Новости

Подобно голливудской франшизе, выпускающей сиквел за сиквелом, Омикрон снова возвращается.    Спустя всего несколько недель после того, как линия BA.2 этого варианта вызвала всплеск заболеваемости по всему миру, в мире наблюдается рост заболеваемости еще двумя вариантами Омикрона. Впервые обнаруженные учеными в Южной Африке в апреле и связанные с последующим ростом числа случаев заболевания там, BA.4 и BA.5 являются новейшими членами растущей семьи субвариантов Омикрона. Они уже обнаружены в десятках стран мира.    Подварианты BA.4 и BA.5 вызывают глобальный всплеск заболеваемости, поскольку они могут распространяться быстрее, чем другие циркулирующие варианты - в основном BA.2, который вызвал всплеск заболеваемости в начале года. Но пока что последние варианты Омикрона, похоже, вызывают меньше смертей и госпитализаций, чем их старшие родственники - признак того, что растущий иммунитет населения смягчает непосредственные последствия всплесков COVID-19. Журнал Nature исследует, что означает рост числа BA.4 и BA.5 для пандемии. Кто такие BA.4 и BA.5?    Эти два варианта больше похожи на BA.2, чем на штамм BA.1, с которого в конце прошлого года начались волны Омикрон в большинстве стран. Однако BA.4 и BA.5 несут свои собственные уникальные мутации, включая изменения под названием L452R и F486V в белке вирусного шипа, которые могут изменить его способность прикрепляться к клеткам хозяина и обходить некоторые иммунные реакции. В опубликованном в мае препринте было установлено, что BA.4 и BA.5 имеют общее происхождение с более ранними штаммами Омикрона. Однако неопубликованный анализ, проведенный эволюционными генетиками Бетт Корбер и Уильямом Фишером из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико, показывает, что эти варианты, вероятно, являются ответвлениями от BA.2.    Корбер и Фишер также обнаружили, что многие геномные последовательности, которые в публичных базах данных классифицируются как BA.2, на самом деле являются BA.4 или BA.5. В результате исследователи могут недооценивать продолжающийся рост числа вариантов, а также разнообразие мутаций, которые они несут. "В этот конкретный момент пандемии очень важно правильно определить эти варианты", - заявили Корбер и Фишер. Почему количество вариантов растет во всем мире?    Преимущества вариантов в передаче вируса могут быть обусловлены биологическими изменениями, которые ускоряют инфекцию, например, позволяют вирусу быстрее заразить больше людей. Но рост числа BA.4 и BA.5, похоже, связан с их способностью инфицировать людей, которые были невосприимчивы к более ранним формам Омикрона и другим вариантам, говорит Кристиан Альтхаус, компьютерный эпидемиолог из Бернского университета. Поскольку в большинстве стран мира за пределами Азии мало что делается для борьбы с SARS-CoV-2, рост - и неизбежный спад - BA.4 и BA.5 будет почти полностью определяться популяционным иммунитетом, добавляет Альтхаус: случаи заболевания будут расти, когда защита ослабевает, и снижаться только тогда, когда заразится достаточное количество людей.    Исходя из роста заболеваемости BA.5 в Швейцарии, где распространенность BA.4 низка, Альтхаус считает, что там заразится около 15% населения. Однако, добавляет Альтхаус, в настоящее время страны, скорее всего, будут иметь различные иммунные профили, поскольку их история волн COVID-19 и уровень вакцинации различаются. В результате размеры волн BA.4 и BA.5 будут варьировать от региона к региону. "Это может быть 5% в одних странах и 30% в других. Все зависит от профиля их иммунитета", - говорит он. Какое влияние окажут BA.4 и BA.5 на общество?    Это тоже, скорее всего, будет зависеть от страны. По словам Ваасилы Джассат, специалиста по общественному здравоохранению из Национального института инфекционных заболеваний в Йоханнесбурге, несмотря на большое количество случаев заболевания, в Южной Африке во время волны BA.4 и BA.5 наблюдался лишь небольшой рост числа госпитализаций и смертей. В исследовании, которое вскоре будет размещено на сервере препринтов medRxiv, Джассат и ее коллеги обнаружили, что волны BA.4 и BA.5 в Южной Африке привели к схожему уровню госпитализации, но немного снизили уровень смертности по сравнению с более ранней волной Омикрона в стране. Обе волны Омикрона оказались гораздо более мягкими с точки зрения госпитализации и смертности, чем свирепая волна Дельты.    За пределами Южной Африки другие страны наблюдают более значительное воздействие BA.4 и BA.5. В Португалии - где уровень вакцинации и ревакцинации COVID-19 очень высок - уровни смертности и госпитализации, связанные с последней волной, похожи на уровни первой волны Омикрона (хотя все еще не сравнимы с воздействием, вызванным более ранними вариантами).