Секвенирование коронавируса что это такое
«Интересных штаммов будет всё больше и больше». Как в НИИ Пастера ищут изменения в структуре коронавируса — и как SARS-CoV-2 мутирует в Петербурге
С начала 2021 года в НИИ Пастера ищут случаи заражения новыми штаммами коронавируса. За почти три месяца в Петербурге официально не выявили ни одного. При этом специалисты уверены: штаммы уже циркулируют в популяции, а в будущем их будет больше.
«Бумага» поговорила с руководительницей проекта секвенирования генома SARC-CoV-2 Анной Гладких и сотрудницей института Елизаветой Рогачевой о том, как и из-за чего мутирует вирус, почему за долгое время удалось расшифровать не более 200 геномов и как за время пандемии менялись штаммы, распространившиеся на Северо-Западе.
Анна Гладких
руководитель проекта секвенирования генома коронавируса в НИИ Пастера, старший научный сотрудник группы молекулярной генетики патогенных микроорганизмов отдела эпидемиологии
Как мутирует коронавирус и почему до недавнего времени не было слышно о различных штаммах
— Почему вообще появляются новые штаммы?
— Коронавирус [SARC-CoV-2] — это одноцепочечный РНК-вирус. Попадая в клетку, он многократно умножается, чтобы распространиться. У коронавируса нет системы репарации, то есть системы для исправления ошибок в своей собственной нуклеиновой кислоте. В результате многократного умножения происходят изменения последовательности РНК. Они и являются мутациями.
— Как понимаю, таких мутаций достаточно много, но не все они влияют на свойство вируса?
— Да. То, что мы часто слышим о британском, южноафриканском, бразильском, нигерийском штаммах, — это результат их известности. Они считаются наиболее эпидемически опасными, поэтому о них и говорят.
На самом деле других штаммов коронавируса в природе очень много. Но не все они делают вирус более агрессивным или влияют на его распространение. Поэтому об этих штаммах и не говорят.
— Почему одни штаммы влияют на биологию вируса, а другие — нет?
— Нужно сказать, что геном вируса состоит из нескольких генов, кодирующих белки, и некодирующих областей. Если мутация происходит в некодирующей области, то она не влияет на какой-либо белок. Есть ряд мутаций, которые не приводят к изменению кодируемой аминокислоты (так называемые silent mutation), — соответственно, они никак не влияют на производимый ею белок.
Сейчас больше говорят о тех мутациях, которые каким-то образом изменяют характер связи с рецептором клетки человека. Если сродство к рецептору усиливается, то эти штаммы и считают более агрессивными.
— Возможно ли проследить примерную хронологию мутации коронавируса в мире? Почему до конца 2020-го почти ничего не было слышно об этих штаммах?
— Первый штамм коронавируса возник в китайском Ухане в конце 2019 года, именно он стал распространяться по всему миру. При этом уже тогда он начал меняться. Штаммы, которые затем выявлялись в Европе, уже имели точечные мутации. Когда штаммы попали в Россию, они уже были не идентичны первому штамму из Уханя.
Британский вариант выявили в сентябре 2020 года. Сначала о нем накапливалась информация, параллельно он получал распространение в Британии. Британский штамм — один из вариантов коронавируса, в котором сразу возникло очень много мутаций, по сравнению с другими распространенными на тот момент штаммами.
— Корректно ли говорить, что лишь в конце 2020 года появились такие массовые мутации, влияющие на свойства вируса?
— Думаю, к этому времени просто накопилась статистика по секвенированию. Ученые по всему миру стали массово получать эти последовательности и анализировать их.
Почему в Петербурге скорее всего есть британские и южноафриканские штаммы коронавируса, хотя их не находили
Примечание: НИИ Пастера исследует коронавирус на территории Северо-Западного региона. Ученым поступают образцы из 11 субъектов РФ, в том числе Петербурга.
— На Северо-Западе выявляли британские, южноафриканские, бразильские штаммы коронавируса?
— Британских и южноафриканских у нас не выявлено. Пока мы можем сказать, что штаммы Северо-Западного региона неоднородны, есть определенная вариабельность их геномов.
