"Омикрон", возможно, зародился в мыши. Но что это была за мышь?
Исследователи из Китайской академии наук в Пекине сообщили новые интригующие данные о возможном происхождении "омикрона": он мог впервые появиться в организме мышей. Статья учёных опровергает преобладающую теорию, что обилие мутаций омикрон-штамма SARS-CoV-2 могло развиться у пациента с длительным ковидом и тяжёлым иммунодефицитом.
Напомним, что новый вариант SARS-CoV-2, которому ВОЗ дала обозначение "омикрон", впервые был обнаружен в Южной Африке 24 ноября 2021 года.
Этот вариант сразу же привлёк внимание учёных, поскольку он содержит 45 мутаций. Некоторые из них, по-видимому, делают его более устойчивым к вакцинам и более заразным по сравнению с другими вариантами.
Многие из обнаруженных мутаций ранее не встречались в других вариантах. Из-за этого на эволюционном древе вариантов SARS-CoV-2 ветка "омикрона" выглядит как отставленный в сторону большой палец.
Китайские специалисты предположили, что мышь могла быть каким-то образом инфицирована "человеческим" вирусом путём так называемого обратного зоонозного переноса.
После этого вирус развил все или многие из своих мутаций, а затем его снова подхватил человек. После, вероятно, заразилось его ближайшее окружение, для иммунитета которых этот вариант SARS-CoV-2 фактически оказался совершенно новым патогеном.
Как "человеческий" вирус мог заразить мышей?
Эта теория может объяснить, почему "омикрон" выглядит настолько аномальным на фоне остальных вариантов (что даже привело к появлению гипотез об искусственном происхождении "омикрона"). Но существует одна серьёзная проблема: мышиный гомолог человеческого рецептора ACE2, или АПФ2 (под названием hACE2), который вирус обычно использует для проникновения в клетки, имеет небольшое сродство к стандартному белку шипиков вируса SARS-CoV-2.
На самом деле общего у ACE2 и hACE2 настолько мало, что для изучения вируса на животных моделях учёным приходится создавать трансгенных мышей, у которых при заражении будет наблюдаться значительное поражение лёгких. Такие трансгенные мыши создаются несколькими способами, и в каждом случае животные демонстрируют свои особенности течения заболевания.
Учитывая всё это, как мог "человеческий" вирус заразить мышей?
Очевидно, что заражение "омикроном" и последствия болезни отличаются для него и других вариантов. Хотя "омикрон", судя по всему, легче передаётся между людьми, он также вызывает менее серьёзное течение заболевания. Как предполагают исследователи, дело в том, что омикрон по-разному влияет на разные классы клеток глубоких областей лёгких. Эти типы клеток могут включать бронхиолярные и альвеолярные эпителиальные клетки, альвеолярные макрофаги и различные альвеолоциты.
Соответственно, одно из возможных объяснений: "омикрон" для заражения не полагается на рецепторы ACE2 и последующее расщепление протеазой TMPRSS2. По-видимому, ему "больше по душе" поглощение экзосомами и расщепление ферментами катепсина.
Молекулярные "следы преступления"
Авторы нового исследования предположили, что если "омикрон" действительно впервые появился в организме мыши, то это должно быть отражено в мутациях. Иными словами, поскольку каждый организм имеет разные механизмы починки ДНК, количество "букв" ДНК (нуклеотидов), окислительный фон и другие особенности, которые приводят к появлениям мутаций у попавшего в них вируса, то и "молекулярный спектр" мутаций должен указывать, в каком виде животного они появились.
Правда, выяснить принадлежность мутаций тому или иному виду – очень сложная задача. Но китайские специалисты рассмотрели все возможные варианты и построили спектр возможных изменений вируса. Для этого им пришлось изучить, что будет, если во время эволюции ближайшего предка "омикрона" до самого омикрона будет наблюдаться преобладание одной из 12 возможных замен пар оснований.
Так учёные и обнаружили, что спектр мутаций "омикрона" значительно отличался от спектра всех других вирусов, которые развивались у людей. При этом он очень напоминал спектры, связанные с эволюцией вируса в клетках мыши.
Некоторое время назад другие учёные предположили, что "омикрон" мог появиться после короткого набега SARS-CoV-2 на промежуточного хозяина, такого как крыса или даже олень (и последующего возвращения к человеку). Но это исследование является первым, в котором показано, как и с какими последствиями мог произойти этот переход вируса от человека к животному и обратно.
Китайские учёные предполагают, что наблюдаемая картина мутаций, а также вставок и делеций генетического кода могут соответствовать эволюции вируса в организме мышей на протяжении примерно одного года. Впрочем, проводить такую оценку времени довольно сложно, и часто она является весьма субъективной.
В лаборатории или в дикой природе?
Если омикрон передался людям от мыши, то что это была за мышь?
Пожалуй, многим захочется узнать: был ли это дикий или лабораторный грызун? Если последнее, то была ли это "целая" мышь или только клетки, взятые у мыши? Сразу отметим, что в данном исследовании учёные не дают ответа на этот вопрос.
Но ещё в 2007 году учёные показали, что они могут адаптировать "человеческий" вирус SARS-CoV-1 таким образом, чтобы он приводил к смертельному заражению мышей. Вызвать респираторный хаос у грызунов патоген смог после 15 последовательных передач вируса от одного животного к другому.
Недавно то же самое учёные проделали с "человеческим" SARS-CoV-2 всего за 10 передач между животными. Очевидно, что подобные манипуляции в несколько раз ускоряют эволюцию, которая могла бы происходить в естественной среде.
В опытах на клеточных культурах мутации могут накапливаться ещё быстрее. Те же самые характерные молекулярные спектры мутаций, как у омикрона, также могут быть обнаружены после передачи вируса в определённых клеточных линиях. Но, повторимся, в ходе данной научной работы учёные не устанавливали, в каких именно условиях мог появиться омикрон-вариант.
Статья авторов исследования изначально вышла в виде препринта на сайте bioRxiv, однако достаточно быстро её приняли к публикации в научном издании Journal of Genetics and Genomics.
Больше новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".