Мировая звезда вирусологии Евгений Кунин — о миллионе проанализированных геномов коронавируса, его «потолке» для совершенствования и эффективности вакцин
Суперштамм коронавируса, подобный «Дельте», может возникнуть где угодно, заявил в интервью «Известиям» вирусолог, ведущий научный сотрудник Национального центра биотехнологической информации Национальной медицинской библиотеки Национальных институтов здравоохранения США, признанный эксперт в эволюционной и вычислительной биологии Евгений Кунин. Проанализировав около миллиона геномов SARS-CoV-2, ученый пришел к выводу, что ни один из существующих вариантов не может конкурировать с «Дельтой». Однако это не означает, что будущий суперштамм будет порожден именно этой ветвью. Впрочем, чтобы стать успешным конкурентом «Дельте», коронавирус должен пройти по узкой тропинке: перестать хорошо реагировать на антитела, но начать лучше взаимодействовать с рецепторами клеток. По мнению Евгения Кунина, патогену уже довольно сложно совершить такой «рывок», поэтому, вероятно, «Дельта» останется самым агрессивным штаммом SARS-CoV-2.
Конкурент для «Дельты»
— Сколько геномов коронавируса вы проанализировали?
— Около миллиона. Но это было примерно три месяца назад, сейчас уже, конечно, больше. Компьютерные возможности не успевают за накоплением этих данных, и, как штаны ни задирай, за этим комсомолом не угонишься. Нужны другие подходы. Быть может, квантовые компьютеры. Сейчас для анализа никаких нормальных мощностей не хватает.
— Тем не менее вы лучше всех на планете Земля представляете себе уже ветвистое древо вариантов коронавируса. Как оно выглядит?
— Дерево как дерево — ветвится. Оно имеет достаточно четкую структуру, там можно выделить группы ветвей. За каждой веточкой стоят конкретные изоляты, геномы. Мы можем прослеживать их судьбу в динамике, во времени и в пространстве: что с ними происходило в Европе, в Северной и Южной Америке, в Австралии и так далее. Они имеют разные судьбы — это очень хорошо видно.
— И сейчас абсолютно очевидно, что штамм «Дельта» доминирует?
— Да, «Дельта»-вариант явно победил по всему миру. Не полностью вытеснил, но сильно потеснил все остальные.
— Сейчас с «Дельтой» не может конкурировать никакой из существующих вариантов?
— Мы не видим, чтобы какой-то вариант был способен всерьез конкурировать с ним.
— В будущем любой конкурентный штамм будет порождением «Дельты»?
— Это совершенно необязательно. Если бы этот штамм полностью — от слова «целиком» — вытеснил все остальные варианты, тогда конечно. Но остальные варианты где-то всё равно продолжают персистировать. Достаточно вероятно, что следующий суперштамм выскочит откуда-то из-за спины у этой «Дельты».
— Из-за спины — значит, будет порождением другой ветки?
— Вполне может быть. Тут важное значение приобретает эпистаз, — весьма традиционное понятие в генетике, которое обозначает взаимодействие между разными мутациями. Допустим, есть мутация А с каким-то определенным эффектом, а потом возникает мутация В. По умолчанию эффект А и В представляет собой их сумму. В общем, ничего интересного. Но в жизни бывает не так. Иногда эффект В на фоне А значительно сильнее, чем эффект того же В, если А отсутствует. Таким образом вирус может получить новые свойства. Поэтому возможно, что вариант, который заместит «Дельту», если такое произойдет, возникнет откуда-то слева.
— Еще в самом начале пандемии, когда «Дельты» не существовало, специалисты с опаской поглядывали на Индию как на возможный источник такого суперштамма. Они связывали это с большим населением, плохой гигиеной и слабой медициной. Можно ли сейчас предположить, в какой стране может возникнуть следующий суперштамм?
