portret

Верхний пост

Правила журнала
Как легко убедиться посмотрев мои старые записи, я обычно с удовольствием спорю с разными странными личностями приходящими ко мне в журнал. Однако на время эпидемии коронавируса в журнале вводится особый режим: Я хочу чтобы комментарии в журнале были представляющими интерес для читателей, а не просто местом для срача. Поэтому в редких случаях делаю предупредительный выстрел, но вообще за идиотские комментарии, хамство, и флуд отправляю в бан мгновенно.

Содержательные комментарии не по прямой теме поста вполне приветствуются.

Обо мне
Сейчас я довольно много пишу о коронавирусе, но я в нем не специалист. Читайте на свой страх и риск. По своей работе я вот уже больше 20 лет работаю с ВИЧ. Сначала занимался молекулярными аспектами его репликации, потом эволюцией и популяционной генетикой, последние лет 10-12 - вакцинами. Свою личность я не скрываю, можете все обо мне узнать погуглив Yegor Voronin (таких в Штатах немного, в основном выпадаю я).

Под катом в этом посте - небольшая выборка из написанного за последние 18 лет (с перерывом года на полтора), чтобы вам проще было сориентироваться.

Collapse )
portret

Модель коронавируса

Московская компания Visual Science сделала модель частицы коронавируса SARS-CoV-2. Они ранее делали также модели вирусов гриппа, папилломы, зики. Эти модели - не просто красивые произведения искусства, Visual Science работает со специалистами в каждой области, так чтобы их модели как можно аккуратней отображали последние научные исследования о структуре вирусов. Я с ними работал над моделью ВИЧ, которая получила первое место за лучшую научную иллюстрацию в 2010 году от журнала Science. И модель SARS-2 не исключение, в ее основе - научные публикации и советы специалистов.

Приведу несколько картинок с небольшими комментариями. Картинки уменьшены, чтобы не разрывать френд-ленту, но если вы их откроете в отдельном окне, то увидите во всю полноразмерную красоту.



Вирус целиком, поверхность утыкана примерно 90 копиями уже известного всем белка S, которые случайным образом распределены по поверхности. На тех белках на которые мы смотрим сверху видна тримерная структура белка. Сбоку кусок мемраны убран, так что мы видим находящуюся внутри РНК, которая вся покрыта белком нуклеокапсида (поэтому РНК собственно и не видно).



Белок S в приближенном виде.



Тут с белком S связалось антитело, которое блокирует его связывание с рецептором на поверхности клетки и таким образом нейтрализует вирус.

Помимо картинок, есть еще и видео:



Инстаграм Visual Science
portret

Вирус-мутант!

Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2

Сразу скажу, я предвзято подхожу к этой статье. Основные ее авторы мне хорошо знакомы, потому что они давно работают и с ВИЧ, и это одни из самых крутых ученых в нашей области. Поэтому когда я вижу что они утверждают что нашли штамм коронавируса который лучше распространяется чем исходный вирус, то я отношусь к этому утверждению довольно серьезно. Ну и картинки, что уж там ни говори, выглядят убедительно.

Итак, мутация. Во всем уже известном белке S на позиции 614. В исходном вирусе там была аспарагиновая кислота (D), а в мутанте - глицин (G). Соответственно - D614G.

Рассказывать особенно нечего, картинки 2 и 3 говорят сами за себя.





В большинстве мест сначала появляется D614 (оранжевый цвет), но как только попадает G614 (синий), так он начинает доминировать.

Авторы не знают почему он лучше распространяется (хотя предлагают пару теорий). Вообще говоря, они даже не до конца уверены, что именно эта мутация отвечает за ускоренное распространение, а не какие-то ей сопутствующие. Они также не находят особых свидетельств тому, чтобы новый вирус был более патогенен.

Впервые они замечают такой вариант еще в Китае на ранней стадии эпидемии, но почему-то он тогда не распространялся. А распространившийся впервые детектируется в Германии в начале марта. Насколько я понимаю, из этих данных невозможно посчитать насколько более заразен новый вариант.

Интерактивные карты с этими картинками можно найти на сайте LANL: https://cov.lanl.gov/apps/covid-19/map/
portret

Гликозилирование белка S

Site-specific glycan analysis of the SARS-CoV-2 spike

Я уже писал про белок оболочки Sпродолжение). Это белок, которым вирус собственно "цепляется" за белок ACE2 на поверхности клеток которые он заражает. В процессе формирования новых вирусных частиц в зараженной клетке вирус выходит захватывая с собой кусок клеточной мембраны. Вот иллюстрация этого процесса для ВИЧ, но коронавирус это делает очень похожим образом:


На картинке снизу - клеточное пространство, сверху - "противная наружа", а разделяет их липидная мембрана в которой полно обычных клеточных белков (они тут очень схематично изображены несколькими зеленоватыми червячками), а также вирусных белков оболочки (желтые грибки). Таким образом, внешняя часть вирусной частицы выглядит почти неотличимо от поверхности обычных клеток. Отличает ее лишь присутствие вирусных белков, в том числе и интересного нам белка S на поверхности коронавируса.