— Как вы думаете, почему так? Это отражает реальную ситуацию?
— Думаю, что на данный момент выявлены не все штаммы, которые реально циркулируют на территории. У нас нет таких мощностей, чтобы стопроцентно секвенировать штаммы от всех пациентов, заболевших коронавирусной инфекцией.
Я полагаю, что интересных штаммов со временем будет выявляться всё больше и больше. Пока нельзя сказать, насколько они распространены, сколько процентов они составляют в структуре заболеваемости. Прошло слишком мало времени.
— А о чем говорит то, что в России выявлено всего несколько десятков британских штаммов из тысяч проанализированных образцов?
— Я не могу делать заявления о том, какова доля британского штамма в общем числе выявленных случаев заболевания коронавируса в России и как они будут распространяться в дальнейшем.
Но то, что их больше, чем выявлено, — это понятно. Потому что охват секвенирования — выборочный. Дальше — больше. Будут ли они дальше распространяться в геометрической или линейной прогрессии — не знаю.
— Как вы думаете, эти штаммы уже присутствуют, например, в Петербурге, хотя их не выявили?
— Вероятно, да. Если они выявлены в других регионах (например, в Москве), то рано или поздно они появятся и у нас в Петербурге, потому что население у нас мобильное: люди путешествуют, ездят в другие страны.
— Известно, изменился ли штамм, который был наиболее распространен на Северо-Западе в начале пандемии?
— Когда первый штамм был выявлен, секвенирование еще масштабно не проводилось. То, что он изменился, — однозначно. Постоянно происходят какие-то мутации.
— Можно сказать, какой сейчас штамм наиболее распространен по Северо-Западу?
— Штаммов много. Точечные мутации возникают. Сказать, что один штамм превалирует, я не могу: это требует дополнительных исследований.
Как происходит расшифровка геномов коронавируса и в чем сложность этого процесса
— Зачем вообще нужно секвенирование ковидных штаммов?
— Секвенирование — расшифровка последовательностей либо части генома, либо полного генома. Оно предоставляет кладезь информации: мы можем узнавать, как устроен геном, сравнивать его с имеющимся геномом, изучать структуру генов, а соответственно, и белков. И, в частности, искать какие-то уникальные генетические события, характерные именно для новых штаммов. На основании расшифрованных последовательностей можно проследить родство штамма, был ли он завезен или он местный.
Я перечислила только некоторые аспекты. На самом деле данные полного генома можно использовать для множества других анализов.
— Какое практическое применение у секвенирования? Могут ли полученные знания помогать эпидемиологам, медикам?
— То, что мы сейчас проводим в НИИ Пастера (как одном из учреждений Роспотребнадзора), — и есть практическое применение. Нам, как и ряду других институтов, было поручено секвенировать и искать известные, считающиеся более опасными штаммы коронавируса.
По факту, мы проводим мониторинг: есть ли в Северо-Западном регионе штаммы британского, южноафриканского и бразильского типов. Конечно, если мы выявим эти штаммы, это поможет медикам и эпидемиологам — они смогут точнее прогнозировать, как будет распространяться вирус, представлять развитие эпидемии и степень вариабельность вируса. Секвенирование также дает понимание биологии вируса, его изменчивости, хода его эволюции.
Мы [в НИИ Пастера] занимаемся этим с начала 2021 года, когда был издан приказ Роспотребнадзора по осуществлению непрерывного мониторинга штаммов SARS-Cov-2 методами секвенирования. Согласно нему мы и проводим нашу работу. В НИИ Пастера мы имеем возможность осуществляем два вида секвенирования: фрагментное (участков генома) и полногеномное. Для этого мы применяем две разные технологии и два разных прибора.
— Давайте проговорим: ваша задача — из 30 тысяч нуклеотидов генома коронавируса найти несколько — один-два знака, — которые отличаются от исходного варианта? Это и есть расшифровка штамма?
