Специалисты в области здравоохранения предполагали, что разработка нескольких эффективных вакцин и последующий быстрый охват населения вакцинацией приведут к коллективному иммунитету и дальнейшему завершению пандемии. Однако задержки и перебои с поставками вакцин во многих регионах мира, а также скептическое отношение к ним у части населения привели к появлению нескольких вариантов SARS-CoV-2, характеризуемых высоким уровнем передачи и способностью ускользать от иммунного ответа. Новые штаммы SARS-Cov-2 обеспечили дальнейшее распространение вируса, которое вызвало как новые первичные инфицирования, так и повторные случаи заражения. 

В ряде ранее опубликованных исследований уже указывалось на хронический характер инфекции SARS-CoV-2 среди пациентов с ослабленным иммунитетом, на неспособность их организма полностью избавиться от вируса. Длительное присутствие SARS-CoV-2 в организме обеспечивает вирусному геному возможность изменяться и адаптироваться к угрозам, включая работу антител, применяемых для лечения подобных пациентов. 

Хроническое инфицирование SARS-CoV-2 потенциально может стать источником для появления новых вариантов вируса. Особенно высока опасность появления штаммов, способных избегать влияния антител, вырабатываемых как в результате вакцинирования, так и при болезни. Мутации в гене, кодирующем «шип» вируса, могут привести к изменениям его формы, которые трансформируют эпитопы антигенов, что впоследствии мешает связыванию соответствующими антителами. В результате нейтрализующие антитела не могут действовать против новых штаммов вируса. 

Во многих новых вариантах SARS-CoV-2, включая штаммы «альфа», «бета», «дельта» и «омикрон», содержатся многочисленные мутации «шип»-белка, которые связаны с их умением ускользать от нейтрализующих антител, действующих против вируса. Нейтрализующая активность — это работа иммунитета против вируса, а также очистка организма от него, что позволит избежать смертельного исхода. Следовательно, любое снижение этой активности оказывает значительное негативное влияние на организм.

Таким образом, в работе исследуется появление новых мутаций среди трех пациентов с хронической инфекцией SARS-CoV-2, возникшей в результате запущенной формы ВИЧ-инфекции.

Результаты исследования

Пациент № 1 был госпитализирован с одышкой, а также потерей веса, высокой температурой и ночной потливостью. Анализ комбинированных мазков из носа и горла (КМНГ) методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) дал положительный результат на SARS-CoV-2. У пациента также были обнаружены ВИЧ-1 и милиарный туберкулез. Ему проводилось комплексное лечение. Два месяца спустя повторный анализ дал отрицательный результат на рибонуклеиновую кислоту (РНК) SARS-CoV-2.

Пациент № 2, которому ранее диагностировали диффузную В-клеточную крупноклеточную лимфому и ВИЧ-1, был госпитализирован с инфекцией мочевыводящих путей. Пациент не соблюдал приверженность при приеме антиретровирусной терапии против ВИЧ-инфекции — диагноза, который ему поставили два десятилетия назад. Через две недели после госпитализации у пациента был выявлен положительный результат на SARS-Cov-2. В связи с одышкой пациент был подключен к кислороду. 

Пациент № 3 на момент исследования жил с ВИЧ 10 лет, прерывая прием АРТ. В связи с кашлем, высокой температурой и болью в мышцах пациенту был поставлен диагноз COVID-19. Несмотря на то, что впоследствии симптомы исчезли, еженедельный анализ ПЦР продолжал давать положительный результат.

Анализы всех пациентов показали высокое количество вирусного РНК в ПЦР-тесте, что соответствовало циклическому порогу в 30 единиц (Ct), который считается «умеренно высокой» вирусной нагрузкой. Во всех случаях инфицирующим штаммом был «альфа» SARS-CoV-2, состоящий из мутации N501Y, в десять раз улучшающей аффинность вирусного рецептор-связывающего домена с рецептором ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) клетки-хозяина. 

Когда вирусная РНК пациентов была изучена с помощью секвенирования следующего поколения (NGS), были обнаружены многочисленные мутации в рецептор-связывающем домене «шип»-белка SARS-CoV-2. 

Также было обнаружено, что все пациенты имеют мутацию в E484 в рецептор-связывающем мотиве (RBM) рецептор-связывающего домена — это локация, печально известная способностью прятаться от иммунного ответа. Некоторые из этих мутаций, такие как E484K и E484G, также увеличивают аффинность RBD с ACE2.