— Суперштамм может возникнуть абсолютно где угодно. Однако если говорить о вероятности, то, конечно, важны большая популяция самого вируса и возможность размножаться. Соответственно, для этого нужно много хозяев, то есть людей. Поэтому в среднем, конечно, эти варианты возникают в странах, где много людей. Однако возможности вируса не бесконечны. Когда у вас большой Хирш при большом количестве публикаций (индекс Хирша — количественный показатель продуктивности ученого, который высчитывается на основе количества цитирований их статей. — «Известия»), дальше его увеличивать сложно. Так же и с вирусом! Когда он достиг большой приспособленности, большой инфекционности, еще увеличить ее довольно трудно.
— То есть «Дельта» — это потолок для коронавируса?
— Не воспринимайте это как оптимистическое предсказание. Но, возможно, на фоне всех происходящих процессов, в том числе вакцинации, вариант более агрессивный, чем «Дельта», просто не распространится. На практике это не означает, что более агрессивные варианты невозможны в принципе. Но чтобы это произошло, нужно уже несколько мутаций. Есть предположение, что на фоне вакцинации такой вариант захватить популяцию уже не успеет.
«Задача для вируса нетривиальная»
— Существуют ли какие-то научные методы, чтобы оценить потенциал вируса?
— Это очень правильный вопрос. Методы существуют, но они несовершенны. Мы в своей работе, которая пока что находится в виде препринта на в bioRxiv, попытались это сделать. У вируса имеется шип, и этот самый шип взаимодействует как с рецептором (для проникновения в клетку человека), так и с антителами (которые защищают от проникновения в клетку человека). И тут возникает то, что называется компромиссом. Нужно сохранять способность хорошо связываться с рецептором, но одновременно уходить от связывания антител. Это непросто, так как эти участки в геноме накладываются друг на друга. Задача для вируса нетривиальная.
— И коронавирус в своем совершенствовании должен пройти по этой узкой тропинке?
— Да. Мы представили в нашей работе некоторые результаты. Они интересны, так как доказывают, что путь к возникновению такого рода мутантов, которые перестанут хорошо взаимодействовать с антителами, но будут по-прежнему хорошо и даже лучше взаимодействовать с рецептором, очень труден. Утешительная новость также состоит в том, что у варианта «Дельта» эта тропинка особенно узка.
— А у других вариантов?
— Есть вариант «Гамма», который в этом контексте «сделан» более удачно, поэтому на него нужно обращать внимание. «Гамма» тоже значительно задействован в пандемии.
— Вы представляете эту пандемию в виде волн? Или она для вас лишь дерево ветвями?
— Волны есть, и они происходят по понятным причинам. Действительно, в самом дереве это увидеть трудно, хотя и возможно. Волны связаны с возникновением высокоприспособленных вариантов. Сейчас мы видим волну «Дельты». Но она постепенно идет на спад. Будет ли следующая, большой вопрос.
— Что было бы, если бы пандемия началась с «Дельты»?
— Пандемия не могла бы начаться с «Дельты», потому что до этого вирус должен был уже некоторое время находиться в человеческой популяции.
«Вакцина всё равно не будет работать на 100%»
— Вакцины влияют на эволюцию коронавируса?
— Это очень интересный вопрос. С одной стороны, они эту эволюцию подавляют и замедляют совершенно очевидным образом. С другой стороны, могут возникнуть ускользающие варианты. Впрочем, из эпидемиологических данных становится очевидным, что это дело нелегкое для вируса по причинам, которые я упоминал. У нас существенная вакцинированная популяция имеется уже месяца четыре, и серьезного распространения по ней новых вариантов мы не видим.
— Вакцина, созданная на основе уханьского варианта коронавируса, может быть бесполезной, если есть угроза заражения «Дельтой»?
— Вакцина на основе уханьского штамма действует на вариант «Дельта» примерно так же, но сам этот вариант очень агрессивный, и он пробивает эту защиту. То есть антитела после вакцинации (защита) с ним связываются, в общем, не хуже, чем с уханьским вариантом. А с рецептором клетки (нападение) «Дельта»-вариант связывается лучше.
Будет ли эффект, если мы сейчас начнем заменять вакцину от уханьского варианта на вакцину против «Дельты»? Думаю, что особенно драматического эффекта не будет. То есть вакцина всё равно не будет работать на 100%. Подозреваю, что именно по этой причине, которая известна не только мне, очень активной работы по замене вакцины не ведется.