— В целом вы правы, но порой их не один-два, а гораздо больше. Геном коронавируса состоит из чуть менее 30 тысяч нуклеотидов. Для британского, южноафриканского, бразильского вариантов известен ряд замен либо делеций (то есть выпадения нуклеотидов) по отношению к референсному штамму. Их мы и ищем в геноме. Нахождение этих замен или делеций говорит о том, что этот штамм принадлежит к тому или иному варианту.
Секвенирование — это сложный, многостадийный процесс, который требует соответствующей квалификации. Нужно внимательно относиться к получаемым данным, чтобы не дать ложноположительных или ложноотрицательных результатов. Мы не можем расходовать реактивы зря, делая ошибки и набивая шишки. То есть каждый запуск должен быть эффективным.
Полногеномным секвенированием по всему миру — в том числе и в России — занимаются только специалисты высокого уровня, владеющие современными методами молекулярной биологии и хорошо понимающие этот процесс.
Процесс это долгий. Подготовка «библиотек» (фрагментов нуклеиновой кислоты для секвенирования генома), например, занимает несколько дней. Есть протокол, по которому мы работаем: он включает много этапов, много различного оборудования (помимо самого секвенатора). Время полногеномного секвенирования зависит от степени сохранности клинического материала, который к нам поступает. Если он сильно деградирован или из него по какой-то причине сложно амплифицировать геном, то это требует больше времени, чем если материал свежий или хорошей сохранности. То есть время и сложность дополнительных манипуляций варьируется в зависимости от качества материала, и нам приходится варьировать методику практически в каждом случае.
Почему в России расшифровывают меньше геномов коронавируса, чем в Европе
— По последним данным, в России с начала 2021 года расшифровано 9 тысяч геномов коронавируса, из них выявили несколько десятков случаев британского штамма и единицы южноафриканского. Кажется, что это не очень большие цифры.
— Я считаю, что это серьезные цифры. И это то, что опубликовано — а что находится в работе, мы не знаем. Базы постоянно пополняются. Ведь чтобы выявить один британский вариант, нужно обработать сотни образцов.
Расшифровка 9 тысяч геномов — большая работа еще и потому, что, по сравнению с той же Великобританией, наши мощности сиквенсных центров намного меньше. И эти мощности, и количество задействованных специалистов несопоставимы. Так что те цифры по секвенированию, которые мы сейчас имеем — это хороший результат. Будем стремиться к большему.
— Мне сложно оценить, насколько их не хватает. Могу сказать, что у нас мощности другого порядка, нежели в институтах Европы.
Когда у нас такие задачи возникли, наши мощности — по-возможности — стали очень быстро наращиваться. Мы в институте Пастера делаем всё, что можем.
— Какие мощности в НИИ Пастера? Они отличаются от центров Европы?
— У нас один прибор, который мы используем для полногеномного секвенирования. Полагаю, что в сиквенсных центрах в Европе их десятки. Можно сразу предположить, сколько мы можем получить данных с одного прибора, даже если он будет работать непрерывно. Плюс, как я уже сказала, надо подготовить «библиотеки», сами образцы проанализировать, оценить их качество, подходят ли они для секвенирования, и так далее.
— Подытоживая: основная проблема — нехватка технологических мощностей, а не кадров, например?
— Я говорю за институт Пастера. Но у нас один прибор. Мы делаем максимум из того, что можем делать. Но да, наши мощности значительно уступают.
При этом стоит отметить, что мы научно-исследовательский институт. Наши задачи — не только секвенировать. Хотя на это и брошено много ресурсов.
— Что могло бы дать массовое секвенирование, если бы оно было?
— Чем больше данных, тем лучше. Мы бы лучше понимали, как эпидемия развивается на территории России: сколько у нас собственных штаммов, как изменяется вирус. Плюс лучше бы понимали, как происходят заносы, в том числе повторные. Думаю, это бы позволяло и лучше прогнозировать, как эпидемия будет развиваться дальше.
— Что происходит после того, как вы секвенировали геном? Вы отправляете это в Роспотребнадзор?
— В России сейчас формируется собственная база данных геномов вирусов. Мы ее пополняем своими данными.
