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 перестать адаптироваться и развиваться», — 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 оригинального вируса. Они обнаружили, что Mu не воспроизводится быстрее, чем любой другой вариант, но он был самым 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 было признаком того, что этот вариант не обязательно был подходящим 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 модель 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 крайне неуловимая иммунная альтернатива теперь должна иметь больше преимуществ, что, вероятно, является одной из причин успеха Omicron.

Другое недавнее исследование показало, что иммунное уклонение 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 Alpha, Iota 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. Изучение переменных 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 гамма-исследование дает 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-гамма никогда не доминировала во всем мире, изучение 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 таких переменных, как дельта — то, что вызывает массовые вспышки повсюду — иногда очень трудно 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».