Исчезающие переменные: уроки гаммы, йоты и му

В начале 2021 года ученые в Колумбии обнаружили тревожный новый тип коронавируса. Этот вариант, впоследствии известный как Mu, имел несколько тревожных мутаций, которые, по мнению экспертов, могли помочь ему обойти защиту иммунной системы.

В последующие месяцы Мо быстро распространился по Колумбии. Спровоцировал новый всплеск случаев Covid-19. К концу августа он был обнаружен в десятках стран, и Всемирная организация здравоохранения назначил ее «Переменная интереса».

Джозеф Фофер, генетический эпидемиолог из Медицинского центра Университета Небраски и автор Недавнее исследование переменной.

Затем оно исчезло. Сегодня вариант полностью исчез.

Для каждой дельты или омикрона существуют гамма-, йота- или мю-переменные, переменные, которые приводили к локальным вспышкам, но никогда не доминировали на глобальном уровне. И хотя понимание Omicron остается критическим приоритетом общественного здравоохранения, эксперты говорят, что из этого меньшего количества штаммов можно извлечь уроки.

«У этого вируса нет стимула останавливать адаптацию и эволюцию», — сказал Джоэл Вертем, молекулярный эпидемиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего. «И знание того, как вы делали это в прошлом, поможет нам подготовиться к тому, что вы можете сделать в будущем».

Исследования эпиднадзора также выявляют лазейки в эпиднадзоре и ошибки в политике, предоставляя больше доказательств того, что запрет на международные поездки в Америке не был эффективным, и то, что заставляет вирус работать, предполагая, что на ранней стадии пандемии трансмиссивность была важнее иммунитета. уклонение.

Исследование также подчеркивает, насколько важен контекст; Переменные, оказывающие влияние в одних местах, не закрепляются в других. В результате трудно предсказать, какие переменные станут доминирующими, а для того, чтобы быть в курсе будущих переменных и патогенов, потребуется всесторонний мониторинг в режиме, близком к реальному времени.

«Мы можем многого добиться, глядя на последовательность вирусного генома и говоря: «Одно, вероятно, хуже другого», — сказал доктор Вертем».

Здесь видно Му.

Коронавирус постоянно меняется, и большинство новых вариантов остаются незамеченными или названными. Но другие бьют тревогу либо потому, что они быстро становятся более распространенными, либо потому, что их геномы выглядят зловеще.

И то, и другое было верно для Мо, когда он распространился по Колумбии. «Он содержал пару мутаций, за которыми люди внимательно следили», — сказала Мари Петрон, генетический эпидемиолог из Сиднейского университета и автор новой статьи Мо. Несколько мутаций спайкового белка были задокументированы в других иммунологических вариантах, включая бета и гамма.

В новом исследовании, которое еще не было опубликовано в научном журнале, ученые сравнили биологические свойства Mu с таковыми у Alpha, Beta, Delta, Gamma и исходного вируса. Они обнаружили, что Mu не размножается быстрее, чем любой другой вариант, но он был наиболее неуловимым для иммунитета — более устойчивым к антителам, чем любой известный вариант, кроме Omicron.

Анализируя геномные последовательности образцов Mu, собранных со всего мира, исследователи реконструировали распространенность варианта. Они пришли к выводу, что Mu, скорее всего, появился в Южной Америке в середине 2020 года. Затем он распространялся в течение нескольких месяцев, прежде чем был обнаружен.

Он сказал, что геномный надзор во многих частях Южной Америки был «неполным и неполным». Джесси Блум, эксперт по эволюции вирусов в Исследовательском центре рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле. «Если бы в этих областях был лучший мониторинг, возможно, было бы легче быстро оценить, насколько обеспокоен Мо».

Мо представил еще одну проблему. У нее оказался тип мутации, известный как мутация сдвига рамки считывания, которая редко встречается в образцах коронавируса. Эти мутации были отмечены как ошибки, когда ученые, в том числе доктор Фофер, попытались загрузить свои последовательности Мю в ГИСАИДмеждународное хранилище вирусных геномов, используемое для мониторинга новых вариантов.

Это осложнение вызвало задержку общественного участия в изучении последовательностей Мо. Исследователи обнаружили, что время между взятием образца вируса у пациента и публикацией в GISAID всегда было больше для случаев Mu, чем для случаев Delta.

«Сам геном, по сути, создавал искусственные пробелы в наблюдении», — сказал доктор Фауфер. «Это привело, по крайней мере, к нашему опыту, к тому, что у нас нет данных в течение нескольких недель, когда мы обычно пытаемся опубликовать их в течение нескольких дней».

(Исследователи подчеркнули важность систем контроля качества GISAID, и репозиторий решил проблему.)

Объедините эти пробелы в мониторинге с уклончивостью Мю от иммунитета, и казалось, что альтернатива вот-вот сработает. Но это не то, что произошло. Вместо этого ученые обнаружили, что Мо распространился из Южной и Центральной Америки на другие континенты, но не получил широкого распространения после того, как попал туда. «Это указывает на то, что этот вариант не обязательно подходит, возможно, для населения Северной Америки и Европы, как мы ожидали», — сказал доктор Петрон.