— В общемировой дискурс ваша работа как-то вписывается?
— Пока это российская база, она закрыта для мирового сообщества. Будет ли она в открытом доступе или нет, решит руководство Роспотребнадзора.
Какие результаты получил НИИ Пастера с начала 2021-го и кто работает над секвенированием
Читайте, как петербургский эпидемиолог изучал в Ухане происхождение COVID-19 и что удалось выяснить. Это интервью с участником миссии ВОЗ Владимиром Дедковым.
«Бумага» рассказывала, что антитела к коронавирусу есть у половины жителей Петербурга, это показало исследование. Значит ли, что эпидемия закончилась? Возможна ли третья волна? Читайте интервью с эпидемиологом.
Э то данные на февраль, тогда в стране выявлялось до 600 случаев заболевания в сутки.
Геноаналитика запускает программу по секвенированию генома коронавируса
В условиях продолжающейся пандемии COVID-19 важно не только обеспечивать традиционные меры профилактики и карантина, но и анализировать случаи уже произошедшего заражения. Лаборатория Геноаналитика предлагает свои услуги по чтению генома вируса SARS-CoV-2, а также помощь в анализе полученных данных.
Зачем знать геном вируса?
Результаты в базе GISAID
Первые образцы вирусной РНК из ГКБ №40 в Коммунарке, секвенированные нами в сотрудничестве с ФНЦИРИП им. Чумакова
Нахождение участков стабильности генома коронавируса также поможет в создании долгодействующей рекомбинантной вакцины.
Как проходит исследование
Вирусная РНК анализируется на приборе Illumina HiSeq. Эта технология NGS (next generation sequencing, секвенирование нового поколения) позволяет получать большое количество достаточно длинных чтений (150-250 нуклеотидов) с очень высокой точностью — в итоге геном вируса перепокрывается тысячи раз. После этого полученные чтения биоинформатически собираются в единую геномную последовательность, которую можно будет сравнивать с референсной последовательностью и другими образцами вируса.
Для проведения анализа нам достаточно тотальной РНК биологического образца, для выделения которой клинической лаборатории не потребуется дорогостоящих или дефицитных реагентов — отбор специфичной коронавирусной РНК будет проведён уже на нашей стороне.
В то же время такие образцы будут абсолютно безопасны для транспортировки и не потребуют специального сопровождения.
Кроме непосредственно проведения эксперимента, мы посодействуем в подготовке и публикации данных в международные базы SRA/ENA и GISAID, куда уже добавлены последовательности тысяч вирусных изолятов, собранных со всего мира.
Также мы можем помочь с подготовкой конкурсной и грантовой документации для получения необходимого финансирования.
О компании
Геноаналитика — первый в России провайдер услуг секвенирования и генотипирования. С 2007 года наша компания приобрела большой опыт сотрудничества с частными и государственными научными и медицинскими организациями. Среди наших партнёров — более двухсот университетов, исследовательских институтов и лечебных учреждений России, Беларуси и Казахстана.
Геноаналитика является резидентом Научного парка МГУ и центром коллективного пользования Технопарка «Сколково». Все этапы наших исследований проводятся в собственной лаборатории в Москве.
Коронавирус встраивается в геном человека. Как это?
Фрагменты генома коронавируса могут включаться в геном человека, установили ученые из Массачусетского технологического института. Это может объяснить положительные тесты на инфекцию у переболевших, следует из исследования. Это значит, что коронавирус с нами навсегда?
Читайте «Хайтек» в
Как коронавирус может попасть в геном человека?
Как сообщает портал о биологии bioRxiv, исследователи из американского Массачусетского технологического института пришли к выводу, что небольшие фрагменты генома коронавируса COVID-19 способны включаться в ДНК человеческих хромосом. Это роднит новый коронавирус с ВИЧ, вызывающим СПИД.
Чтобы проверить, может ли геном РНК SARS-CoV-2 интегрироваться в ДНК наших хромосом, ученые добавили ген обратной транскриптазы (ОТ) — фермента, превращающего РНК в ДНК, в человеческие клетки, и культивировали сконструированные клетки с SARS-CoV-2.
