Откуда взялся Covid-19? Научное исследование простым языком

Страны на карантине. Меры предосторожности увеличиваются, а вопрос, откуда взялся новый вирус остается актуальным. 

Пандемия коронавирусной инфекции COVID-19, вызванна коронавирусом SARS-CoV-2. Вся генетическая информация коронавируса содержится в его РНК. После расшифровки генома, буквы РНК переводят на язык аминокислот, чтобы понять какие белки кодированы в геноме и какова их структура.

Ученые расшифровали геном SARS-Cov-2 и выложили ее в открытый доступ. Эту информацию ученые сравнивают с базами данных о всех других ранее изученных коронавирусах.

На основе этой информации, ученый Кристиан Дж. Андерсен с коллегами решили выяснить:

— является ли вирус природным или рукотворным

— мог ли он “сбежать” из лаборатории

— и откуда он взялся 

Свое исследование ученые опубликовали в научном журнале Nature Medicine. Статья написана научным языком, который будет сложно понять человеку ранее не углублявшемуся в эту тему. 

Простым языком на русский язык исследование перевела координатор проекта в Национальной инфраструктуре геномики в Швеции Ольга Петтерссон в своем Тwitter. 

“ Как вирус распознает клетку и забирается в нее?

Благодаря белку, который кодирован геном S, spike protein. Он находит клетки, и слабые звенья в их оболочке (рецепторы), потом присоединятся к этим рецепторам, оставляет скафандр снаружи, и залезает в клетку. Белок S, кодирует зубцы на поверхности вируса. Именно они придают ему сходство с короной. Грубо говоря, если белок вируса это ключ, то можно подобрать в какой замок в клетке он подходит. Можно смоделировать как изменится структура протеина вследствие возникновения различных мутаций. Мутация в геноме может привести к замене аминокислоты в белке и изменить его структуру, а может и не принести никаких изменений вообще. То есть, моделирование помогает нам узнать, насколько эффективным будет ключ, если мутации изменят его внешний вид.

Заражение клетки. 

Ученые доказали, что белок S в вирусных частицах является ключом к замку рецептора АСЕ2. Рецептор этот очень важный  и встречается он (чаще всего) на поверхности клеток выстилающих легкие (точнее, альвеолы). АСЕ2 играет огромную роль в регуляции сердечной деятельности, задействован также в функции почек, и т.д. Он также помогает легким бороться с вирусной инфекцией. Но оставим АСЕ2 в покое, сегодня не о нем. 

С начала эпидемии ученые расшифровали несколько сотен геномов SARS-Cov-2. Авторы статьи проанализировали все найденные мутации в гене кодирующем белок S и исследовали то, как они влияют на структуру белка, а значит на то как успешно вирус может инфицировать клетки.

Оказалось, что помимо человека, SARS-Cov-2 может заражать летучих мышей (естественно), хорьков, диких кошек и некоторые другие виды животных. Это мы знали и раньше, так-как коронавирусы народ исследует напряжение более 30 лет. Теперь мы по моделям знаем какие АСЕ2 он атакует (а они у животных различаются). Ключ S, не смотря на все мутации, подходит к АСЕ2 замку человека, но не идеально. 

Что из этого следует:

1) наиболее вероятный сценарий, это то, что вирус совсем недавно стал приспосабливаться к распространению в человеке и еще не изменил свой белок S настолько, чтобы подходить к нему на 100%.

2) Если на секунду допустить что кто-то и пытался создать SARS-Cov-2 искусственно, то он был не особенно умен, а то подобрал бы более “правильный” ген для белка S. 

Это наводит на мысль, что у SARS-Cov-2 природное происхождение.

Другая особенность SARS-Cov-2 это хитрый участок в спайке двух частей зубца белка S. Когда эти две частички зубца отделяются друг от друга то вирус как-бы заряжается для проникновения в клетку. Спайка между частичками зубцов расщепляется белком по имени фурин, а этот белок в избытке производят наши родные клетки, даже без вирусной инфекции. В старом SARS, расщеплялись они с большим трудом.

Почему SARS-Cov-2 делает нас больными так эффективно?

Он использует наш фурин, и с его помощью может вызывать воспаление как верхних, так и нижних дыхательных путей.

Дано — хрущевка (простой вирус). Надо — превратить ее в крутые апартаменты (супервирус). Перекрытия снести можно, но только не несущие, а то все рухнет к чертям. Т.е. даже после ремонта, мы все равно узнаем хрущевку по общему расположению комнат, оконных проемов, и т.д.Так вот с SARS-Cov-2 то же самое. В статье приводятся научные выводы, сделанные на результате осмотра хрущевки (сотен геномов). В нескольких сотнях геномов SARS-Cov-2 мы не видим признаков сноса перегородок, а видим всю ту же хрущевку, но со слегка отличающимся интерьером.

От кого вирус передался человека? 

На 100% не ясно. SARS-Cov-2 на 96% схож с известными штаммами из летучек. Но у него слегка другой белок S. Т.е. может быть что, перед прыжком на нас, вирус был в другом животном. А может быть что и перешел напрямую, т.к. нам не известны все штаммы которые встречаются в летучках.

SARS-Cov2 нашли и в панголинах. Штаммы из них очень похожи и на человеческие, и на летучковые, но не по всем мутациям. Зубцы вируса панголинов не так хорошо подходят к нашим АСЕ2. Тот участок в спайке зубцов белка S, ранее видели и в других природных коронавирусах.

Вывод — с полной уверенностью мы пока не можем сказать какое именно животное подарило нам SARS-Cov2. 

Послесловие по статье.

Самое простое объяснение к появлению SARS-Cov2 такое же, как и у свиного гриппа, эбола и оспы — они встречаются в природных резервуарах и иногда, прыгая на человека, мутируют и приспосабливаются к нему.

SARS-Cov-2 мутирует постоянно, как и любой другой вирус. Однако, ни одна из мутаций найденных по сей день не дает ему никаких преимуществ. Он не становится злее или быстрее. Ученые отмечают, что он удивительно стабилен, несмотря на частоту передачи от человека к человеку. ПОЧЕМУ? У нас нет к нему иммунитета, мы с ним никогда раньше не сталкивались. 

Карантин снижает количество заболевших одновременно, а значит поможет разгрузить здравоохранение и избежать его коллапс. Де, мы все рано или поздно переболеем. Но большинство из нас — в легкой форме».

Читайте также: Коронавирус. Как миру не повторить судьбу Китая и Италии