Одним из объяснений разницы может быть демографическая ситуация в Португалии, говорит Альтхаус. "Чем больше пожилых людей, тем тяжелее заболевание". Джассат считает, что природа иммунитета страны также может объяснить различные результаты. Около половины взрослых южноафриканцев прошли вакцинацию, и только 5% сделали ревакцинацию. Но это, в сочетании с высочайшими показателями инфицирования в результате предыдущих волн COVID-19, воздвигло стену "гибридного иммунитета", который обеспечивает надежную защиту от тяжелых заболеваний, особенно среди пожилых людей, которые чаще всего не были привиты, добавляет она. Насколько эффективны вакцины против этих вариантов?    Лабораторные исследования постоянно показывают, что антитела, вызванные вакцинацией, менее эффективны в блокировании BA.4 и BA.5, чем в блокировании более ранних штаммов Омикрона, включая BA.1 и BA.22-6. Даже у людей с гибридным иммунитетом, возникшим в результате вакцинации и предыдущего инфицирования омикронным BA.1, вырабатываются антитела, которые с трудом выводят из строя BA.4 и BA.5. Исследовательские группы связывают это с мутациями L452R и F486V в шипах этих вариантов.    Одним из объяснений этого является наблюдение, что заражение BA.1 после вакцинации, похоже, вызывает блокирующие инфекцию "нейтрализующие" антитела, которые распознают предковый штамм SARS-CoV-2 (тот, на котором основаны вакцины) лучше, чем варианты Омикрона. "Инфекция BA.1 действительно вызывает реакцию нейтрализующих антител, но она оказывается немного более узкой, чем можно было бы ожидать", - говорит Равиндра Гупта, вирусолог из Кембриджского университета (Великобритания), оставляя людей восприимчивыми к ускользающим от иммунитета вариантам BA.4 и BA.5. Что будет дальше?    Можно только гадать. Парад субвариантов Омикрона может продолжиться, и новые варианты будут пробивать новые бреши в существующем иммунитете. "Никто не может сказать, что BA.4/5 - это окончательный вариант. Вполне вероятно, что появятся дополнительные варианты Омикрона", - говорит Кей Сато, вирусолог из Токийского университета. Исследователи выявили несколько участков на белке спайка, которые в настоящее время распознаются антителами, образующимися после вакцинации и предыдущей инфекции, но которые могут мутировать в будущих штаммах.    Другая возможность - появление варианта из ветви семейного дерева SARS-CoV-2, отличной от той, что породила Омикрон. Повторные инфекции Омикрона могут сформировать широкий иммунитет против последующих линий, создавая возможность для появления совершенно другого варианта SARS-CoV-2, незнакомого иммунным реакциям людей, говорит Гупта.  Все чаще ученые считают, что варианты, включая Омикрон и Альфа, вероятно, возникли в результате многомесячных хронических инфекций SARS-CoV-2, при которых могут накапливаться наборы мутаций, ослабляющих иммунитет и повышающих трансмиссивность. Но чем дольше Омикрон и его ответвления продолжают доминировать, тем меньше вероятность появления совершенно нового варианта в результате хронической инфекции, говорит Махан Гафари, изучающий эволюцию вирусов в Оксфордском университете, Великобритания.    Чтобы добиться успеха, будущие варианты должны будут уклоняться от иммунитета. Но они могут обладать и другими опасными свойствами. Группа Сато обнаружила, что BA.4 и BA.5 были более смертоносными для хомяков, чем BA.2, и лучше инфицировали культивируемые клетки легких. Эпидемиологические исследования, такие как проведенное Джассатом, показывают, что последовательные волны COVID-19 становятся более мягкими. Но эту тенденцию не следует воспринимать как должное, предостерегает Сато. Вирусы не обязательно эволюционируют, чтобы стать менее смертоносными.    Также неясно, когда появится следующий вариант. BA.4 и BA.5 начали появляться в Южной Африке всего через несколько месяцев после BA.1 и BA.2, и сейчас эта картина повторяется в таких странах, как Великобритания и США. Но по мере формирования глобального иммунитета в результате повторных вакцинаций и инфекций, Альтхаус ожидает, что частота волн SARS-CoV-2 замедлится.По словам Альтхауса, возможное будущее SARS-CoV-2 заключается в том, что он станет таким же, как и другие четыре сезонных коронавируса, уровень которых колеблется в зависимости от времени года, обычно достигая пика зимой и, как правило, повторно заражая людей каждые три года или около того. "Большой вопрос заключается в том, будут ли симптомы становиться все мягче и мягче и будут ли проблемы с длительным COVID постепенно исчезать", - говорит он. "Но если все останется так, как сейчас, то это будет серьезной проблемой для общественного здравоохранения".

