Коронавирус мог попасть к человеку путем лабораторной селекции — вирусолог

Вирусолог Даниэль Андерсон, которая проработала в биолаборатории в Ухане до ноября 2019 года, не исключила возможность лабораторной утечки коронавируса. Об этом она рассказала в интервью информационному агентству Bloomberg.

Руководитель лаборатории особо опасных инфекций (ФИЦ ФТМ) Александр Чепурнов рассказал корреспонденту ИА Красная Весна о том, как и при каких возможностях коронавирус нового типа смог стать опасным для человека. Кроме того, он рассказал, как вирус получил широкое распространение во многих странах мира.

ИА Красная Весна: В конце апреля Вячеслав Володин заявил, что коронавирус имеет искусственную природу и пришел к нам из американской военной биолаборатории, которая находится в Форт-Детрике. Как вы оцениваете версию об искусственном происхождении коронавируса? Какие аргументы говорят в пользу этой версии, а какие против?

Чепурнов: Позволю себе зацепиться за фразу «Форт-Детрик» и поговорить о больном для меня вопросе прежде, чем о проблеме происхождения коронавируса. Форт-Детрик упомянут скорее по привычке. Там расположен давно существующий институт инфекционных болезней армии США, а важно, что за последние 30 лет в США построены и запущены в научный процесс несколько десятков лабораторий с максимальной биологической защитой калибром от нескольких комнат до огромных корпусов.

В Форт-Детрике, кстати, тоже построен новый большой корпус. Есть и Система ДТРА. Это программа США «по снижению угрозы», в рамках которой специалисты работают по всему миру.

Извиняюсь за отступление от вопроса. В целом я остаюсь при мнении, что все же это природное явление, природный феномен. Конечно, соблазнительно объяснить появление коронавируса тем, что это искусственно сконструированный вирус. Но все-таки мы последние двадцать лет сталкиваемся с коронавирусом в той или иной конфигурации третий раз. Это, на мой взгляд, самый главный аргумент, который говорит в пользу природной основы нынешнего коронавируса.

Первый раз в 2002–2003 годах — это был коронавирус даже более жесткий, с десятикратно более высокой смертностью. По счастью, он был менее контагиозный, и его удалось подавить. Отчетливо было показано, каким образом он [коронавирус] через промежуточного хозяина попал к людям.

Следующий заход — 2012 год — MERS -коронавирус — верблюжий коронавирус. Он пришел к нам через верблюдов, тоже имеет исходных хозяев — летучих мышей, тем не менее, он попал к людям. Периодически встречается все последующие годы, требует длительного контакта для заражения, но и смертность достигает 40%.

И тот, и другой коронавирусы были значительно более патогенны, у них летальность была существенно выше. Но при этом у них была значительно ниже заразность, и поэтому удалось обойтись относительно меньшими потерями и не допустить их распространения по миру. Вот там не возникало особых споров по поводу того, что это природный вирус.

На мой взгляд, эти два предыдущих случая говорят о возможности того, что это могло произойти еще раз. Конечно, не на 100%, но, тем не менее, это льет воду на то, что это все-таки природное явление.

Не буду здесь задерживаться на различных генетических предположениях, потому что, с одной стороны, есть аналитики, которые говорят о том, что они наблюдают некоторое сходство в геноме SARS-CoV-2, например, с ретровирусами, с вирусом иммунодефицита человека и ему подобными. С другой стороны, есть специалисты, которые просчитывают с помощью генетической хронологии, что этот вирус появился 70 лет назад и всё это время, не попадая к людям, циркулировал в мышиной популяции. И то и другое — это научные гипотезы, подтвержденные частично, но не имеющие строгого доказательства.

Здесь надо иметь в виду то, что гомология (сходство некоторых частей геномов между собой) — то сходство, которое наблюдают некоторые специалисты с ретровирусами и, в частности, с вирусом иммунодефицита человека, это все-таки вещь относительная, потому что достаточно часто те или иные кусочки-фрагменты геномов похожи на фрагменты геномов некоторых других конструкций. Я сам был вовлечен в свое время в такую гипотезу, когда это касалось вируса Эбола, потому что в гене поверхностного белка вируса Эбола был фрагмент, очень похожий на участок гена довольно известного белка П15Е.

Гомология — это значит, что какое-то количество нуклеотидных последовательностей в одном и другом геноме совпадают друг с другом ровно в такой же последовательности. И чем больше таких членов, которые гомологичны другому геному, тем больше считается родство.

Так вот, у пятнадцатичленника П15Е одиннадцать букв подряд совпадали с фрагментом поверхностного белка Эбола, и нашу статью об этом долго специалисты всего мира цитировали как объяснение иммуносупрессивных свойств Эбола. Такая это была убедительная теория.

Тем не менее, наши же дальнейшие углубленные исследования показали, что совпадение случайно и что иммуносупрессирующие свойства Эболы обеспечиваются совсем другим белком. А сходство на уровне 5, 6, 7 букв найти легко, и вообще, если поискать, то можно что угодно с чем угодно сопоставить. Эти моменты не позволяют качнуть весы ни в ту, ни в другую сторону в спорах, искусственный этот коронавирус или нет.