— Год назад вы говорили, что коллективного иммунитета, скорее всего, не будет. Вы продолжаете так думать?
— Это как было, так и остается очень сложным вопросом. Нужно пересчитывать все эти модели, исходя из особенностей «Дельты». Не исключено, что в силу большей агрессивности этого варианта, коллективный иммунитет всё же сформируется.
— Коллективный иммунитет надо высчитывать, исходя из особенностей конкретного штамма?
— Абсолютно верно. А также исходя из конкретных условий карантинных мер, плотности населения и т.д. Это совершенно не свойства коронавируса, это проблема популяционной генетики конкретного паразита. Вирус оспы чрезвычайно агрессивен, убивает много людей, но от него устанавливается коллективный иммунитет как за счет вакцинации, так и естественным путем. От вирусов менее агрессивных коллективного иммунитета быть не может: они персистируют в популяции, и возникает то, что называется эндемическим равновесием. К риновирусам, которые, я уверен, неоднократно вызывали у вас насморк, нет никакого коллективного иммунитета, живут они с нами и живут. SARS-CoV-2 тем и плох, что он находится где-то посередине по своим характеристикам. Очень сильно популяционный иммунитет для таких вирусов зависит от конкретной ситуации: от изолята, плотности населения в разных местах, карантинов и вакцинации.
Ход эволюции
— Вы изучали фуриновую вставку в коронавирусе, которую многие специалисты считают подозрительной. Некоторые утверждают, что ее вставили вручную. Что сейчас понятно про нее?
— Мы действительно сделали такую работу. Она не столько про фуриновую вставку, сколько вообще про разные вставки. Мы выяснили, что во многих геномных исследованиях по чисто техническим методологическим причинам такие вставки пропускаются, то есть, их не замечают компьютерные программы. Это проблема для исследований. Если же говорить про конкретную вставку, то выявить ее источник мы не сумели. На мой взгляд, есть все основания в отсутствие других данных думать, что и фуриновая вставка возникла в ходе эволюции коронавируса, а не каким-то другим искусственным путем.
— Ранее вы говорили, что, возможно, вакцина будет лучше защищать от COVID-19, нежели перенесенное заболевание. Вы остаетесь убежденным в этом?
— Мой энтузиазм в этом вопросе несколько уменьшился. Пока на этот счет поступают очень разноречивые данные, и четкого вывода сделать невозможно.
— Вы собираетесь выступать на форуме OpenBio в наукограде Кольцово (Новосибирская область), который открывается на днях. Это значимая площадка для исследователей и предпринимателей в сфере наук о жизни. Про что расскажете?
— OpenBio — это некая организация, которая пытается наладить взаимоотношения между учеными и бизнесом, культурными учреждениями, распространить научные знания в другие сферы деятельности и культуры, что, с моей точки зрения, идея очень хорошая. Что касается моего доклада, у меня идея фикс во времена пандемии рассказывать о мире вирусов. Это действительно целый огромный мир с фантастическим разнообразием по любым параметрам. В последние годы перед началом пандемии многим моим коллегам и мне удалось больше понять про это разнообразие, эволюцию и структуру вирусного мира, грубо говоря, навести там достаточный порядок. Мне кажется важным, чтобы люди представляли себе как место какого-нибудь SARS-CoV-2 в вирусном мире — так же как мы должны понимать свое место во Вселенной.
Справка «Известий»
Закончивший МГУ имени М.В. Ломоносова вирусолог Евгений Кунин — один из самых цитируемых ученых современности. Его индекс Хирша составляет 219. У самого цитируемого российского ученого этот показатель равен 98. В 2017 году Semantic Scholar (поисковая интернет-платформа научных публикаций) включил Евгения Кунина в десятку самых влиятельных биологов мира. Основные исследования ученого включают сравнительный анализ секвенированных геномов и автоматические методы изучения функций генов. Сейчас Евгений Кунин занимается изучением и сравнением различных вариантов SARS-CoV-2.
Анна Урманцева
По материалам: “Известия”