В последние годы исследования микробиома человека показали, что дисбиоз микробных сообществ может привести к дисфункции механизмов организма хозяина, вызывая широкий спектр заболеваний.     Таким образом, понимание ассоциаций конкретных видов бактерий с заболеваниями может стать потенциальным источником новых мишеней для лечения и терапевтических подходов в клинической практике. До последних двух десятилетий традиционные методы, такие как бактериальная культура и биохимические тесты, обычно считались золотыми стандартами бактериальной диагностики и широко применялись в клинических лабораториях. Благодаря технологическому развитию и экономической выгоде, молекулярные методы, такие как ПЦР и иммуноферментный анализ, постепенно становятся доступными и популярными для диагностики бактерий.    Однако как традиционная микробиология, так и новые молекулярные методы отвечают лишь простоте и контролируемости в рамках редукционизма, фокусируясь на ограниченном количестве генов и видов бактерий. Хотя редукционистский подход может раскрыть индивидуальную генетику и физиологию, способствуя пониманию сложного поведения микроорганизмов в природе, эти наблюдения и выводы трудно напрямую применить к физиологии целых экологических систем, таких как взаимодействие человека и микробиоты.     Около десяти лет назад микробиом был всего лишь словом, о котором слышали в основном ученые, а общественность редко была знакома с этим понятием. С недавним развитием исследований микробиома все больше и больше исследователей признают, что микроорганизмы работают вместе как сообщество для достижения ключевых функций, связанных с различными аспектами здоровья человека, начиная от метаболических заболеваний, желудочно-кишечных расстройств и заканчивая эмоциональными нарушениями.     К настоящему времени разработано множество методов для пространственного и временного изучения микробных сообществ человека в таких распространенных нишах, как рот, кишечник, влагалище и т.д., которые включают метагеномику, метатранскриптомику, метапротеомику и метаболомику. Эти методы также известны как метаомика, когда их объединяют для комплексного анализа. Кроме того, общественность и популярная пресса проявляют все больший интерес к этой новой области, что закладывает основу для развития и признания метаомики в качестве инновационного инструмента бактериальной диагностики.    Метаомика - это инновационный интеграционный подход, основанный на углубленном анализе микробиомов человека, который стимулировал изменение парадигмы в понимании здоровья человека и выявлении инфекционных заболеваний. Сообщалось об очевидных преимуществах, которые делают эти методы перспективными для клинической диагностики бактериальных инфекций, таких как количественная оценка состава бактерий, обнаружение некультивируемых бактериальных патогенов, профилирование генов резистентности бактерий к антибиотикам, идентификация факторов вирулентности в больших масштабах, установление ассоциаций между бактериями и заболеваниями и т.д., и все это может быть реализовано посредством метагеномного анализа.    Кроме того, с помощью метатранскриптомных исследований можно выяснить динамику взаимодействия микробов с микробами, взаимодействия хозяина с микробами, энергетического метаболизма и химического круговорота в процессе бактериальной инфекции, что может не только улучшить понимание патогенности бактерий, но и облегчить обнаружение биомаркеров и разработку микробных терапевтических средств (Zhang et al., 2021). Более того, метатранскриптомика также способна выявлять активные бактерии и временную изменчивость экспрессии бактериальных генов во время инфекции.     Метапротеомика фокусируется на динамических изменениях целых белков в определенных микробных сообществах, что позволяет не только получить функциональную информацию о бактериальных сообществах, но и связать гены (белки) с лежащими в их основе фенотипами, что также может способствовать разработке биомаркеров для терапии и диагностики.     Метаболомика - это общий обзор метаболизма отдельных микроорганизмов, который фокусируется на глобальных профилях метаболитов (малых молекул), направленных на выявление биомаркеров для диагностики бактериальных инфекций, а также на раскрытие метаболитов, касающихся здоровья человека. Из-за сложного взаимодействия метаболитов во время взаимодействия микроба с микробом и микроба с хозяином часто строятся метаболические сети на основе реконструкции и анализа на основе ограничений (COBRA) и геномных метаболических моделей (GEM), чтобы понять связи между микробиомом и метаболомом и облегчить перевод полученных данных в эффективные и новые терапевтические средства (Heinken et al., 2021; Jansma and El Aidy, 2021).    