Генетические варианты SARS-CoV-2: что они означают?
В ходе пандемии, вызванной коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), клинические и научные сообщества и системы общественного здравоохранения были вынуждены реагировать на новые генетические варианты вируса.
Каждый новый вариант вызвал шквал внимания со стороны средств массовой информации, различные реакции научного сообщества и призывы правительств либо «сохранять спокойствие», либо принять немедленные контрмеры. Хотя многие ученые первоначально скептически относились к значимости мутации D614G, появление нового «британского варианта» — линии B.1.1.7 — вызвало широкую озабоченность. Чтобы понять, какие именно варианты вызывают обеспокоенность и почему, необходимо разобраться в эволюции вируса и геномной эпидемиологии SARS-CoV-2.
Мутации, варианты и распространение
Мутации возникают как естественный побочный продукт репликации вирусов [1]. Частота мутаций
Хотя термины «мутация», «вариант» и «штамм» при описании эпидемиологии SARS-CoV-2 часто используются как взаимозаменяемые, важно понимать различия между ними. Термин «мутация» относится к фактическому изменению последовательности (ДНК или белка): D614G обозначает замену аспарагиновой кислоты на глицин в положении 614 гликопротеина шиповидных отростков (S-белка). Геномы, последовательности которых различаются, часто называют вариантами. Этот термин несколько менее точен, поскольку два варианта вируса могут отличаться одной или несколькими мутациями. Строго говоря, вариант — это штамм, обладающий явно отличающимся фенотипом (например, различиями в антигенности, трансмиссивности или вирулентности).
Оценка нового варианта SARS-CoV-2 должна включать в себя ответы на следующие вопросы: достиг ли вариант доминирующего положения в результате естественного отбора или случайных событий? Если имеющиеся данные свидетельствуют о естественном отборе, то какие мутации подверглись отбору? Каково адаптивное преимущество этих мутаций? Какое влияние эти мутации оказывают на трансмиссивность и распространение, антигенность или вирулентность?
Мутация D614G S-белка
Мутация D614G гликопротеина шиповидных отростков (S-белка) SARS-CoV-2 была впервые обнаружена на значительном уровне в начале марта 2020 года и в течение следующего месяца достигла глобального доминирования [2].
Такая правдоподобная нулевая гипотеза заставила многих в эволюционном сообществе усомниться, что мутация D614G была адаптивной, несмотря на данные, полученные in vitro, которые показывают ее влияние на связывание с рецепторами. Недавний
Мутация N453Y
Тревожные вспышки SARS-CoV-2 начали происходить на норковых фермах в Нидерландах и Дании в конце весны и начале лета 2020 года [6]. Геномные и эпидемиологические исследования ранней вспышки в Нидерландах показали передачу вируса от человека к норке, от норки к норке и от норки к человеку [7]. В начале ноября 2020 года датские власти сообщили о 214 случаях заболевания человека коронавирусной инфекцией (COVID-19), связанных с норковыми фермами. Многие последовательности SARS-CoV-2 в Нидерландах и Дании несли мутацию Y
Линия B.1.1.7 и мутация N501Y
Линия B.1.1.7 (также называемая 501Y. V1) представляет собой филогенетический кластер, который быстро распространяется
Распространение нового варианта SARS-CoV-2
А. Филогенетическое древо, показывающее связь линии B.1.1.7 (20B/501Y.V1, оранжевые линии и точки) с другими циркулирующими линиями. Большая длина ветви для этой линии отражает тот факт, что она накопила значительное число мутаций до того, как была обнаружена.
В. Частота циркулирующих линий с течением времени. Линии окрашены так же, как и на дереве,
Иммуногенность и эффективность вакцины
Наблюдение за вариантами SARS-CoV-2 в основном сосредоточено на мутациях в гликопротеине шиповидных отростков (S-белке), который опосредует прикрепление к клеткам и является основной мишенью нейтрализующих антител. Существует большой интерес к тому, способствуют ли мутации
Разделение причины и следствия важно при оценке данных по нейтрализации антителами вариантов
Источники:
- Grubaugh ND, Petrone ME, Holmes EC. We shouldn’t worry when a virus mutates during disease outbreaks. Nat Microbiol. 2020;5(4):529−530. doi:10.1038/s41564−020−0690−4PubMedGoogle ScholarCrossref
- Korber B, Fischer WM, Gnanakaran S, et al; Sheffield COVID-19 Genomics Group. Tracking changes in SARS-CoV-2 spike: evidence that D614G increases infectivity of the COVID-19 virus. Cell. 2020;182(4):812−827.e19. doi:10.1016/j.cell.2020.06.043PubMedGoogle ScholarCrossref
- Volz E, Hill V, McCrone JT, et al;
COG-UK Consortium. Evaluating the effects of SARS-CoV-2 spike mutation D614G on transmissibility and pathogenicity. Cell. 2020;S0092867420315373. PubMedGoogle Scholar - Plante JA, Liu Y, Liu J, et al. Spike mutation D614G alters SARS-CoV-2 fitness. Nature. Published online December 23, 2020. doi:10.1038/s41586−020−2895−3Google Scholar
- Hou YJ, Chiba S, Halfmann P, et al. SARS-CoV-2 D614G variant exhibits efficient replication ex vivo and transmission in vivo. Science. 2020;370(6523):1464−1468. doi:10.1126/science.abe8499PubMedGoogle Scholar
- European Centre for Disease Prevention and Control. Detection of new SARS-CoV-2 variants related to mink. Posted November 12, 2020. Accessed January 3, 2021.
- Oude Munnink BB, Sikkema RS, Nieuwenhuijse DF, et al. Transmission of SARS-CoV-2 on mink farms between humans and mink and back to humans. Science. 2020;eabe5901. doi:10.1126/science.abe5901PubMedGoogle Scholar
- Rambaut A, Loman N, Pybus O, et al; COVID-19 Genomics Consortium UK. Preliminary genomic characterisation of an emergent SARS-CoV-2 lineage in the UK defined by a novel set of spike mutations. Virological.org. Posted December 16, 2020. Accessed January 3, 2021.
- Davies NG, Barnard RC, Jarvis CI, et al Estimated transmissibility and severity of novel SARS-CoV-2 Variant of Concern 202012/01 in England. CMMID. Preprint published online December 23, 2020. Updated December 31, 2020. doi:10.1101/2020.12.24.20248822
- Weissman D, Alameh
M-G , de Silva T, et al. D614G spike mutation increases SARS CoV-2 susceptibility to neutralization. Cell Host Microbe. 2020;S193131282030634X. PubMedGoogle Scholar - Davies NG, Barnard RC, Jarvis CI, et al Estimated transmissibility and severity of novel SARS-CoV-2 Variant of Concern 202012/01 in England. CMMID. Preprint published online December 23, 2020. Updated December 31, 2020. doi:10.1101/2020.12.24.20248822
Материал опубликован в международном научном журнале JAMA (The Journal of the American Medical Association). Перевод подготовлен порталом Medach.pro. Читать в оригинале.