Вирусу, естественно, невыгодно отличаться от клеточных мембран, поэтому он эволюционирует так, чтобы сделать свой белок S менее заметным для антител. Один из способов это делать - это иметь на белке сайты гликозилирования. Большая часть белков на поверхности клеток несет на себе так называемые гликаны. Это такие поли-сахара, которые одним сахаром присоединяются к белку, а потом разветвляются как кусты или деревья.

Вот пример:


Тут показаны два гликана, у обоих справа схематично изображено место присоединения гликана к белку - аминокислота аспарагин, а влево уходят сами гликаны. Каждый кружочек или квадратик это разный сахар, причем тут показаны всего два вида гликанов, но вообще они бывают очень и очень разные с разными сахарами и разными структурами.

Что важно, несмотря на то, что гликаны бывают очень разные, все они начинают свою жизнь как гликан показанный на картинке справа - он почти целиком состоит из маннозы и поэтому называется олигоманнозным. Специальные ферменты в клетке постепенно обрезают эту маннозу, а другие довешивают разные сахара и когда белок готов к переносу на поверхность клетки, его гликаны выглядят так как на картинке слева. Их называют сложными.

К чему я все это рассказываю. Вирусы тоже обвешивают свои белки оболочки подобными гликанами, так что для антител они во-первых, выглядят "своими", а во-вторых, даже если иммунная система их распознает как чужеродные, то на них очень трудно вырабатывать антитела. Таким образом вирусы защищаются гликанами от иммунного ответа.

Собственно из статьи я хочу привести всего одну картинку:


Это сравнение количества и типа гликанов на белках оболочки от разных вирусов, названия которых написаны внизу. Верхний ряд - это вид на эти белки сверху, как если бы вы взяли вирусную частицу и повернули ее белком оболочки прямо к себе. Видно, что все эти белки оболочки являются тримерами - они состоят из трех идентичных частей соединенных вокруг общей оси симметрии. Нижний ряд - это те же самые белки что и сверху, но теперь мы смотрим на них сбоку и снизу у них "ножка" которой они прикрепляются к вирусной частице. Серые формы - это собственно белки. А фигурки показанные градиентом от белого к зеленому - это собственно гликаны о которых я выше и рассказывал. Чем более зеленый гликан - тем ближе он к начальной форме, к олигоманнозе, а чем белее - тем он более сложный.

Сравним белок S (второй на картинке) с белком Env от ВИЧ (пятый). Видим, что у ВИЧ белок оболочки очень густо покрыт гликанами, к самому белку практически невозможно подобраться за исключением небольших карманов которые вирус использует для связывания с рецептором на поверхности CD4 клетки. Поэтому против ВИЧ очень трудно сделать вакцину - нужны очень необычные антитела которые либо могут проникнуть сквозь этот защитный слой гликанов, либо связаться с ними. Такие антитела у людей образуются, но на их образование обычно уходят годы инфекции.

А вот белок S у коронавируса достаточно открыт. Это довольно хорошие новости, потому что это означает что к нему должно быть довольно легко выработать антитела и у него должно быть много уязвимых мест. Естественно, нет гарантий что в ходе разработки вакцины у коронавируса не обнаружится каких-либо своих способов уходить от иммунного ответа, но это маловероятно. Жизненная стратегия таких вирусов - успеть размножиться и перескочить к следующему хозяину до того как организм успеет среагировать.
portret

По следам наших публикаций (открытая запись)

Что-то времени совсем нет на серьезное чтение каких-либо статей, поэтому пробегусь по разным темам из прошлых записей. В комментах спрашивайте о чем хотите, можно даже вообще не про коронавирус.

Про ремдесивир: Данные от NIH до сих пор не выложены, а на TWiV обсуждали статью испытания ремдесивира в Китае и звучит так, что испытание в целом вполне качественное, но в нем от ремдесивира пользы вообще никакой обнаружено не было, при этом процентов 7 пациентов бросили принимать лекарство из-за побочных эффектов. Еще я оттуда узнал, что ремдесивир плохо всасывается через желудок, поэтому надо делать внутривенные инъекции. В общем, пока ремдесивир выглядит не очень многообещающе, хотя народ уже кинулся обсуждать за сколько его "по-честному" можно продавать.

Про искуственное происхождение: Автор добавил к тексту пояснение, что дескать SARS-2 мог эволюционировать из RaTG13 в культуре. При этом он ссылается на статью где за 600 поколений (по 3 дня каждое) вирус изменился на 2%. Т.е. еще раз - за 5 лет на 2%. А разница между SARS-2 и RaTG13 - 4%, т.е. нужно 10 лет было его культивировать в клетках. За такое время вирус бы потерял любую способность размножаться в живом организме, это уже фричество натуральное. Еще вот тут обсуждение на эту же тему.