В одном из экспериментов ученые использовали ген обратной транскриптазы из ВИЧ. Также они предоставили ген обратной транскриптазы с использованием последовательностей человеческого ДНК, известных как элементы LINE-1, которые являются остатками древних ретровирусных инфекций.
В итоге клетки, которые вырабатывают любую форму фермента, сделали так, что некоторые фрагменты РНК SARS-CoV-2 были преобразованы в ДНК и интегрированы в хромосомы человека.
Авторы эксперимента считают: несмотря на то, что работу проводили в лабораторных условиях, те же процессы могут запускаться и в человеческом организме при инфицировании новым коронавирусом. В группе риска — прежде всего пациенты с ВИЧ.
Что это значит?
На практике это может привести к ложноположительным тестам, которые будут показывать как «больного» уже переболевшего и более не заразного человека. Другие последствия такой генетической модификации человека пока не известны.
Элементы SARS-CoV-2, встраиваясь в человеческую ДНК, скорее всего, становятся субгеномными фрагментами. Иными словами, речь уже не о полноценном вирусе, а о его следах в ДНК. Возможно, именно из-за них у переболевших COVID-19 анализ ПЦР часто дает положительный результат даже после выздоровления.
Кроме того, открытым остается вопрос: способен ли SARS-CoV-2, встроившись в ДНК, производить собственные копии — как, например, делает ВИЧ. Сами авторы считают, что вероятность невелика: после интеграции в геном фрагментов РНК размножение нового вируса невозможно. А значит, переболевшие, несмотря на позитивные тесты, уже не заразны.
Есть ли другие мнения на это исследование?
Специалисты указывали на недостаток данных и на то, что лабораторные условия значительно отличаются от живого организма. Кроме того, вероятность интеграции вирусной РНК в геном с помощью элементов LINE-1 крайне мала — они редко проявляют активность в человеческой ДНК.
Молекулярный биолог Мариус Уолтер из Института исследований старения Бака (США) в Twitter призвал администрацию портала bioRxiv удалить публикацию, поскольку она содержит опасные и ничем не подкрепленные утверждения.
По его мнению, нет четких доказательств, что фрагменты человеческой ДНК, похожие на элементы SARS-CoV-2, появились в результате обратной транскрипции вирусной РНК. Тому есть другие объяснения, более правдоподобные, отметил он.
With all respect for the authors, I think this is an extremely poor paper. The good thing is, I also think it’s actually very easy to disprove. A few thoughts bellowhttps://t.co/0ITkKJin1b
Тем не менее, Дэвид Балтимор, американский биохимик, получивший Нобелевскую премию за открытие обратной транскриптазы, на страницах журнала Science назвал работу «впечатляющей и неожиданной».
Тем более пока не ясно, умирают ли в человеческом организме клетки, где произошел процесс обратной транскрипции, или продолжают жить.
Как еще коронавирус влияет на нас?
В начале декабря журнал Nature опубликовал статью о результатах исследования влияния генов на тяжесть течения коронавируса. Ученые исследовали ДНК пациентов почти 200 отделений реанимации британских больниц, у которых был подтвержден коронавирус. Затем геномы попавших в реанимацию сравнили с геномами здоровых людей, чтобы выявить возможные различия.
Исследование показало, что на тяжелое течение коронавируса может влиять ген TYK2, если у него есть дефект. Также отличия обнаружили в гене DPP9, который играет важную роль при воспалениях, и в гене OAS, препятствующем репликации вируса.
Молекулярные биологи из Германии детально изучили, как РНК коронавируса нового типа взаимодействует с содержимым человеческих клеток.
Ученые из Германии выделили несколько генов и вариаций в ДНК, из-за которых в 2-3 раза увеличивается вероятность осложнений при COVID-19 или потенциальный летальный исход. Часть из них отвечает за подавление инфекций, другие играют важную роль в цикле размножения самого вируса. Они отвечают за сбор ферментов, которые тот использует при производстве новых копий самого себя.
