Пандемія. Герої та антигерої 2020-07-31 19:00 Олег Фея

Походження вірусу та скринінг нових ліків – огляд наукових новин про коронавірус

Звідки походить коронавірус і як він поширюється в звичайних кімнатах
Цього тижня в провідних наукових журналах обговорювалися проблеми походження коронавірусу, результати скринінгу великих баз ліків – може, серед них знайдеться щось корисне проти нового вірусу, та моделювалася звичайна життєва ситуація – ви сидите в невеликому офісі, а ваш колега за сусіднім столом кашляє. Про це детальніше  в огляді Тижня. 
 
 
Походження коронавірусу
 
 
Коронавірус SARS-CoV-2, як передбачається, є нащадком вірусів кажанів, що живуть в провінції Хубей у Китаї. Або ж коронавірусів панголінів. За першу гіпотезу говорить генетичний збіг – більше ніж на 98% він схожий на RaTG13, коронавірус, що циркулює в популяціях китайських підковиків. Їхня основна різниця  – в зоні шипоподібного білка (S-білка), яка безпосередньо приєднується до рецепторів АСЕ2 в людських клітинах. У RaTG13 її немає. Проте ця зона співпадає із такою, що присутня у коронавірусі панголінів. При цьому, можливо, був проміжний носій вірусу, від якого він передався людині (для інших людських коронавірусів такими носіями були верблюди, цивети, лами, корови). Конспірологи ж кажуть, що вірус сконструювали в лабораторії (проте вони не праві)
 
 
 
Міжнародна група вчених (з університетів із Пенсильванії, Техасу, Бельгії, Шотландії, Китаю) 28 липня опублікувала в Nature Microbiology статтю, в якій порівняла геноми 68 коронавірусів (людських і таких, що є тільки у тварин), щоб встановити еволюційний шлях SARS-CoV-2. Коронавіруси сильно рекомбінантні, тобто схильні до заміни окремих ланцюжків в генетичному коді. Тому окремі ділянки в навіть невеликих частинах вірусу, як-от в тому самому S-білку, матимуть походження від різних «пращурів». Саме невеличкі зони S-білка і стали об’єктом дослідження і порівняння з іншими вірусами.
 
 
За твердженнями науковців, незважаючи на відмінність в домені, що приєднується до людських рецепторів, решта частин білка в цілому мало відрізняється від аналогічних в інших досліджуваних коронавірусах. Це допомогло побудувати «родинне дерево» таких вірусів.

 

 

Філогенетичне дерево коронавірусів, відкаліброване на часову шкалу. Сірі точки вказують на коронавіруси кажанів, зелені - панголінів, сині - вірус SARS, а червона - SARS-CoV-2. Новий коронавірус та RaTG13 від'єдналися від спільндого пращура 40-70 років тому, а коронавірус панголінів Pangolin Guangdong 2019 розділився із їхнім пращуром більш як 150 років тому.  
За даними Nature Microbiology

 

Схоже на те, що і SARS-CoV-2, і RaTG13 походять від одного пращура. Їхнім «близьким родичем» виявився і коронавірус панголінів Pangolin Guangdong 2019. Причому у їхнього спільного «пращура» уже був домен, який може прив’язуватися до АСЕ2, проте внаслідок рекомбінації він зник у гілці, що веде до RaTG13, а у коронавірусів людей і панголінів залишився. З цього іде припущення, що SARS-CoV-2 міг напряму передатися людям від кажанів, без тварини-посередника на кшталт панголіна.

 

Також вчені визначили можливий час розходження еволюційних гілок. Для SARS-CoV-2 та RaTG13 він лежить в інтервалі 40-70 років, а от коронавірус панголінів від’єднався від їхнього спільного «пращура» ще у 19 столітті.

 

Масштабний пошук ліків

 

Один із перспективних методів пошуку ліків – перевірити, чи можуть вже відомі препарати щось вдіяти проти хвороби. Для цього використовують скринінги ліків – пошук серед великих баз препарату, який проявляє незадокументовану раніше активність. Це й зробила група вчених, яка опублікувала 24 липня в Nature результати пошуку ліків проти коронавірусу серед бази із 12 тис. препаратів.

Вони використали дві бази – LOPAC, що складається із 1280 компонентів з підтвердженою дією, а також ReFRAME – базу із 12 тис. молекул, як схвалених американським Управлінням з продовольства і медикаментів (FDA), так і тих, що знаходяться на стадії клінічних досліджень. Вчені підготували культуру Vero E6 – з клітин нирок зеленої мавпи, що вразливі до коронавірусу. Її змішували із тестованими ліками, після чого додавали віріони SARS-CoV-2.