Про тесты на антитела: Чем больше в популяции реально-переболевших, тем меньше проблем с небольшим процентом ложноположительных тестов. Цифры по НЙ вполне совпадают с официальной статистикой. Примерно 12% имеют антитела, т.е 2.4 миллиона. Официальная цифра переболевших - 300 тысяч, т.е. неподтвержденных случаев примерно в 8 раз больше чем подтвержденных, что вполне согласуется с используемыми оценками. Я тоже все цифры умножаю в уме на 5-10. Соответственно и подтвержденная летальность получается - около 0.75% (реальная - выше, см следующий пункт). Так что истории про то, что уже все переболели и вот-вот наступит стадный иммунитет - это бред.

Про сравнение с гриппом - в комментариях тогда было полно людей говоривших, что в официальные цифры умерших от коронавируса записывают всех подряд, поэтому они преувеличены, и что смотреть надо на смертность от всех причин и сравнивать с предыдущими годами, причем не по отдельным регионам, а по всей стране. Ну вот, такие цифры и подошли по Италии, а есть и по многим другим странам, и из них видно что смертность этой весной изрядно превышает историческую. Причем например по Италии реальная летальность оказалась не то что ниже официальной, а выше ее аж в два раза. Т.е. если взять цифры из НЙ - 1.5%.

Про вакцины: Статья про перспективы для вакцины с точки зрения эволюции вируса - вывод "существующее разнообразие проблемой не будет". Но при этом вот эта статья(pdf) смотрела на повторные заражения обычными коронавирусами и у них получается что иммунитета хватает примерно месяцев на 8. Хотя цифры очень маленькие, непонятно насколько им можно доверять. Вот в этом TWiV обсуждение этих результатов с одним из авторов. Это несколько удручает. Из хороших новостей: Якобы множественные случаи повторного заражения SARS-2 в Корее оказались, как я и ожидал, ложноположительными тестами.

Про эволюцию вируса: В той же статье что и пунктом выше также интересный анализ эволюции вируса, который показывает что в существующих последовательностях вируса не видно никакой активно-идущей адаптации вируса к человеку, так что все разговоры про уменьшение или увеличение вирулентности или инфекционности это пока все лишь пустые разговоры. Вирус пока просто стохастически мутирует, что с вирусами случается постоянно.
portret

Эффективность лекарств

В связи с новостями о том, что гилеадовский ремдесивир неплохо показал себя в испытаниях начались вопросы о том, что неужели уже готово лекарство и скоро ли его все смогут получить.

Поэтому вот небольшой ликбез о том, на что следует обращать внимание в таких новостях, примерно в порядке важности, но вообще для полноценного понимания результатов все эти факторы очень важны:

Что измеряют - эффект лекарства измеряется не простым "вылечило-не вылечило". Измерять могут самые разные вещи: процент умерших, вероятность применения ИВЛ, вероятность вторичной инфекции, и т.д. Важно также смотреть - измеряется прямой эффект на здоровье или какой-то маркер. Например, если измеряется количество вируса в крови и видно что лекарство его снижает, то это вовсе не значит, что лекарство будет обязательно иметь пользу для выздоровления. Важно также смотреть на то, в какой момент измеряют. Например, теоретически может быть такое, что через две недели после начала лечения разница большая, а через месяц - группы на плацебо и на лекарстве выглядят идентично. Или наобортот - сначала идентично, а разница видна позже. Иногда составляют некую шкалу в которой баллами оцениваются разные аспекты состояния пациента и смотрят на улучшение по количеству баллов. В общем, интерпретация результата далеко не всегда очевидна, надо внимательно читать о чем идет речь. В случае ремдисивира смотрели на то как быстро выписывали пациентов. (См. примечание внизу). Помимо основного результата, по которому собственно компания собирается оценивать эффективность и получать разрешение на продажу от FDA, зачастую измеряются и множество вторичных. Они важны для лучшего понимания того, как работает препарат, а в будущем могут быть переведены и в основные. В этом испытании их было почти 30, и один из критериев - процент умерших.

Величина эффекта - естественно, надо смотреть не просто на измеряемые параметры среди принимавших лекарство, а обязательно сравнивать их с группой плацебо и оценивать насколько велика разница между ними, причем надо смотреть и на проценты и на абсолютные значения. Например, в случае ремдесивира людей на плацебо выписывали из госпиталя в среднем через 15 дней, а на ремдесивире - через 11. В абсолютных значениях разница в 4 дня, в относительных - 30%. В плацебо группе умерли 11.6%, а на ремдесивире - 8.0%.

Размер испытания и стат достоверность - сколько человек было в испытании? Цифры варьировать могут от единиц до десятков, сотен и тысяч. Большой размер испытания это обычно плюс. Но при этом надо иметь в виду, что большое испытание может аккуратно и надежно измерить даже небольшой эффект лекарства, а в маленьком достоверным будет лишь большой эффект. Испытание ремдесивира было среднего размера - примерно по 500 человек в группе. Упомянутая выше разница в смертях при этом не достигла статистической достоверности, т.е. с большой вероятностью могла быть делом случая, хотя вполне возможно что она реальна. Если она реальна, то было бы испытание больше - мы бы с большей уверенностью это могли утверждать, но заметьте, что разница-то сама по себе не очень велика.

