Иммунитет белорусов и мутации SARS-CoV-2 - что известно специалистам и ученым
Ровно год назад, 27 февраля, в стране был выявлен первый пациент, инфицированный коронавирусом нового типа. Тесты, проведенные в Республиканском научно-практическом центре эпидемиологии и микробиологии, показали его наличие у одного из иностранных студентов, прибывших рейсом из Баку. Сегодня, несмотря на предпринятые меры, борьба с вирусом продолжается. Хотя взять вирус под контроль пока не удалось, а в некоторых странах и вовсе говорят об ухудшении ситуации с COVID-19, в целом общество смотрит в будущее с оптимизмом, не в последнюю очередь связывая надежды с вакцинами. Корреспондент БЕЛТА поинтересовалась у специалистов РНПЦ о том, появился ли у белорусов коллективный иммунитет, какие новые штаммы вируса выявляются и когда COVID-19 станет сравнительно легко поддающейся лечению и привычной, как грипп, болезнью.
- Ваш центр начал заниматься проблемой COVID-19 еще до того, как в нашей стране был выявлен первый ковид-пациент. Как вам это удалось?
Директор РНПЦ эпидемиологии и микробиологии, кандидат медицинских наук, доцент Владимир Горбунов:
- Предупрежден - значит вооружен. Это известное с давних времен выражение как никогда точно подходит в ситуации борьбы с инфекциями, особенно новыми. Для этого мы прежде всего постоянно отслеживаем эпидемиологическую ситуацию, складывающуюся в стране, в регионе и в мире в целом, и о возникновении того или иного опасного (или неизвестного) заболевания мы знаем задолго до того, как природа этого заболевания становится общеизвестной. Знает об этом и Министерство здравоохранения, которое мы еженедельно уже на протяжении нескольких последних лет информируем о текущей санэпидситуации в мире. Все это позволяет заранее принимать соответствующие предупредительные меры.
Но знать мало, надо что-то уметь делать, и для этого надо иметь современные и универсальные технологии, созданные на основе молекулярной биологии и генной инженерии, которые позволяют диагностировать это новое заболевание, даже если его нет в настоящее время на территории нашей страны.
Заведующий организационно-методическим отделом, кандидат медицинских наук, доцент Александр Петкевич:
- Если коротко, то суть этих технологий заключается в следующем. Как только в мире появляется новый возбудитель, различные группы исследователей в разных странах начинают его изучать и полученную информацию о генетической структуре возбудителя размещают в международных базах данных. Мы запрашиваем эту информацию и на ее основе даем задание ученым-химикам синтезировать специфические компоненты, так называемые праймеры, которые способны выявлять фрагменты этого нового возбудителя. Мы проводим отбор этих праймеров, выбираем самые эффективные с диагностической точки зрения. Параллельно идет разработка, изготовление (приобретение) еще целого ряда реагентов (растворы, ферменты и др.), необходимых для диагностики. Все эти реагенты и отобранные праймеры и составляют диагностический набор, используемый для постановки полимеразной цепной реакции (ПЦР).
Владимир Горбунов:
- Понятно, что для такой работы нужны высококвалифицированные специалисты, современное оборудование и соответствующие методики, которые должны постоянно совершенствоваться и соответствовать международным стандартам. То есть это то, что мы называем высокими технологиями, которыми должны владеть все высокоразвитые государства. Мы этими технологиями владеем, постоянно их поддерживаем и совершенствуем.
Александр Петкевич:
- Третьим обязательным элементом эффективной борьбы с инфекционными заболеваниями является проведение, как мы говорим, опережающих научных исследований, которые позволяют прогнозировать развитие эпидситуации на отдаленную перспективу и вырабатывать рекомендации по диагностике, профилактике и лечению новых заболеваний.
Владимир Горбунов:
- Ярким примером подтверждения правоты этого тезиса является ускоренная разработка вакцин против коронавирусной инфекции. Если раньше, при классической схеме, на создание вакцин уходили годы, то сейчас это месяцы. И это все из-за вспышки лихорадки Эбола, которая поразила многие страны Западной Африки в 2014 году. Она заставила многие государства и фирмы проводить интенсивные исследования и разрабатывать специальные платформы, которые можно использовать и для текущих инфекций, и тех, которые появятся завтра. В науке всегда надо работать на опережение, и это подтвердят наши ведущие специалисты.
- Благодаря имеющимся технологиям и подготовленным кадрам в кратчайшие сроки удалось получить собственные наборы для диагностики. Как оцениваете нынешние возможности центра по выявлению SARS-CoV-2? Какие новейшие разработки специалистов РНПЦ можно отметить?