 

Читайте також: Переселенці і COVID-19. Які проблеми загострив карантин

 

Як наслідок, науковці знайшли 21 препарат, що здатен пригнічувати вірус in vitro, причому концентрації 13 препаратів такі, що теоретично здатні працювати in vivo (більш детально про різницю між іn vitro та in vivo можна прочитати  у статті «Сумнівна дія»). Серед них протиалергійні ліки астемізол та препарат проти прокази клофазимін, які схвалені FDA. А чотири інші препарати (включаючи похідну хлороніну тетрандрін) – показали хорошу дію разом із ремдесивіром, що був недавно схвалений тією ж FDA для лікування COVID-19 у США.


 

Скільки вірусу видихають інфіковані

 

Переважна більшість усіх заражень новим коронавірусом відбувається повітряно-крапельним шляхом. Ось чому носіння масок у публічних місцях значно зменшує вірогідність заразитися чи заразити інших. Адже не можна бути впевненим – чи ви не інфіковані, чи ви асимптоматичний хворий, або ж симптоми ще не з’явилися. От автори статті в журналі JAMA дослідили, скільки ж вірусних частинок видихають інфіковані люди, і наскільки це небезпечно для зараження оточуючих. Крім того вчені побудували математичну модель кількості віріонів у кімнаті при різних рівнях вентиляції.

 

Кашляючи, люди розбризкують навкруги тисячі мікрокрапель рідини, розмірами від 0,6 до 15 мікрон. Під час дихання також виділяється деяка кількість крапельок, здебільшого менших за 1 мікрон. В крапельках інфікованої людини буде деяка кількість вірусних частинок (тому маску треба носити не на підборідді чи під носом). Для розрахунків науковці, базуючись на попередніх даних, взяли такі числа: легко інфікована людина видихає 1000 копій вірусу на міллілітр крапель,  людина з типовим вірусним навантаженням – мільйон копій, і серйозно хвора – більше 100 мільярдів.

 

Читайте також: Імунітет та вакцини – огляд наукових новин про коронавірус

 

В їхній моделі людина робить 15 вдихів-видихів за хвилину, кожен об’ємом в 500 мл повітря. А хвора людина з кашлем – кашляє двічі на хвилину, і видихає 250 мл повітря при кожному випадку. Кімната бралася розміром 50 м3 – в статті пояснюється, що це типовий розмір невеликого офісу на 2-3 людини, або ж невеликої палати у шпиталі. Частота провітрювання варіювалася в 1, 3, 10 і 20 змін усього повітря в кімнаті за годину (тобто, 1 зміна – це погана вентиляція, 20 – дуже хороша). В середньому за 1,1 годину половина вірусних частинок в краплях руйнувалася (час напівжиття вірусу).

 

Отже, за розрахунками кожен видих людини з низьким вірусним навантаженням містить 4,9*10-9 віріонів на кубічний сантиметр повітря (0,0000000049 копій/см3). З середнім навантаженням – 4,9*10-6 копій/см3 (в тисячу разів більше). І сильно хвора людина видихає 0,637 копій вірусу на кубічний сантиметр (в 100 млн разів більше за ледь інфіковану). У сильно інфікованої може виділятися 36 тис. віріонів на см3 за один приступ кашлю.

 

У приміщенні, де повітря оновлюється 10 разів на годину (палата у лікарні), концентрація віріонів зростає перші півгодини, досягаючи максимуму в 191 копію на кубічний метр для нормально дихаючої людини з великим вірусним навантаженням. При гіршій вентиляції число копій зростає до 1250 на м3. Все значно погіршується в разі кашлю – тоді в погано вентильованій кімнаті буде 7,5 млн віріонів на кубічний метр, і навіть при найкращій вентиляції (20 разів на годину) – близько 600 тис. Людині ж достатньо вдихнути кілька сотень віріонів, щоб заразитися.

 

Автори дослідження дають кілька порад. По-перше, не варто затримуватися більше ніж на кілька хвилин в невеликій кімнаті із людиною, що хворіє на COVID-19 і сильно кашляє. Асимптоматичний хворий (з низьким вірусним навантаженням) виділяє досить мало віріонів, та все ж науковці радять носити маски, працюючи в невеликих погано провітрюваних приміщеннях, навіть якщо ніхто не кашляє та не має симптомів респіраторних захворювань.