Популяция - кого набирали в испытания? Как правило в испытании существуют жесткие правила о том, кто может в нем участвовать чтобы создать группу для ответа на конкретный вопрос. Иногда это могут быть люди с первыми симптомами вируса, а иногда - на границе со смертью. Иногда берут в целом здоровых людей, а иногда с дополнительными проблемами со здоровьем, иногда с конкретными дополнительными проблемами со здоровьем (например с диабетом). Иногда берут до определенного возраста, а иногда - после. Результаты для одной популяции больных могут не распространятся на другие (собственно поэтому их и определяют так жестко - чтобы как можно лучше увидеть эффект). В объявлении от NIH популяция не указана. Можно пойти на ClinicalTrials.gov и там сделать поиск. Видим, что там длинный список критериев, но в общем и целом брали почти всех требующих госпитализации за исключением уже почти выздоровевших. Это не обязательно хорошо. Возможно что лекарство помогало лишь какой-то одной группе пациентов, а другим даже вредило. Для того, чтобы в этом разобраться исследователям надо будет смотреть на подгруппы, но результаты по подгруппам будут менее надежными, особенно если их не планировали заранее.

Примечание: На ClinicalTrials.gov отслеживаются все изменения в описании испытания. И там видно, что сначала эффект лекарства должен был оцениваться по 8-бальной шкале в течение первых 15 дней, и лишь совсем недавно было сделано изменение на "время до выписки". В самом по себе факте изменения ничего плохого нет, именно для этого испытания делают двойными слепыми - чтобы исследователи не могли глядя на уже существующие данные передвигать ворота. В отсутствие этих данных ворота тоже особо двигать не стоит, но может быть множество уважительных причин их таки подвинуть. Вроде бы тут их подвинули потому что стало понятно, что болезнь длится дольше 15 дней, но почему поменяли со шкалы на время до выписки мы не знаем. Я собственно для чего тут это привожу - подчеркнуть важность того, что именно измеряется. По исходным критериям вполне возможно бы оказалось, что ремдесивир не эффективен.

В общем, как это часто бывает - простых ответов у меня для вас нет.
portret

Пробуждения

Так уж совпало, что мне под руку недавно попала книжка Awakenings by Oliver Sacks ("Пробуждения" Оливера Сакса). В целом мне книжка не очень понравилась (в отличие от других книг Сакса), но сама история очень впечатляет.

В 1917-18 году в Европе, а потом и по всему миру, появилась новая необычная болезнь, ее называли "сонной болезнью" или "летаргическим энцефалитом", но она не имела ничего общего с гораздо более известной сейчас "сонной болезнью" вызываемой трипаносомами. Причины болезни так и не были выяснены до конца, но подозревалось что она имела инфекционную природу. Вроде бы ее даже удалось воспроизвести в обезьянах введя им экстракты из мозга умерших людей с этой болезнью, но этим экспериментам трудно доверять. Поскольку появление этой болезни во многом совпало с испанкой, были предположения и о том, что это последствия гриппа. 100 лет назад инструментарий для выяснения подобных вещей был еще очень ограничен.

Сразу на всякий случай подчеркну - нет никаких оснований предполагать, что коронавирус вызывает что-либо подобное.

Итак, болезнь. В ее остром проявлении, люди обычно имели все признаки острой вирусной инфекции и при этом впадали в ступор, или продолжительный сон, или кататонию. В некоторых случаях этот ступор наоборот вел к тому, что люди не могли заснуть, даже под действием снотворного. Примерно треть людей с симптомами умирали.

Вспышка болезни наблюдалась примерно 10 лет, последние случаи были задокументированы в 1927 году. Оценивается что за это время примерно 5 миллионов людей переболели этой "сонной болезнью".

Выздоровевшие люди как правило не имели никаких проблем со здоровьем, хотя у некоторых почти сразу наблюдались необычные неврологические последствия сходные с болезнью Паркинсона - неконтролируемя тряска рук, нарушения в ходьбе, речи, ригидность. Но гораздо интереснее то, что у многих людей сначала подобных симптомов не было, но они появлялись годы, а иногда и десятилетия спустя после острой болезни. Как правило они начинались в мягкой форме, но потом прогрессировали. Проявления болезни на этой стадии были очень разнообразными, но в целом попадали в эти две большие категории - потеря каких-либо функций (способности двигаться, говорить, кататонический сон или ступор) и приобретение неконтролируемых проявлений (тремор, закатывание глаз, зевание, выкрики, зацикленность речи или мышления). Одна из пациенток так описывала свое состояние "я не могу ничего начать, но начав - не могу остановиться". Лечению это состояние не поддавалось и больных просто отдавали в специальные приюты (больницами их рука не поднимается назвать) где за ними просто ухаживали, пока они не умирали. Довольно ужасное состояние, учитывая что многие из этих людей сохраняли умственные способности и хотя-бы примерно понимали что с ними происходит и какую жизнь они ведут.