Для того, чтобы понять это, исследователи составили список белков, которые так или иначе взаимодействуют с частицами SARS-CoV-2 при их проникновении в клетки человека.
В результате выяснилось, что коронавирус так или иначе взаимодействует со 104 пептидами человека. Как показал анализ, 20 из них могут или подавить, или развить инфекцию. О некоторых из них, таких как EIF4F и EIF4B, ученые уже знали из предыдущих опытов.
Исследователи из Университета Тоямы и Тоямского института здравоохранения нашли прямую корреляцию между количеством РНК вируса SARS-CoV-2 в крови пациента и тяжестью течения COVID-19.
Чтобы проверить эту идею, они провели ретроспективное исследование 56 пациентов, поступивших с COVID-19 в несколько центров Японии в период с 13 апреля по 28 сентября 2020 года. Исследователи сравнили анализы вирусной РНК в их крови с ПЦР-тестами из носоглотки, собранными в течение семи дней после образца сыворотки.
Результаты исследования показали, что у критических пациентов РНК-эмиссия наблюдалась в 100 процентах случаев, у тяжелых — в половине, у умеренных — в 4 процентах случаев, а у легких и бессимптомных ее не было совсем.
В результате гипотеза авторов исследования подтвердилась: по количеству вирусной РНК в крови можно судить о тяжести течения болезни.
Ученые из Великобритании заметили, что у 20% пациентов, выздоровевших от коронавируса, есть повышенный риск развития психических расстройств. Они отмечают, что эта тенденция связана со стрессом и физическими последствиями болезни.
В исследовании, опубликованном в журнале The Lancet Psychiatry, провели анализ электронных медицинских карт 69 млн человек в США, среди них были 62 тыс. пациентов, которые переболели коронавирусом. Процент психических расстройств среди последних был выше, причем они развивались в течение трех месяцев после выздоровления.
В течение трех месяцев после положительного теста на коронавирус у каждого пятого исследуемого нашли первые признаки тревоги, депрессии или бессонницы. Это было примерно в два раза чаще, чем у других групп пациентов за тот же период.
Специалисты в области психического здоровья, не принимавшие участия в исследовании, сказали, что эти результаты могут свидетельствовать о том, что коронавирус может воздействовать на мозг человека, увеличивая риск развития сразу нескольких психических заболеваний.
Долгосрочные последствия
Недавний опрос, проведенный в группе поддержки тех, кто страдает от последствий коронавирусной инфекции, показал усталость — наиболее частый из 50 основных симптомов.
Несмотря на сильнейшую слабость, люди с постковидом нередко жалуются на бессонницу. Им бывает сложно заснуть. Но даже если это удается, через 2-3 часа многие внезапно просыпаются и уже не могут погрузиться обратно в сон.
Исследования показывают, что коронавирус поражает эндотелий — слой клеток, выстилающий внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Это приводит к воспалению, боли в сосудах (особенно ощутимой на руках или ногах), появлению красной сыпи-«паутинки», просвечивающей сквозь кожу.
Почечная недостаточность наблюдалась примерно у каждого седьмого пациента с тяжелой формой COVID‑19.
Секвенирование коронавируса что это такое
Во время пандемии COVID-19 были стремительно мобилизованы технологии, о которых еще несколько лет назад можно было прочитать только в научной фантастике. В частности, участники проекта для борьбы с вирусом SARS-CoV-2 используют геномику — науку, изучающую геномы и гены живых организмов. Используя инструменты, которые позволяют расшифровать генетический код организмов, мы можем ответить на целый ряд вопросов об их устройстве и не только. Публикуем видео и конспект выступления профессора Томаса Коннора, прошедшее в рамках фестиваля современной британской культуры Different Ever After, в котором он рассказал, как изучается коронавирус, что происходило на ранних этапах пандемии и каким образом лучшее понимание генома вируса помогает взять его под контроль.
