор может предотвратить заболевание других людей и одновременно предотвратить вредные мутации. "Теперь, когда мы понимаем потенциал эволюции этого вируса, я думаю, главное - попытаться донести до сознания общественности, что мы пытаемся не только предотвратить болезни и смерть, но и не допустить эволюции этого вируса", - говорит Кондрашов.