Где-то в конце 60-х (т.е. лет через 30-40 после того как у большинства пациентов проявились симптомы) этих людей (небольшую группу доживших) обнаружил молодой тогда еще Оливер Сакс. После некоторого колебания он решил дать им L-DOPA, лекарство которое тогда начали использовать для лечения больных с синдромом Паркинсона. И оно сработало - люди десятилетиями сидевшие в креслах или лежавшие в кроватях вдруг начинали нормально ходить, двигаться, говорить.

Вот на этом видео вначале (на 30 секунде) показывают больных до L-DOPA, а потом (на 2 минуте) после использования этого препарата:



К сожалению, эффект был недолговечным. Через некоторое время пациенты впадали в другую крайность - они становились супер-возбужденными, маниакальными, и не могли контролировать свое очень активное и дисингибированное поведение. При снижении дозы L-DOPA они опять впадали в летаргию. Иногда два этих состояния чередовались туда-обратно каждые несколько часов. У некоторых пациентов такие эффекты появлялись буквально через несколько дней, у других - через несколько месяцев, но они в итоге они появились практически у всех.

Столкнувшись с такими проблемами, Сакс был вынужден прекратить L-DOPA для большинства пациентов, а некоторые пациенты сами решили бросить лекарство. Всего 2-3 человека (из почти сотни) смогли продолжить принимать лекарство в течение долгого срока. Все остальные вернулись в свое прежнее состояние, многие даже с ухудшившимися симптомами. Некоторые очень быстро умерли, по впечатлению Сакса - от потери желания жить. Если их жизнь до L-DOPA была ужасной, то вот это вынужденное или самостоятельно принятое решение вернуться к нему обратно после короткого "пробуждения" - это просто какие то "Цветы для Элджернона".

Меня особенно впечатлила одна история.

Мальчик переболел в три года и вышел из болезни с неподвижным (не передающим эмоции) лицом, и заторможенной речью и движениями. К 10 годам он почти совсем потерял возможность двигаться и говорить, но по-видимому сохранил большую часть умственных способностей. В 17 лет его отдали в приют для таких пациентов, где он провел следующие 30 лет. В основном он сидел неподвижно в кровати или кресле, по-вечерам его состояние обычно улучшалось и он мог немного шевелить руками и произносить короткие фразы. В такие минуты он часто кричал "Чертова жизнь! Лучше бы я умер!"

Через 10 дней на L-DOPA он начал говорить и немного ходить. Еще через 3 дня он почувствовал себя выздоровевшим (хотя симптомы полностью не прошли), просил выписать его из больницы, требовал секса как компенсации за потерянные годы жизни. Следующие несколько дней его энергия и возбуждение увеличились, он не мог сфокусироваться на одном предмете или мысли, сексуальные желания стали некотролируемыми - он стал бросаться на всех проходящих мимо медсестер, он также стал бесконтрольно есть или просто жевать что попадется под руку. Попытки снизить дозу вели к возвращению летаргии. Через два месяца после начала лечения он был либо в исходном состоянии, либо в гипер-возбужденном, середину получить обычно не удавалось.

Следующие 3 года он провел в таком вот состоянии - болтаясь туда-сюда между двумя мирами, лишь иногда (раз в месяц) достигая баланса. За это время он научился немного читать, начал плавать, и его семья начала иногда брать его из приюта к себе домой. Но он продолжал мучиться своим состоянием и регулярно жаловался: "Что за жизнь? Почему я не умер ребенком? Какой смысл, какая польза от такой жизни?" Через год он умер, причина смерти не была ясна, Сакс считал что от безысходности своего состояния.

По мотивам истории с этими пациентами оказывается было снято кино, так и называющееся "Awakenings" с Робином Уильямсом в роли Оливера Сакса и Робертом Де Ниро в роли одного из пациентов.
portret

Образовательные ресурсы

Регулярно спрашивают, что бы такое почитать-посмотреть-послушать чтобы понять азы вирусологии или иммунологии. А я и не знаю. Тем более по-русски. Поэтому вопрос к коллективному разуму - кто-нибудь знает о подобных? Кидайте ссылки в комменты.
portret

Совпадение? Не думаю...

SARS нерукотворный? Генеалогия уханьского коронавируса

Наконец дошли руки до этого цикла в шести томах. Не скажу что дотошно прочитал все от начала до конца, но зато самые важные части прочитал внимательно несколько раз.

Объем работы проделан огромный и написано захватывающе. Вот серьезно, человеку бы околонаучные триллеры с элементами фантастики писать - я бы читал с огромным удовольствием. Лучше всякого Дэна Брауна или Майкла Крайтона - куча интриги и куда аккуратней с научной точки зрения.

О чем вообще идет речь в этом тексте? Вообще говоря, там практически нет новых фактов, текст лишь умело собирает в кучу массу уже известной информации. Я бы разделил аргументы в нем на два типа: Один это - смотрите, эти ученые постоянно ищут новые вирусы в животных и потом эти вирусы модифицируют, все это неспроста, они вполне могли создать вирус. Я согласен что могли, может для кого-то это и сюрприз, но вообще это никакая не тайна, а исследования которые на мой взгляд как раз очень важны. Поэтому я этот тип аргументов тут даже рассматривать не буду, можете считать это серьезным ограничением моего анализа, дело ваше.