Томас Коннор
Профессор, биоинформатик и биолог, исследующий геномы возбудителей болезней: исследует как патогенные бактерии, так и вирусы, опубликовал множество авторитетных статей во всемирно известных журналах, в том числе в Science, Nature, Nature Genetics, Cell и других
Илья Кабанов
Главный редактор научно-популярного альманаха metkere.com, научный обозреватель сайта «Тайга.инфо», специалист по расширению кругозора, модератор лекции
Илья: Всем добрый вечер, добро пожаловать на нашу сессию на фестивале Different Ever After. Ранее мы говорили о том, как разнообразно пандемия влияет на культуру, бизнес, науку, общество и на жизнь в целом. Сейчас настало время посмотреть на сам вирус. В этом году в качестве ответной меры на пандемию COVID-19 в Великобритании было создано национальное партнерство из более чем 70 организаций, представляющих правительственные структуры, академические круги и сферу здравоохранения, для совместной работы, чтобы с помощью геномики (науки изучения геномов) бороться с новым коронавирусом. За сегодняшнюю лекцию мы узнаем больше о том, как ученые используют передовые технологии для исследования и понимания вируса […].
Вместе с профессором Коннором мы посмотрим на то, что произошло во время пандемии, как меняется вирус и как он становится более активным, заразным. Также мы поговорим о том, как ученые могут отслеживать коронавирус на местном уровне и что делать для обнаружения пандемии в госпиталях и других местных сообществах. Томас, добрый день. Мы рады, что вы с нами, спасибо, что присоединились!
Томас: Спасибо, рад вас слышать! Сейчас поделюсь презентацией.
Илья: Кстати, как у вас дела? Как у вас проходят самоизоляция и карантин?
Томас: У нас двое маленьких детей, поэтому мы страдали от того, от чего страдали многие семьи. У нас маленькие дети, которые безумно не хотят сидеть дома, они хотят выбежать на улицу, поиграть там. И мы не можем ничего с этим поделать. […] Для меня огромное удовольствие быть здесь, спасибо за вводную часть.
Я начну со слов благодарности. Исследования, о которых я буду рассказывать, проводятся в британском консорциуме по геномным исследованиям COVID-19 (COG-UK Consortium), в который входят более 450 исследователей по всей Великобритании: туда входят люди из системы здравоохранения, ученые и люди из правительственных учреждений, — это огромное усилие всей страны, которое уже показывает невероятные результаты. Нашу группу мы сформировали в марте. То, что я покажу вам сегодня, — это ряд результатов, полученных нами за последние несколько месяцев.
[…] Для своей работы мы используем секвенирование — в прибор (он называется Oxford Nanopore) загружаются нуклеиновые кислоты из образцов, и после их обработки он выдает выдает нам последовательность генома. […] Геном читается как карта: мы можем работать в режиме реального времени, и это значит, что с помощью этой системы мы можем проанализировать геном буквально за минуту после загрузки образца. […]
Что действительно важно учесть при передаче — это человеческую популяцию, то, как люди будут взаимодействовать с вирусом
[…] В частности, мы секвенируем все случаи заражения COVID-19, вносим важные изменения, отслеживаем распространение вируса и смотрим на вспышки. Глядя на график случаев заболевания в Великобритании, мы работаем как детективы: ищем информацию об источниках геномов, последовательности их проявления, пытаемся добраться до других источников информации, чтобы найти ответы на конкретные вопросы о вирусе, в котором мы заинтересованы.
График показывает количество случаев заболевания вирусом в Соединенном Королевстве и разные стадии пандемии. Когда вы смотрите на него, появляются разные вопросы, которые хочется задать, например «Как коронавирус появился и распространился по Великобритании и становится ли он более заразным?» или «Есть ли какие-либо изменения в вирусе, которые должны нас волновать?». Когда случаев заболевания становится меньше, появляется другой вопрос: «Как мы можем использовать эти данные, чтобы бороться с локальными вспышками заболевания и поддерживать усилия по контролю вируса?»