Антитела против «шип»-белков в сыворотке третьего пациента были на определяемом уровне. Однако активности вируса дикого типа (так называется штамм, который человек получил изначально и который еще не успел мутировать) не наблюдалась. Третий пациент достиг успешной изоляции вируса.

Выводы

Настоящее исследование характеризует эволюцию SARS-CoV-2 у носителей с ослабленным иммунитетом с хронической формой инфекции, а также его адаптацию за счет новых мутаций, появившихся с течением времени. Сохранение некоторых, хотя и не всех, из них указывает на то, что SARS-CoV-2 продолжал активно размножаться внутри пациентов в результате иммунного дефицита и неспособности организма вывести из себя вирус.

Эти мутации, по-видимому, поддерживают более высокую степень передачи вируса и могут также способствовать ускользанию вируса от антител. Совместное присутствие N501Y и E484K в «бета»-варианте SARS-CoV-2 связано с наиболее высоким снижением нейтрализующей способности доступных на данный момент естественных, индуцированных вакциной и терапевтических моноклональных антител, которые наблюдались исследователями.

Как предполагают исследователи, наличие мутации Q498R, в комбинации с мутацией N501Y, заметно способствует аффинности к рецептору ACE2. Когда наблюдаются все три мутации одновременно, как было в случае с пациентами № 1 и № 3, их совокупное воздействие должно увеличивать связку RBD-ACE2 в 50 раз по сравнению с вирусом дикого типа. 

Такие высокие показатели роста коэффициентов передачи вызывают беспокойство и могут означать, что исследуемый вариант вируса также способен эффективно «ускользать» от нейтрализации антителами. Необходимо проводить дальнейшие исследования, чтобы уточнить влияние этих мутаций. 

Однако уже известно, что другие мутации, например Q493K в рецептор-связывающем домене, также найдены в варианте «омикрон» и Q498R и Y505H, что ассоциируется с резистентностью к нейтрализующим антителам, и были ранее обнаружены у носителей с ослабленным иммунитетом. Среди возможных причин этих мутаций — крайне низкое количество CD4-клеток, отсутствие ответа от нейтрализующих антител или увеличенная связка рецептора, способствовавшая позитивной селекции определенных мутаций.

Отсутствие необходимого количества CD4-клеток может привести к слабому иммунному ответу со стороны нейтрализующих антител, так как он зависит от активации Т-клеток, которые обеспечивают выздоровление и повышают скорость очистки организма от вируса. Однако, поскольку ответ от CD-4 Т-клеток либо отсутствует, либо происходит со значительной задержкой, вероятен либо смертельный исход, либо тяжелое развитие болезни. Напротив, у пациентов, участвовавших в данном исследовании, наблюдалась хроническая, но бессимптомная инфекция SARS-CoV-2, возможно, из-за участия других компонентов адаптивного иммунитета.

Отсутствие нейтрализации вируса у пациента № 3, даже при регистрируемых титрах антител против белков-«шипов», показывает, что нужно измерять не только количественный объем, но и функциональный эффект антител, особенно у пациентов с ослабленным иммунитетом. Требуется провести дальнейшие исследования, чтобы выявить взаимосвязь между дефицитом различных иммунных компонентов и очисткой организма от вируса при SARS-Cov-2 и других инфекциях.

Между тем очевидно, что пациенты с хроническим COVID-19 должны находиться под пристальным наблюдением, чтобы предотвратить появление новых мутаций, которые могут способствовать «ускользанию» от индукцированных вакциной антител. В этом случае данные секвенирования генома использовались для выявления реплицирующихся вирусных частиц, из-за чего были приняты необходимые меры сдерживания. Это указывает на необходимость наличия таких инструментов секвенирования в диагностических центрах для предотвращения и сдерживания похожих вспышек инфекции.

Большая часть населения Африки, особенно проживающая южнее Сахары, остается непривитой. Высокое число ВИЧ-положительных, треть из которых не принимает АРТ и таким образом остается с хронически ослабленным иммунитетом, говорит об опасности того, что у этих людей могут возникнуть новые мутации SARS-CoV-2. Таким образом, вопрос вакцинации должен стоять на глобальном уровне, а не на региональном.