Второй тип аргументов мне кажется гораздо более интересным: Глядя просто на имеющиеся у нас последовательности разных вирусов автор пытается оценить вероятность того, что вирус SARS-2 искуственный или естественный.

Чтобы не было путаницы в терминах, давайте сразу определим несколько возможных сценариев искусственности или естественности происхождения вируса:

  1. Вирус разработали специально как биологическое оружие, поэтому разработчики аккуратно спрятали все следы искусственных модификаций, и потом специально или нечаянно выпустили наружу. Теория эта по определению недоказуемая и неопровергаемая на основании последовательностей. Ее даже не рассматриваем.

  2. Ученые работали с какими-то известными нам вирусами, искуственно их модифицировали, и один из таких модифицированных вирусов умудрился сбежать из лаборатории.

  3. Ученые работали с неизвестными нам вирусами, искуственно их модифицировали, и один из таких модифицированных вирусов умудрился сбежать из лаборатории.

  4. Вирус совершенно естественный и либо убежал из лаборатории, либо сам по себе попал к людям. Поскольку последовательность вируса в этих ситуациях будет идентичная, то рассматриваем их как единую теорию о естественном вирусе.



Известные вирусы
Начнем со втрой теории о том, что вирус создан путем манипуляций с известными нам вирусами. Эту теорию довольно просто отбросить, потому что при сравнении SARS-2 с опубликованными последовательностями видно, что по сравнению даже с самым близкородственным вирусом летучих мышей RaTG13, у него больше тысячи мутаций. Автор предполагает что возможно вирус RaTG13 долго размножали в клеточных культурах (в пробирке) и эти мутации появились таким образом. В этом я кое-что понимаю, сам занимался эволюцией вирусов в культуре и могу сказать, что это довольно дикое предположение. Для того чтобы в вирусе появилось такое количество мутаций, нужно его культивировать годами. Для примера, вот тут в течение года культивировали ВИЧ, один из самых быстро-эволюционирующих вирусов. Сколько там накопилось мутаций? 30! Даже если скорректировать на длину генома (коронавирус в 3 раза длинней), то получится около 100 в год. Т.е. даже если бы SARS-2 мутировал со скоростью ВИЧ, то пришлось бы культивировать его 10 лет чтобы получить такую разницу в геномах. При этом надо понимать, что когда вирус культивируют в пробирке, то он будет приспосабливаться именно к жизни в пробирке и терять свою приспособленность к гораздо боле сложной жизни внутри организма хозяина. Поэтому после многих лет жизни в пробирке на выходе бы скорее всего получился вирус, который в людях размножаться бы не смог. В общем, теорию 2 можно уверенно отбросить.

Неизвестные вирусы
Рассмотрим теорию 3. Поскольку предполагаемые вирусы из которых мог быть собран SARS-2 нам согласно этой теории неизвестны, то места для разных гипотез в любую сторону становится намного больше. Однако если мы предполагаем что ученые специально не пытались спрятать свои манипуляции, то теоретически следы их модификаций могли остаться. Чем более необычные части мы найдем, тем уверенней мы можем сказать, что они искусственного происхождения. Например если мы вдруг обнаружим белок оболочки ВИЧ вместо коронавирусного белка S, то это очень сильный аргумент в пользу искусственности происхождения.

Никаких таких очевидных манипуляций автор после множественных усилий и самых разных анализов не находит. Процитирую окончательный вывод этой статьи.

На всякий случаю, поясню: это НЕ означает, что CoV2 точно был синтезирован в лаборатории. Да, чисто технически, создать такой штамм современному вирусологу не составило бы труда. Но прямых доказательств тому, что кто-либо это сделал, нет. А странные совпадения пока не могут служить даже косвенными доказательствами.

Т.е. beyond reasonable doubt доказательств нет. Но мы тут не в суде присяжных, а просто в интернетах болтаем. Давайте посмотрим какие же странные элементы автор таки нашел в последовательности SARS-2. Я вижу два.

Рекомбинация в районе RBM
В разделе "Панголины" автор пишет про очень необычную организацию белка S в SARS-2. Ближайшим известным родственником SARS-2 является летучемышиный вирус RaTG13. Белок S у SARS-2 тоже очень похож на белок S из RaTG13 (но не идентичен ему), но вот в одном месте, ключевом для функции этого белка, он вдруг становится похож не на летучемышиный вирус, а на вирус из панголинов.

Действительно, вот картинка, всего одна аминокислота отличается у SARS-2 и у панголина:



Автор пишет: ...очень странная должна была произойти рекомбинация — как будто кто-то просто взял кусок RBM из панголиньего штамма и заменил им RBM в RaTG13. А это уже смахивает не на эволюцию, а на, прости Дарвин, Intelligent Design.

