Каждая инфекция SARS-CoV-2 — смесь разных вариантов вируса

Когда мы говорим о «геноме коронавируса», чаще всего имеется в виду консенсусная последовательность — в каждой из более 29000 позиций в геноме поставлен нуклеотид, который встречается наиболее часто в некой выборке. И когда исследуется распространенность штаммов в популяции, как правила, сообщают об одном доминирующем штамме, полученном от одного больного. Исследования однонуклеотидных вариаций в геноме вируса внутри одного хозяина обычно проводят для иммунодефицитных пациентов, которые болеют в течение долгого времени. (Подробнее о таком российском исследовании на PCR.NEWS.) У большинства пациентов штамм коронавируса определяют, если определяют вообще, по единичным характерным мутациям: если штамм-специфичный ПЦР-анализ их выявил, делается заключение, что пациент инфицирован штаммом дельта или гамма. Но реальная ситуация намного сложнее.

Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв (Кливленд, США) провели полногеномное секвенирование вирусов SARS-CoV-2, полученных от 254 инфицированных с северо-востока штата Огайо, а также использовали аналогичные данные еще 110 пациентов из международных репозиториев данных. Однако 114 образцов, для которых не удалось обеспечить надежное выявление однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), исключили из дальнейшего анализа. Образцы собирали с апреля 2020 года по август 2021-го, и число обнаруженных SNP все это время линейно возрастало, то есть разнообразие вирусов увеличивалось.

В этот период в США циркулировали штаммы альфа и дельта. На рисунке представлены результаты полногеномного секвенирования 140 образцов COVID от пациентов, инфицированных с апреля 2020 года по август 2021-го. Каждая горизонтальная строчка соответствует одному образцу, вертикальные колонки — полиморфизмы, специфичные для того или иного штамма. Цветом от черного до белого обозначена частота полиморфизма в образце от данного пациента. Интересно, что некоторые образцы оказались «переходными» от одного штамма к другому: на фиолетовом фоне представлен переход между B.1.1.7 (альфа) и B.1.617.2 (дельта). 

 Ковид-инфицированные на самом деле инфицированы смесью вариантов: полиморфизмы, характеризующие тот или иной вариант, встречаются не в 100% геномов коронавируса в образце. (Объяснения в тексте.) Credit: Ernest (Ricky) Chan | PLOS Genetics, 2022 DOI:  10.1371/journal.pgen.1010200

Авторы отмечают, что два человека со смешанной инфекцией штаммами альфа и дельта заболели в Огайо в середине мая 2021 года — за месяц до официальных сообщений о появлении дельты. Если бы данные случаи вовремя привлекли внимание, это могло бы смягчить последствия дельта-волны.

Как выяснилось, мутации, которые считаются характерными для штамма омикрон (сублинии BA.1 и BA.2), встречались уже в то время, за год до появления омикрона. Роль таких мутаций в эволюции коронавируса еще предстоит определить.

Для образцов из Огайо была доступна информация о контактах пациентами, что позволяло узнать, все ли варианты одинаково успешно передаются от человека к человеку. Оказалось, что вирусный полиморфизм при передаче в значительной мере сохраняется.

«Наша работа привлекает внимание к сложности инфекционных заболеваний, которые часто выглядят упрощенными, если рассматривать только наиболее распространенный вирус в инфекции, и мы демонстрируем важность изучения вариаций, которые исторически считались шумом, — говорит первый автор работы Эрнест Чан. — Мы видим, что генетические варианты, наблюдаемые с низкой частотой при инфекциях SARS-CoV-2, могут быть ранними индикаторами новых штаммов, ответственных за последующие всплески».

По мнению исследователей, более полное представление генетического разнообразия вируса поможет лучше понять, как распространяются варианты и как это разнообразие влияет на протекание болезни, в частности, на уклонение вируса от иммунного ответа.