Кандидат медицинских наук Наталья Шмелева, заведующая лабораторией гриппа и гриппоподобных заболеваний:
- "COVID-19 - скрин" - это первый диагностический набор, разработанный в нашей стране для диагностики COVID-19 методом полимеразной цепной реакции. Именно с помощью этого набора были выявлены первые случаи заболевания. Он активно используется при проведении дозорного эпидемиологического слежения за инфекцией в стране и оказании платных услуг населению. Качество диагностики с использованием данного набора неоднократно было подтверждено ведущими экспертами ВОЗ. За год пандемии с его помощью проведено более 100 тыс. исследований.
Помимо ПЦР-набора в РНПЦ разработаны три набора реагентов для выявления антител к коронавирусу (IgM, IgG и суммарных антител IgM+ IgG+ IgA), позволяющие оценить иммунитет человека к инфекции COVID-19.
- Многие инфекционисты утверждают, что уже сегодня нужно говорить о так называемой третьей волне коронавируса. Как вы считаете, как долго белорусам придется жить в нынешних условиях? Когда COVID-19 станет сравнительно легко поддающейся лечению и привычной, как грипп, болезнью?
Наталья Шмелева:
- Поскольку новый коронавирус SARS-CoV-2 относится к возбудителям респираторных инфекций, можно полагать, что риск заразиться имеют практически все. Возбудитель новый, и восприимчивость у населения к вызываемой им инфекции высокая.
В настоящее время мы наблюдаем стабилизацию ситуации с заболеваемостью COVID-19, количество регистрируемых новых случаев заметно снизилось.
Однако для того, чтобы вирус перешел в разряд сезонного, необходимо сформировать достаточный коллективный иммунитет, что будет способствовать снижению нагрузки на систему здравоохранения до уровней, характерных для этого времени года по данным многолетних наблюдений. Тогда новую коронавирусную инфекцию можно будет считать сезонным заболеванием.
По предварительным оценкам, около 70% населения должно иметь антитела. Иммунная прослойка формируется за счет циркуляции возбудителя и вызываемого им бессимптомного или симптомного течения, а также благодаря вакцинации. В настоящее время достаточного коллективного иммунитета еще нет, и если мы не будем соблюдать меры предосторожности, нельзя исключить вероятность третьей волны.
- По мере развития пандемии возбудитель - вирус SARS-CoV-2 - постоянно эволюционирует, появляются новые мутации. Изучают ли специалисты центра циркулирующие в стране штаммы? Каковы результаты мониторинга изменчивости вируса на территории Беларуси?
Доктор биологических наук, доцент Елена Гасич, заведующая лабораторией диагностики ВИЧ и сопутствующих инфекций:
- Пандемия, вызванная вирусом SARS-CoV-2, обусловила в ряде стран чрезвычайную ситуацию в области общественного здравоохранения и, несмотря на беспрецедентные принимаемые меры профилактики, остается основным событием с далеко не ясным исходом. Проблема объясняется в том числе эффективной вариабельностью РНК-вирусов. Коронавирус с течением времени претерпевает значительные изменения, которые могут иметь важные последствия.
Практически с самого начала распространения эпидемии COVID-19 в РНПЦ эпидемиологии и микробиологии начаты исследования по изучению генетического разнообразия и выявления мутаций в геноме вируса SARS-CoV-2.
Для своевременного выявления случаев британского, южноафриканского и бразильского вариантов вируса с января 2021 года в РНПЦ ЭМ проводится скрининг образцов, в которых выявлена РНК вируса SARS-CoV-2, от прибывших из-за рубежа лиц. Проводится частичное секвенирование S-участка генома вируса, апробируется методика скрининга образцов по выявлению мутации N501Y, характерной для британского, южноафриканского и бразильского вариантов вируса, методом ПЦР в режиме реального времени. Проводится полногеномное секвенирование вируса с использованием платформ Illumina и MinION.
Согласно полученным данным, в стране выявлено три основных генетических варианта вируса - G, GR, GH. При этом практически половина всех случаев связана с вариантом GH. Проводится мониторинг изменчивости вируса, анализируются спектр и частота появления мутаций в геноме вируса. Сегодня получены приоритетные данные о широком распространении варианта, впервые зарегистрированного в Беларуси в апреле 2020 года, в Латвии.
- На ваш взгляд, есть ли смысл расшифровывать мутации возбудителя? Как эта информация поможет в борьбе с эпидемией?