Однако для того чтобы более аккуратно оценить родство между панголиновым вирусом и SARS-2, смотреть надо не на аминокислоты, а на кодирующую их нуклеотидную последовательность. Я вот сделал такой анализ:



И тут картина совсем иная! Вместо "всего одной аминокислоты" мы имеем 26 мутаций на небольшом куске из 216 нуклеотидов, т.е. 12% отличий или всего 88% сходство. Поэтому теория об искуственном происхождении вируса SARS-2 должна звучать так: "кто-то взял неизвестный нам вирус летучих мышей и вставил в него кусок из неизвестного нам вируса панголинов". Конечно, такое может быть, но звучит уже куда менее убедительно. Тем более что (насколько я знаю) известный панголиновый вирус всего один (Upd: Или нет, кажется два).

Автор также рассуждает о том, что образование такого вируса естественным образом очень маловероятно. Он пишет: Другой вопрос, где именно летучемышиные и панголиньи вирусы могут друг с другом встречаться для таких оргий — в горных пещерах, “мокрых рынках”, приютах для конфискованных животных, или даже в лабораториях.

Отмечу тут в сторону, что вообще вот этот стиль автора - "я подмигну, а вы сами догадывайтесь" мне в целом не нравится. Ну, то есть, если бы это была художественная литература аля уже упомянутый Дэн Браун, то это было бы нормально, но вот в таком серьезном анализе, лично меня раздражает.

Как автор совершенно верно говорит - коронавирусы рекомбинируют постоянно, но я не уверен, что он понимает масштаб происходящего. Я уже приводил вот эту статью ранее, в ней авторы посмотрели на 45 коронавирусов и нашли в них 105 рекомбинаций, причем в основном имеено в белке S:



И надо также понимать, насколько ограниченны наши знания о распространенности коронавирусов, о заражаемых ими животных, и о том, как быстро они эволюционируют и как часто рекомбинируют. Судя по тому, что все панголины (из которых выделили вирус) умерли от выделенного из них вируса, я бы предположил, что скорее всего это вообще не вирус панголинов, а подцепили они его где-то еще уже после поимки. Кто знает от кого они его подцепили, но для естественного появления SARS-2 вовсе не обязательно предполагать оргии между летучими мышами из Юннаня и панголинами из Гуандуня.

Появление фуринового сайта

Автор обращает внимание на тот факт, что у SARS-2 по сравнению с ближайшим родственником RaTG13 есть вставка четырех аминокислот, которые образуют последовательность распознаваемую протеазой фурин. Интересная разница, особенно учитывая что вообще у семейства бетакоронавирусов в этом месте фуринового сайта нет, а есть он лишь у относительно удаленных коронавирусов.

Я бы сказал, что это достаточно необычный фрагмент чтобы о нем можно было предположить что он искусственный, ну по крайней мере пока не обнаружатся естественные бетакоронавирусы с подобными сайтами. Прямых следов того, что его вставили искусственно нет, но с современными методами модификации геномов я бы никаких таких следов и не ожидал.

Окончательный вывод
Итак, какова наиболее вероятная теория искусственного происхождения SARS-2? Кто-то нашел новый вирус летучих мышей, а также совершенно новый вирус панголинов и никому об этом не сказал. Последний факт мне кажется довольно невероятным, потому что новости о новом панголиновом вирусе были бы легкой и интересной публикацией. Этот кто-то по каким-то причинам сделал химерный вирус из этих двух вирусов, а также вставил в него новый фуриновый сайт. Это вполне вероятно, потому что в области коронавирусов специфичность белка S это одна из наиболее активных тем исследований и вполне можно предположить что кому-нибудь могло бы показаться интересным сделать такую химеру (среди множества других). И потом этот вирус сбежал из лаборатории с самым высшим уровнем безопасности. Что тоже возможно, примеры тому есть, но надо заметить что примеров этих немного, учитывая количество таких лабораторий и все время их существования.

В общем, в сухом остатке - каждый может остаться при своем, потому что описываемые выше вероятности в процентах не посчтитать. Кому нравится теория искусственного происхождения - тот вполне может найти во всем этом подтверждение своим убеждениям. Кто считает, что вирус естественный - тоже имеет факты в пользу этой теории.
portret

Кто впереди среди вакцин

По следам наших публикаций: Для тех кто не читал комментарии к предыдущей записи - очень похоже на то, что этому исследованию можно вообще не верить, в первую очередь из-за серьезных ошибок при обработке результатов, так что авторы не могут с какой-либо долей уверенности заявлять что их результаты это что-либо иное чем ложноположительные результаты тестирования. Большое спасибо всем кто дал ссылки и принимал участие в обсуждении.

Теперь собственно к теме поста:
The COVID-19 vaccine development landscape

Информацию о кандидтных вакцинах в разработке можно найти много где (вот тут есть длинный список), но мне конкретно эта статья попалась на глаза, так что сошлемся на нее. Интерес привлекла таблица 1, где сведены пять вакцин которые уже достигли первой (или даже первой/второй) стадии клинических испытаний. Там все конечно очень интересно с научной точки зрения, но честно говоря, перспективы на успешную разработку довольно сомнительные. Все эти вакцины основаны на принципиально новых подходах, которые не зарекомендовали себя еще ни в одной из существующих вакцин для людей. И из компаний, которые их разрабатывают, ни одна еще не создала ни одной лицензированной вакцины.

