Эпидемия

Мутация коронавируса однажды спасла мировое свиноводство. Поможет ли она защитить и нас?

Вирус — убийца свиней — исчез, когда эволюционировал его укротитель-мутант, — провокационная, но не идеальная параллель с «омикроном».

Задолго до пандемии COVID-19, точнее в 1946 году, ветеринарные исследователи из Университета Пюрдью (Purdue University) сообщили, что некий патоген, проникающий в кишечник молодых свиней, вызывает диарею, рвоту и потерю веса, в конечном итоге убивая большинство из них. Ученые не знали причину болезни, которая опустошила свинофермы в США, но они могли провоцировать болезнь, скармливая измельченные кусочки кишечника зараженной свиньи здоровым поросятам. Этот кошмар свиноводов оказался коронавирусом, который был назван вирусом трансмиссивного гастроэнтерита (TGEV).

По сей день TGEV не причинял вреда человеку, а его связь с SARS-CoV-2, движущей силой COVID-19, была отдаленной. Но после распространения по миру в 1970-х годах проблема с TGEV приняла странный оборот: вызываемое им заболевание в основном исчезло, когда еще более заразный, но менее опасный вариант TGEV, по существу, иммунизировал свиней против исходного вируса. «Самая лучшая вакцина против коронавируса была создана самой природой», — говорит Стэнли Перлман, давний исследователь коронавируса из Университета Айовы.

Судьба TGEV была разгадана много лет назад, но недавно некоторые исследователи задались вопросом, может ли новый вариант SARS-CoV-2, «омикрон», вызвать аналогичный поворот сюжета в продолжающейся пандемии. «Омикрон» слишком часто приводит к тяжелой болезни и смерти, чтобы называть его спасителем, — на прошлой неделе в Соединенных Штатах ежедневное число смертей от него было выше, чем от варианта «дельта» на пике своего развития. Однако есть предположения, что он тоже может стать «естественной вакциной» против более патогенных штаммов.

В отличие от вакцин против COVID-19, ветеринарные препараты, разработанные для TGEV, оказали незначительное влияние и не смогли компенсировать огромные потери, понесенные животноводческой отраслью. Но в конце 1970-х европейские фермеры испытали неожиданное облегчение: болезнь, вызванная вирусом, начала ослабевать и со временем исчезла. «Мы не совсем понимали, что происходит», — говорит Морис Пенсарт, почетный профессор Гентского университета, который в то время был одним из немногих ученых в мире, изучавших TGEV.

Одна из странностей заключалась в том, что поросята в помете продолжали давать положительный результат на TGEV при стандартном тестировании на антитела. «Диареи не было, но процент свиней с антителами к TGEV был очень высок», — вспоминает Пенсарт, чье увлечение вирусом началось еще в 1960-х годах, когда он работал над дипломной работой по TGEV в Университете Пюрдью.

Пенсарт и его коллеги высказали предположение, что, возможно, какой-то другой родственный вирус запускал выработку антител, защищающих поросят. В 1984 году они сообщили о подтверждении этой беспрецедентной гипотезы — новом варианте TGEV. Точно так же, как «омикрон» имеет тропность, отличную от исходного SARS-CoV-2 — он локализуется в верхних дыхательных путях, а не в легких, — вариант TGEV атаковал ткани, отличные от мишени его родственника. Хотя TGEV предпочитал клетки желудочно-кишечного тракта, новая мутация отдавала предпочтение клеткам трахеи, бронхов и легких. Поэтому Пенсарт и его коллеги окрестили этот вариант свиным респираторным коронавирусом (PRCV). «Мы никогда не предполагали, что PRCV появится», — говорит Линда Саиф, коронавирусолог из Университета штата Огайо (Вустер), которая разрабатывала вакцины против TGEV в 1970-х годах в рамках своих магистерской и докторской диссертаций.

Работа над свиными коронавирусами продвигалась медленно в 1980-х годах, так как финансирование исследований было недостаточным. «Коронавирусы не были важны для людей, поэтому никто не обращал внимания на этот кишечный вирус или респираторный штамм у свиней», — говорит Саиф.

PRCV появился в Соединенных Штатах в 1989 году, снова защитив новорожденных свиней от TGEV. Но его генетическая последовательность отличалась от европейского родственника. «Не было похоже, что он возник в Европе, а затем попал в США и начал заражать свиней, — говорит Саиф. — Он появился независимо».

Как и «омикрон», по сравнению с более ранними вариантами, PRCV распространяется гораздо легче, чем его предшественник. Он даже начал появляться на фермах, которые Саиф называет «стадами строгого режима», которые содержатся в нескольких километрах от других. «Вот насколько легко этот коронавирус передавался воздушно-капельным путем», — говорит она.

Еще одна параллель с COVID-19: в этой истории со свиньями существуют и другие версии о происхождении пандемического вируса, лабораторного характера. Пенсарт задается вопросом, а не произошел ли PRCV в Европе из потенциальной вакцины против TGEV, которую он и его коллеги в Генте создали путем многократного пассирования исходного вируса в клеточной культуре с целью ослабить его патогенность. Живой вирус в вакцине явно отличался от PRCV, но он, возможно, мог мутировать далее у вакцинированных животных или во время коммерческого производства вакцины, создав новый вариант. «Нелегко признаться, но я несколько раз задавал себе этот вопрос», — говорит он.