Елена Гасич:
- На сегодня во всем мире выявлены сотни вариантов этого вируса. Большинство изменений практически не влияют на его свойства. Вместе с тем в зависимости от того, в каком из участков генома вируса произошли изменения, они могут повлиять на такие свойства вируса, как механизм передачи (например, он может распространяться быстрее) или степень тяжести вызываемого им заболевания (например, он может вызывать более тяжелое течение с осложнениями клинической картины). Международная сеть экспертов отслеживает изменения в вирусе с тем, чтобы в случае выявления значительных мутаций можно было изменить меры, принимаемые странами и отдельными лицами, для предотвращения распространения этого варианта вируса.
Сегодня хорошо известно, что появились новые варианты, имеющие изменения в поверхностном белке вируса, так называемом спайке, которые могут оказать влияние как на эффективность взаимодействия со специфическими антителами, так и эффективность применения вакцин в целом. Например, с мутацией D614G, которая зафиксирована в мае 2020 года, связано более эффективное распространение вируса. Мутация Е484К снижает более чем в 10 раз нейтрализующую активность антител в сыворотке крови человека, появляющихся как в результате перенесенной инфекции, так и после вакцинации. Вирусы с такими мутациями относятся к "вакциноускользающим". Безусловно, необходим постоянный мониторинг таких изменений.
На это в настоящее время и направлены как работа нашего центра и системы здравоохранения республики, так и международные исследования, позволяющие практически в режиме реального времени оценить распространение отдельных вариантов вируса в регионах мира.
- Участвует ли РНПЦ в изучении популяционного иммунитета против SARS-CoV-2 в Беларуси? Как полученные данные повлияют на стратегию борьбы с вирусом и как отразятся на прогнозах развития эпидемиологической ситуации?
Доктор медицинских наук, профессор Елена Самойлович, заведующая лабораторией вакциноуправляемых инфекций:
- Это важное и интересное исследование, которое начинает выполняться в стране с нашим участием, - оценка распространенности специфических антител к коронавирусу SARS-CoV-2 среди населения Беларуси.
Исследования проводятся при поддержке Европейского регионального бюро Всемирной организации здравоохранения (ЕРБ ВОЗ). В ходе данного исследования будет проведена оценка распространенности антител к коронавирусу SARS-CoV-2 среди населения республики по возрастным группам с последующей совокупной оценкой популяционного иммунитета. Это лонгитудинальное популяционное исследование: на антитела к коронавирусу SARS-CoV-2 планируется трижды обследовать 5 тыс. человек. Предусматриваются три популяционных среза: конец февраля - начало марта 2021 года, конец мая - начало июня 2021 года, конец августа - начало сентября 2021 года.
Результаты исследования позволят установить долю лиц в популяции, которые имеют антитела к вирусу SARS-CoV-2 за счет перенесенной инфекции или за счет вакцинации, отследить динамику иммунитета к SARS-CoV-2 на популяционном уровне, определить прогноз развития эпидемической ситуации в Беларуси.
- Кроме антител человеческий организм может вырабатывать и клеточный иммунитет в ответ на встречу с вирусом…
Кандидат биологических наук, Елена Фомина, заведующая лабораторией иммунологии и клеточной биотехнологии:
- Да, действительно, наряду с гуморальным (выработка антител) клеточный иммунитет имеет важное значение при этой инфекции. Исследования показывают, что специфически реагирующие на S-белок CD4 T-клетки выявляются не только у 83% пациентов с COVID-19, но и у 35% здоровых доноров. Более того, в некоторых образцах крови, взятых до пандемии, у бессимптомных носителей, а также людей, переболевших в легкой форме, антитела не обнаруживаются, а специфические Т-клетки присутствуют.
Эти наблюдения доказывают существование перекрестного иммунитета, то есть определенная прослойка населения приобрела защитные Т-клетки во время предыдущих встреч с другими эндемичными коронавирусами. Остается не до конца изученным вопрос: насколько долго могут сохраняться эти клетки, насколько они способны защитить человека от вируса, а также насколько предсуществующий иммунитет может влиять на течение и исход заболевания.
При разработке тестов, способных определить, выработались у человека защитные Т-лимфоциты или нет, возникает ряд проблем. Главная из них - это недостаточный объем научных знаний, которые позволили бы отличать истинные защитные Т-клетки от специфически реагирующих, но неспособных защитить. Должен быть изучен и определен дизайн вирусных белков и их фрагментов, на которые Т-лимфоциты реагируют с высокой специфичностью. Нужны четкие критерии валидации метода. Научные исследования в этом направлении ведутся.