Давайте пройдемся по ним:

INO-4800 от компании Inovio, США
Это ДНК вакцина. Вводим ДНК кодирующую белок S вируса. Она попадает в клетку, копируется в РНК, по РНК производится вирусный белок - для иммунной системы это выглядит как инфекция, она вырабатывает ответ на белок S. Хорошая идея, ей уже лет 20 примерно, но за это время ни одну вакцину на этом принципе не сделали. Проблема в том, что ДНК в цитоплазме, а также просто чужеродный белок - это недостаточный сигнал для иммунной системы, она не видит в нем большой опасности и поэтому иммунный ответ получается очень слабый и недолговечный. Приходится прибегать к разным хитростям. В данном случае - не просто вводят ДНК, а еще пускают короткий пульс тока через место инъекции. Этот пульс "пробивает дырки" в клетках облегчая ДНК доступ внутрь, а также вызывая повреждения, которые интерпретируются иммунной системой как опасность и усиливают иммунный ответ. Процедура не из самых приятных, к тому же требующая специального устройства - электропоратора.

mRNA-1273 от компании Moderna, США
У этой вакцины принцип похож на предыдущую, но они минуют ДНК, и сразу вводят РНК. Собственно проблемы такие же как у ДНК - как правило слабый иммунный ответ. Электропоратор тут не используется, вместо этого они заключают РНК в липидную оболочку, получаются этакие пузырьки с РНК внутри, которые сливаются с мембраной клетки и доставляют РНК внутрь. Возможно они также вызывают сигнал опасности, но я так понимаю что компания делает ставку скорее на то, что даже слабого иммунного ответа будет достаточно для защиты от вируса. Еще одна потенциальная проблема с этой вакциной - ее должно быть намного дороже производить, чем ДНК вакцину и вообще технологии по производству таких количеств РНК еще не отработаны. Компания понятно дело утверждает, что все это решаемо, но хотелось бы увидеть на практике.

Ad5-nCoV от компании CanSino Biologicals, Китай
В основе этой вакцины берется аденовирус пятого типа. Этот вирус вызывает простуды по всему миру, но тут он модифицирован так, что вместо его собственного белка оболочки он несет белок S от коронавируса. Когда его нарабатывают, созданный вирус может размножаться в культуре в специальных клетках, но в человеческих клетках он размножаться не может. Иммунная система видит пусть и полуживой, но вирус и вырабатывает на него иммунный ответ, включая и ответ на белок S. По этому же принципу этой компанией была ранее разработана вакцина от Эболы и вроде как ее вот-вот лицензируют в Китае, хотя насколько я понимаю собственно теста на предотвращение инфекции она не прошла (вспышка Эболы кончилась прежде чем вакцину успели протестировать). Из плюсов - вирус этот очень стабильный, его можно высушивать и ему не нужны для хранения холодильники.

LV-SMENP-DC от Shenzhen Geno-Immune Medical Institute, Китай
Эта организация вообще не является компанией, это исследовательский институт основанный и финансируемый Китайским правительством. Соответственно и вакцины (эта и еще одна ниже) у них такие, за которые ни одна фарм-компания не возьмется. Деталей про эту конкретную вакцину я не нашел, но насколько я понимаю они берут кровь у человека, выращивают из нее специальный тип иммунных клеток (DCs), потом модифицируют их специальным образом с помощью лентивируса который несет в себе элементы коронавируса (все это занимает 2-3 недели), добавляют еще чего-то и потом все это обратно вводят тому же самом человеку из которого взяли кровь. Этот подход используется для лечения рака, и там он имеет смысл, но для вакцинации против коронавируса? Я вам 100% гарантирую, что на полках эта вакцина появиться не может.

Pathogen-specific aAPC от Shenzhen Geno-Immune Medical Institute, Китай
Эта вакцина основана на наночастицах, которые должны выполнять роль тех самых DCs из вакцины выше, но их синтезируют искуственно и их можно будет вводить всем людям подряд (а не каждому конкретному человеку как с вакциной выше). Эти частицы несут на себе фрагменты коронавируса а также молекулы стимулирующие ответ в определенных иммунных клетках. Идея интересная, но производство подобной вакцины будет просто кошмаром - сложным и очень дорогим процессом. Так что она тоже представляет исключительно научный интерес.

Чем занимаются фарм-компании с опытом разработки вакцин? GSK и Sanofi идут по классическому пути, разрабатывая субъединичные вакцины, но они отстают, потому что производство белка - это сложный технологический процесс, который надо тщательно контролировать и оптимизировать. Возможно выскочки вроде Inovio и Moderna с новыми модными технологиями их обгонят, а может старички медленно но верно таки придут к финишу первыми. Посмотрим.