Саиф высказывала такое же предположение в отношении аттенуированных TGEV-вакцин, используемых в Соединенных Штатах, но эксперименты по секвенированию показали, что PRCV имеет больше общего с природным TGEV, чем вакцинные штаммы. (Отсутствие четкого объяснения того, как возник «омикрон», также породило предположения о том, что вариант произошел от лабораторных мышей, инфицированных SARS-CoV-2 или в ходе других исследований.)

Тем не менее секвенирование TGEV и PRCV выявило поразительную разницу. В гене поверхностного белка (спайка) PRCV наблюдалась делеция более 600 нуклеотидов. «Это было неожиданностью для всех, — рассказывает Саиф. Еще более странно то, что делеция не повлияла на домен, связывающий рецептор спайка, небольшую часть белка, форма которого играет ключевую роль в прикреплении к клетке-хозяину и ее инфицировании».

Исследования PRCV и TGEV, которые начали получать серьезное финансирование только после того, как в 2002 году появилась смертельная коронавирусная болезнь человека — тяжелый острый респираторный синдром (атипичная пневмония), — в конечном итоге показали недостающие коды последовательности PRCV для области спайка, которая связывается с сиаловыми кислотами и сахарами на поверхности клеток. Гипотеза, по словам Саиф, заключается в том, что этот домен позволяет спайку TGEV связываться с кишечными муцинами, гелеобразующими белками, богатыми сиаловыми кислотами и образующими липкую массу между определенными клетками. (Они известны тем, что являются ингредиентом носовой слизи.) После прикрепления к спайку сиаловые кислоты «удерживают вирус от вымывания [из кишечника], прежде чем он сможет зафиксироваться на клеточном рецепторе», утверждает Саиф. Отсутствие этого участка связывания сиаловой кислоты является «вероятной причиной того, что PRCV больше не может инфицировать кишечник».

Когда появился PRCV, «внезапно у нас возникла легкая респираторная инфекция, у нас развился широко распространенный коллективный иммунитет, и этот вирус смог конкурировать с некоторыми другими штаммами», поясняет Саиф. Так совпало, что по мере распространения PRCV более крупные свинофермы усилили свои меры по защите животных от всех патогенов, поэтому сложно полностью связать гибель TGEV с этой натуральной вакциной. Но она считает, что новый вариант сыграл свою роль.

«Будем надеяться, что также будет и с “омикроном”», — добавляет она. «Омикрон» может взаимодействовать с муцинами иначе, чем более ранние варианты, что может объяснить, почему он задерживается в верхних дыхательных путях, а не глубоко в легких, вызывая более легкое течение болезни.

Параллели «омикрон» — PRCV не совпадают в одном критически важном аспекте: вариант SARS-CoV-2 по-прежнему часто вызывает тяжелое заболевание у людей, которые не были вакцинированы или не имеют иммунитета к естественной инфекции. Саиф и Пенсарт подчеркивают, что мы также еще не знаем, защищает ли «омикрон» людей от других штаммов, которые с большей вероятностью вызывают тяжелую степень заболевания.

Тем не менее история со свиньями указывает на один из способов, которым «омикрон» может помочь людям в будущем. Некоторые опасаются, что «омикрон» и «дельта» могут изменить генетический материал и породить рекомбинантный вирус с худшими чертами обоих: высокой трансмиссивностью «омикрона» и серьезностью «дельты». Но есть противоположный, оптимистичный сценарий по примеру TGEV и PRCV: они в конечном итоге слились в новый, доминирующий вариант в Соединенных Штатах, который распространяется легче, чем TGEV, но не вызывает тяжелых заболеваний у поросят и может еще больше блокировать серьезные заболевания, вызванные TGEV, утверждает Саиф. Если «омикрон» безопасно иммунизирует людей, аналогичным образом рекомбинирует с более патогенным вариантом SARS-CoV-2 и приручит его — это будет «наилучший сценарий», надеется ученая.

Однако в бочке меда этой свиной истории есть и своя ложка дегтя. В 2010 году другой коронавирус из той же ветви генеалогического древа коронавирусов начал поражать поросят. Названный вирусом эпидемической диареи свиней (PEDV), он циркулировал среди них в течение десятилетий, не вызывая серьезных заболеваний, но затем в Китае появился высоковирулентный штамм. Саиф предполагает, что этот вариант попал в Соединенные Штаты к 2013 году, возможно, с импортным кормом для свиней.

Вакцины против PEDV появились на рынке для борьбы с этим смертельным штаммом, но реальных данных, подтверждающих их эффективность, недостаточно. А недавно начали циркулировать рекомбинанты PEDV/TGEV. И если у этой саги о трех вирусах поросят есть мораль, применимая к людям, то «омикрон» или его более поздние легкие варианты могут помочь обуздать пандемию COVID-19 только на данный момент. Но они могут не защитить нас от следующего большого и опасного коронавируса, затаившегося на пороге.

Подписывайтесь на канал  СПИД.ЦЕНТРа  в Яндекс.Дзене
Google Chrome Firefox Opera