- Насколько эффективно приобретенные Т-лимфоциты способны защищать человека от COVID-19? Проводятся ли в центре исследования клеточного ответа на SARS-CoV-2?
Елена Фомина:
- Для ответа на этот вопрос сделаем экскурс в историю. Исследования пациентов, которые заразились SARS-CoV в 2003 году, показали, что специфически реагирующие Т-клетки сохраняются в течение 6 лет. Важно также отметить, что эти Т-клетки перекрестно реагируют на вирус SARS-CoV-2 спустя 17 лет после перенесенного заболевания. Однако степень, в которой они могут обеспечивать защиту, неизвестна. Зарубежные исследования показывают прямую корреляционную зависимость между уровнем Т-клеточного ответа и заболеваемостью пациентов: чем выше Т-клеточный иммунитет, тем ниже процент заболевших. Исследования состояния Т-клеточного звена иммунитета в центре только начинаются. Эти исследования важны для объяснения существования прослойки населения, которая, находясь в очаге заболевания или являясь контактом первого уровня, устойчива к развитию инфекции, а также понимания необходимости вакцинации лиц с высоким уровнем клеточной защиты.
- Чем объясняется тот факт, что пожилые люди больше подвержены риску заражения COVID-19, а вот дети, как правило, легко переносят заболевание? Не связано ли это с тем, что уровень Т-лимфоцитов с возрастом снижается?
Елена Фомина:
- В пожилом возрасте люди, как правило, больше подвержены риску заражения любой инфекцией, не является исключением COVID-19. Риск увеличивается в связи с наличием хронических заболеваний: сердечно-сосудистые заболевания, диабет, заболевания дыхательных путей, артериальная гипертензия. У пожилых людей наиболее часто встречается ожирение, поражение кровеносных сосудов атеросклеротическими бляшками.
Изменения касаются и иммунной системы. С возрастом происходит истощение отдельных субпопуляций Т- и В-клеток в результате хронической антигенной стимуляции различными этиологическими агентами, уменьшение их пролиферативной способности и повышение уровня провоспалительных цитокинов. В отличие от взрослых, иммунная система детей характеризуется незрелостью некоторых звеньев врожденного иммунитета. Процесс "обучения" иммунокомпетентных клеток заложен в потенциал детской иммунной системы и характеризуется постепенным накоплением информации об антигенах окружающей среды. Иммунная система приобретает способность "узнавать" чужеродные антигены и обогащается расширенным спектром клеточных популяций, несущих иммунную память. Детский организм как бы запрограммирован на обучение и имеет больший потенциал для борьбы с инфекцией.
- Сейчас белорусские ученые работают над отечественной вакциной от коронавируса. К этой работе активно подключился и РНПЦ эпидемиологии и микробиологии. Какую задачу решает ваш центр?
Кандидат биологических наук Павел Семижон, заведующий лабораторией биотехнологии и иммунодиагностики особо опасных инфекций:
- В настоящее время белорусские специалисты активно работают над созданием собственной вакцины в отношении инфекции, вызываемой новым коронавирусом SARS-CoV-2. РНПЦ эпидемиологии и микробиологии как единственное в настоящее время учреждение в республике, располагающее специализированными лабораториями, позволяющими вести все виды работ с патогенными биологическими агентами 3-4 группы риска, также наряду с другими учреждениями включилось в эту работу.
Предполагается участие центра в части, касающейся непосредственной работы с возбудителем: выделение изолятов вируса SARS-CoV-2 из биологических образцов в культуре клеток, их молекулярно-биологическая характеристика, оценка инфекционной активности полученного культурального вируса и т.д.
Данная работа РНПЦ эпидемиологии и микробиологии планируется в ходе совместных научно-исследовательских работ с учреждениями НАН Беларуси по направлению создания отечественной вакцины против SARS-CoV-2.
При этом планируемый этап работы РНПЦ ЭМ включает следующие разделы:
- выделение изолятов вируса из назофарингеальных образцов пациентов в культуре клеток;
- молекулярно-генетическая характеристика изолятов вируса (качественный и количественный анализ методом ОТ-ПЦР в режиме реального времени, секвенирование нуклеотидной последовательности);
- репродукция изолятов (штаммов) вируса в пермиссивной культуре клеток;
- оценка инфекционной активности полученного культурального вируса по ТCID50;
- накопление вируса в культуре клеток.
Все эти и другие направления работы помогают лучше понять природу коронавируса, его свойства и, соответственно, пути контроля - разработку более эффективных средств диагностики, лечения и профилактики, включая создание вакцинных препаратов.
Таким образом, основной принцип работы нашего центра остается прежним - работаем на опережение.
