Спрашивали? Роспотребнадзор отвечает! Подробно об этом рассказывает Камиль Хафизов, руководитель научной группы разработки новых методов диагностики заболеваний человека Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора.

Что такое мутация?

В общем виде мутация — это изменение в последовательности ДНК. Их условно можно разделить на точечные, небольшие структурные или крупные. Такие геномные изменения могут происходить как результат ошибок копирования ДНК во время деления клеток, воздействия ионизирующего излучения, воздействия химических веществ, процесса репарации ДНК и других факторов.

«Синонимичные» мутации ДНК не изменяют аминокислотных последовательностей и обычно не имеют никакого влияния на организм. «Несинонимичные» изменяют аминокислотные последовательности, и последствия могут быть достаточно серьёзными, особенно если существенно изменяется структура и/или функция кодируемого белка.

Что меняется в самом коронавирусе?

Изменения в геноме нового коронавируса SARS-CoV-2 могут приводить к заменам в аминокислотных последовательностях, что в свою очередь скажется на структуре и функции кодируемых белков, в ряде случаев придавая им новые свойства. Часто эти замены не дают вирусу преимущества и не закрепляются в популяции. Часть мутаций фатальна, и такое изменение ДНК исчезает само собой вместе с его носителем. Некоторые изменения в геноме могут приводить к тому, что вирус получает удачные для него свойства, давая ему преимущество перед другими штаммами.

Примером является «британская» мутация N501Y. Доля вирусных изолятов с такой мутацией в мире быстро растёт с декабря 2020 года. Ещё пример — замена E484K, присущая, например, штаммам из ЮАР и Бразилии, которая снижает защитное действие нейтрализующих антител, и потому также активно распространяющаяся во многих странах.

Как понять, на что мутация влияет?

Первичным для понимания, на что влияет мутация, является проведение постоянного мониторинга за генетической изменчивостью вируса и отслеживание именно тех изменений в геноме, частота которых увеличивается со временем. Это означает, что такая мутация придает вирусу «удачные» свойства и может свидетельствовать о высокой эпидемиологической значимости такого варианта. После выявления подобных изменений применяется целый ряд различных (эпидемиологических, молекулярно-биологических, биоинформатических) методов и подходов для того, чтобы стало возможно понять роль того или иного варианта.

Как оценивают эффективность вакцин и тест-систем против мутаций?

Вирус SARS-CoV-2 мутирует, что ведёт к постоянным генетическим изменениям в популяции циркулирующих вирусных штаммов, и при любом молекулярном тесте для обнаружения РНК SARS-CoV-2 возможны ложноотрицательные результаты, если в исследуемой части генома вируса происходит мутация. Это может кардинально снижать эффективность анализа. Для этого разработчики стараются использовать наиболее консервативные (мало изменяемые) фрагменты генома и постоянно отслеживать, не происходят ли новые мутации в этих регионах. Так, например, область гена S-белка крайне неудачна для использования в тестах, поскольку именно в ней часто происходят замены, которые выгодны для патогена, и потому их частота будет расти, что снизит эффективность тестов.

Молекулярные тесты, предназначенные для обнаружения сразу нескольких генетических мишеней SARS-CoV-2, менее подвержены влиянию генетической изменчивости, чем тесты, предназначенные для обнаружения одного участка гена, хотя это может несколько увеличивать себестоимость таких тестов.

Как отслеживают мутации?

Основной способ отслеживать мутации — проводить масштабное секвенирование геномов нового коронавируса, особенно от пациентов, попадающих под определённые критерии отбора. К таким можно отнести случаи повторного инфицирования, заболевания после вакцинации, с тяжёлым протеканием болезни — всё, что может хотя бы косвенно намекать на новые необычные свойства патогена. При этом полногеномное секвенирование вируса с помощью технологий NGS (Next Generation Sequencing), безусловно, является наиболее детальным способом анализа патогена, хотя такой подход финансово достаточно затратен.

Если важно снизить себестоимость и увеличить скорость, то можно также проводить секвенирование отдельных, наиболее значимых фрагментов генома вируса, например гена S-белка. Для этой цели обычно используются таргетные (целевые) панели или же прямое секвенирование по методу Сенгера. Такой подход позволяет существенно экономить средства, хотя и даёт лишь часть информации о геноме, несколько снижая возможности биоинформатического анализа.

В ряде случаев и он может быть оправдан: например, подавляющее большинство эпидемиологически значимых мутаций вируса происходят во фрагменте генома, составляющем менее 10% всей его длины. То есть, за ~10% стоимости можно получить более 90% всей необходимой информации.

Главной и самой эффективной защитой от COVID-19 сегодня является вакцинация.