Скорее всего, это произошло потому, что Му обнаружил, что конкурирует с еще более удивительным вариантом: дельтой. Дельта не так умело уклонялась от антител, как Мю, но была более заразна. «Так что, в конце концов, Дельта распространилась более широко», — сказал доктор Блум.

Правильный выбор, правильное время

Изучение успешных вариантов говорит только о половине истории. «Переменные, которые не становятся доминирующими, в некотором роде являются отрицательным контролем», — сказал доктор Петрон. «Они говорят нам, что не сработало, и тем самым помогают заполнить пробелы в знаниях о переменной пригодности».

Дельта превзошла несколько иммуногенных вариантов, помимо Mu, включая бета, гамма и лямбда. Эта закономерность предполагает, что одного только уклонения от иммунитета было недостаточно, чтобы позволить варианту перерасти высокоинфекционную версию вируса — или, по крайней мере, этого не было на ранней стадии эпидемии, когда иммунитет был у немногих людей.

Но прививки и многочисленные волны инфекций изменили иммунный ландшафт. Ученые заявили, что альтернатива, неуловимая с высокой степенью иммунитета, теперь должна иметь больше преимуществ, что, вероятно, является одной из причин успеха Omicron.

Другое недавнее исследование показало, что иммунное уклонение от гамма-излучения в Нью-Йорке Склонен к лучшему В районах с более высоким уровнем ранее существовавшего иммунитета, в некоторых случаях из-за того, что они сильно пострадали от первой волны Covid. «Мы не можем увидеть новую переменную в вакууме, потому что она появляется в тени всех переменных, которые были до нее», — сказал доктор Вертем, автор исследования.

Действительно, столкновение переменных в прошлом показывает, что успех во многом зависит от контекста. Например, Нью-Йорк мог быть родиной варианта Йота, который Он был обнаружен впервые В образцах вируса, собранных в ноябре 2020 года. «Значит, он рано закрепился», — сказал доктор Петрон. Даже после появления более портативного варианта «Альфа», «Йота» оставалась доминирующим вариантом в городе в течение нескольких месяцев, прежде чем в конце концов исчезла.

Но в Коннектикуте, где Йота и Альфа дебютировали в январе 2021 года, все пошло иначе. «Альфа взлетела сразу, у IOTA не было шансов», — сказал доктор Петрони, руководивший операцией. Изучите переменные в двух регионах.

Аналогичная картина уже начинает проявляться с несколькими штаммами Omicron. В Соединенных Штатах BA.2.12.1, вариант, впервые обнаруженный в Нью-Йорке, снялНаходясь в Южной Африке, BA.4 и BA.5 создают новый бум.

Это еще одна причина для изучения вариантов, количество которых уменьшилось, сказала Сара Отто, биолог-эволюционист из Университета Британской Колумбии. Альтернатива, которая не подходила для определенного времени и места, могла быть востребована в другом месте. На самом деле, это, вероятно, несчастье Мо, что он появился так рано. «Возможно, не хватило людей с иммунитетом, чтобы усилить этот вариант», — сказал доктор Отто.

Но следующий тревожный вариант может быть потомком или чем-то подобным штамму, уклоняющемуся от иммунитета, который так и не прижился, сказала она.

Просмотр предыдущих переменных может дать представление о том, что сработало — или не сработало — для их сдерживания. Новое исследование Gamma предоставляет дополнительные доказательства этого. Запрет на международные поездкипо крайней мере, в том виде, в каком его реализуют Соединенные Штаты, вряд ли предотвратит глобальное распространение варианта.

Гамма была впервые признана в Бразилии в конце 2020 года. В мае того же года, Соединенные Штаты запретили большинству неамериканских граждан въезжать в страну из Бразилии, и это ограничение остается в силе. До ноября 2021 г.. Однако гамма была обнаружена в США в январе 2021 года и вскоре распространилась на десятки стран.

Поскольку Гамма никогда не доминировала в мире, исследование ее распространенности дает более «чистую» картину эффективности запрета на поездки. — сказала Титиана Васильева, молекулярный эпидемиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего и автор исследования. «Когда дело доходит до изучения переменных, таких как, скажем, дельта — то, что вызывает крупные вспышки повсюду — иногда очень сложно найти закономерности, потому что это происходит в очень больших масштабах и очень быстро», — сказала она.

Д-р Фауфер сказал, что в условиях продолжающейся глобальной чрезвычайной ситуации в области здравоохранения с быстро меняющимся вирусом есть понятная причина сосредоточиться на будущем. Когда внимание всего мира было обращено на Дельту, а затем на Омикрон, он и его коллеги обсуждали, стоит ли продолжать изучение старых новостей Мю.

Доктор помнит. «Но мы думаем, что еще есть место для высококачественных исследований, которые задают вопросы о ранее существовавших переменных, вызывающих озабоченность, и пытаются пересмотреть то, что произошло».