Для этого мы взяли штаммы вируса зараженных и использовали данные, которые секвенировали для составления генеалогического древа вируса. […] В геномике мы выстраиваем схему, пытаясь понять, как все соотносится друг с другом и какой есть общий предок у данного штамма, данных образцов, что это за кластер. Вот что важно помнить во время пандемии: у нас в стране нет нулевого пациента, и у нас будет очень много кейсов из разных мест. Будут новые локальные вспышки, новые места распространения, и вызовом для нас будет попытка разобраться, распутать этот клубок, опираясь на данные.
В Великобритании мы смогли это сделать и и посмотреть на генеалогические древа нескольких штаммов в стран — это позволяет понять, сколько раз вирус подавал в страну и насколько большими стали его кластеры
Мы говорим о тысячах случаев, но откуда они берутся? Мы можем посмотреть на информацию о международных перелетах и данные по геномах в этих странах для того, чтобы подтвердить, что в Великобританию в первую волну многие из них попали из Испании и Франции. Это очень интересно, потому что в Великобритании было много вопросов про случаи заболевания в Италии, но когда мы посмотрели данные, мы пришли к выводу, что случаи заражения в нашей стране пришли не из Италии, а из Испании и Франции, и чуть позже. Это знание дает нам фундамент для дальнейших исследований и понимания, в чем заключаются ключевые признаки вируса. […]
[…] Мы наблюдали, что в течение трех-четырех месяцев были изменения и была мутация в белке коронавируса и мы видим, что эта мутация полностью изменила первоначальный вариант вируса. Она называется D614G, и один из ключевых вопросов, которые мы задавали, — могла ли эта маленькая мутация повлиять на способность вызывать заболевание? И способна ли она вызвать более обширную передачу, сделать вирус более заразным?
Почему в Европе в марте было больше случаев, чем в Китае? Чтобы ответить на этот вопрос, мы посмотрели на набор данных, полученных в ходе секвенирования генома коронавируса, и обнаружили два момента. Первое: используя данные секвенирования, мы смогли продемонстрировать, что новая мутация (G-вариант) действительно была более заразной, чем вариант D. Мы провели много исследований по данному вопросу, чтобы продемонстрировать, что мутация G от 10 до 100 раз более заразная и лучше попадает в клетки, чем D, но исследования проводились на животных, а не на людях. Регенерация позволяет увидеть разницу в двух типах мутаций и их возможности вызывать инфекцию. Мы видим, чем отличается мутация G, что она с большей вероятностью распространяется, чем D, и это необходимо учитывать при дальнейшей работе. […] G более заразная, чем D, но у них нет больших различий в последствиях заражения.
Вопросы и ответы
— Похоже, что коронавирус застал врасплох очень многие государства. Научились ли они чему-то в ходе предыдущих вспышек заболеваний? Что необходимо делать, чтобы лучше подготовиться к таким случаям в будущем?
— Какой самый большой вызов в исследовании и борьбе с коронавирусом?
— Насколько вы рады тем объемам международного партнерства и коллаборации, которые мы видим в исследовании коронавируса, и что можно сделать в этой области еще?
— Чувствуете ли вы ответственность перед обществом за вашу работу? Испытываете ли вы из-за этого стресс?
— По вашему мнению, как пандемия закончится, какой самый вероятный сценарий?
— Самое время спросить, когда, как вы думаете, будет вакцина. К концу года?
— Были ли мутации, о которых вы говорили, спонтанными? На каком цикле репликации происходили эти мутации?
— Что вы можете сказать насчет генетической предрасположенности?
— Считаете ли вы, что некоторые люди генетически расположены к тому, чтобы получить новую форму коронавируса?
— Можно ли использовать техники редактирования генома для модифицирования генома коронавируса, чтобы он боролся сам с собой?
— Говоря про технологии, чем отличается эта пандемия от всех других в контексте объема доступных технологий, которые у нас есть (это и искусственный интеллект, и машинное обучение, и многое другое). Используете ли вы эти инструменты в вашем исследовании?
— Как коронавирус оценивается в контексте других вирусов, например вируса Эбола, с точки зрения своей вирулентности?
— Есть ли способ предсказать, где и когда случится следующая пандемия и что может служить ее возбудителем?