Хотя исследования метаомики получают все более широкое распространение и предполагается, что в будущем они станут новыми диагностическими инструментами в клинической лаборатории, на современном этапе эти методы в основном ограничиваются исследовательской областью из-за недостатков, которые пока трудно преодолеть, таких как высокая стоимость экспериментальных процедур, отсутствие золотого стандарта для сбора образцов и анализа данных и т.д. Кроме того, для метаболомики методы с приемлемой чувствительностью только разрабатываются, а компьютерный анализ и интеграция данных метаомики являются другими проблемами, которые препятствуют потенциальному применению методов метаомики в клинических условиях, хотя системы управления данными и сравнительного анализа активно изучаются на современном этапе.     В данном мини-обзоре мы не будем рассматривать технические детали подходов метаомики; напротив, мы стремимся сосредоточиться на возможностях применения методов метаомики для быстрой и точной диагностики бактериальных патогенов и инфекций. Однако следует отметить, что в большинстве исследований присутствие определенных видов, измененные уровни микробов и измененное количество микробных транскриптов, белков или метаболитов не были доказаны как причины заболеваний, а только как ассоциации. Поэтому в данном мини-обзоре будут в общих чертах рассмотрены перспективы развития функциональных и трансляционных исследований микробиома в клинических условиях, которые также могут способствовать внедрению прецизионных лекарственных средств на основе метаомики.    Интегрировать данные мультиомики, например, метагеномы, метатранскриптомы, метапротеомы и метаболомы, для систематического анализа изначально сложно, поскольку эти данные в значительной степени гетерогенны и получены из разных временных шкал. В связи с важностью метаомики для всестороннего понимания микробиомов, исследования и инструменты для интеграции различных наборов мультиомических данных становятся все более доступными, что значительно облегчает развитие и трансляционный потенциал подхода метаомики в области микробиоты человека.     К настоящему времени многие пилотные исследования, предварительные анализы и комплексные исследования инновационно изучили подход метаомики для изучения микробных сообществ и их взаимодействия с хозяевами. Например, Valles-Colomer et al. (2016) провели систематический обзор применения метаомики при сложном и многофакторном воспалительном заболевании кишечника (ВЗК), который показал, что этот подход имеет большие перспективы в обеспечении понимания ВЗК, хотя интерпретация данных метаомики на нескольких уровнях была очень сложной.    Boeri et al. (2022) обобщили текущие преимущества использования метаомики для изучения взаимодействия микробиоты и хозяина в понимании эпилепсии с акцентом на сбор образцов, экстракцию и обработку данных, что может помочь в распознавании молекулярных путей и биомаркеров для связи микробиоты и эпилепсии, что приведет к разработке новых клинических методов диагностики.     Кроме того, поскольку метаомический подход требует большого объема данных, было разработано множество вычислительных инструментов и построены конвейеры для сравнительного метаомического анализа с целью расшифровки адаптации микробных сообществ и взаимодействия микробиоты и хозяина (Segata et al., 2013; Zhai et al., 2017; Sequeira et al., 2019). Однако в этой области необходимо больше компьютерных приложений, чтобы преодолеть проблемы разнообразия и гетерогенности при интеграции данных метаомики.     Фенотипы сложных микробных сообществ постоянно формируются под влиянием динамических взаимодействий между хозяевами и ассоциированной с ними микробиотой. Для того чтобы изучить всю полноту микробных функций в ходе этого процесса, необходима оптимальная и эффективная интеграция данных мультиомики, полученных с помощью метагеномики, метатранскриптомики, метапротеомики и метаболомики, что значительно улучшит наши знания о микробиоме человека и его специфической роли в состоянии здоровья и болезни человека.