Более того, я все-таки пока остаюсь сторонником того, что сегодня очень сложно сделать генетическую конструкцию с нуля, чтобы он [вирус] был очень сильно отличный от всех вирусов, которые мы знаем. Потому что, несмотря на развитие технологии обратной генетики, — а это такая технология, когда собирают нуклеотидную цепочку, встраивая в нее те фрагменты, которые считаются нужными, а затем ее оживляют, — практика показывает, что такие оживленные конструкции не очень жизнеспособны, а мы имеем очень жизнеспособный вирус.

Если говорить о рукотворной природе коронавируса, то я бы скорее предположил другой вариант со случайным выходом в человеческую популяцию — это селекция.

Достаточно часто этот подход используется, особенно для получения вирусов или вариантов вирусов в ситуации, когда нет удобной для экспериментов животной модели.

Возвращаюсь опять к вирусу Эбола как к показательному примеру. Для него тоже не было животной модели, так же как и для коронавируса. Поэтому были приняты усилия для того, чтобы селектировать, видоизменить, адаптировать вирус к новому виду животных.

Мы это сделали для морских свинок в случае вируса Эболы. А вот адаптировать ВИЧ к лабораторным животным не удалось. Поэтому исследования с этим вирусом проводить сложно.

Надо понимать, что в случае селекции не животных адаптируют под вирус, а делают так, чтобы вирус смог поражать животных. То есть проводят отбор в популяции дикого вируса так, чтобы он мог заражать лабораторное животное, и не просто заражать, а так, чтобы были клинические проявления и желательно их [животных] гибель.

ИА Красная Весна: Вы хотите сказать, что нынешний коронавирус могли адаптировать таким образом, чтобы он мог заражать человека?

Чепурнов: Да, совершенно верно, именно это я и имею в виду, но я не предполагаю, что его кто-то адаптировал именно к человеку. Если в рамках какой-нибудь научно-исследовательской темы ставится вопрос — возможно ли, чтобы вирус, циркулирующих в популяции летучих мышей, который не может заражать людей, стал для них заразным?

Тогда возможны некоторые лабораторные манипуляции с различными культурами клеток, в рамках которых предполагается получить данные о возможности такого процесса. И если такой эксперимент вдруг оказался «успешным» и в результате исследований на каких-то культурах клеток удалось селектировать такой вариант вируса, который стал заражать людей, то мы уже имеем потенциальную угрозу в случае лабораторной утечки.

Такие исследования проводились в Соединенных Штатах, и когда у них это запретили, они попытались в рамках международных научных проектов заказать такие исследования в других странах — не будем тыкать пальцем, в каких. Поэтому нельзя исключать возможность, что в рамках изучения диапазона изменчивости коронавирусов могли случайно что-то такое селектировать.

Если говорить об искусственном происхождении, то мне версия селекции кажется более вероятной и возможной. А дальше распространение может быть связано с лабораторным заражением с последующим его выносом за пределы лаборатории, поскольку в большинстве случаев течение этой болезни бессимптомное.

ИА Красная Весна: Т.е. речь идет о непроизвольной утечке?

Чепурнов: Это гипотеза. Для меня более вероятная версия, чем генетически сконструированная химера. Где это могло произойти — остается под большим вопросом. Мы постоянно слышим о том, что еще в ноябре в различных европейских странах были непонятные случаи заражения коронавирусной инфекцией и якобы какие-то сыворотки с тех времен давали положительные результаты. Информационные вбросы есть, а убедительных статей нет.

Скорее всего, это могут быть страны, где наиболее интенсивно проводились исследования с коронавирусом — США и Китай. Но нельзя сбрасывать со счета и другие страны, и особенно подозрительные лаборатории, в частности, системы DTRA (агентства по снижению угрозы США), разбросанные по всему миру от Африки и Южной Америки до бывших союзных республик и ведущие неочевидную деятельность.

ИА Красная Весна: Некоторые эксперты утверждают, что у SARS-CoV-2 принципиально другой способ проникновения в клетку человека, чем у других коронавирусов. Могла ли природная мутация настолько изменить вирус, что он приобрел другую клетку-мишень?

Чепурнов: Не соглашусь. SARS-CoV-2 использует поверхностный S-белок для прикрепления к своему рецептору — ангиотензинпревращающему ферменту II (ACE2), а также к сериновой протеазе TMPRSS2, как и вирус SARS-CoV (атипичной пневмонии) и MERS. Клетка окутывает вирус своей мембраной, и образовавшийся мембранный пузырек оказывается в цитоплазме клетки. Два упомянутых белка-рецептора клетки трансформируют S-белок вируса таким образом, что мембраны вируса и клетки сливаются.

Входные ворота возбудителя и в том и в другом случае — эпителий верхних дыхательных путей и эпителиоциты желудка и кишечника. Начальным этапом заражения является проникновение SARS-CoV-2 в клетки-мишени, имеющие упомянутые рецепторы ангиотензинпревращающего фермента II типа (ACE2). Рецепторы ACE2 представлены на клетках дыхательного тракта, почек, пищевода, мочевого пузыря, подвздошной кишки, сердца, ЦНС.

Однако основной и быстро достижимой мишенью являются альвеолярные клетки II типа (AT2) легких, что определяет развитие пневмонии. В носовой полости вирус атакует секреторные клетки, в легких — пневмоциты типа II, а в кишечнике — энтероциты, отвечающие за абсорбацию питательных веществ.

Коронавирус нового типа проникает в клетки человека, используя не только «легочный» рецептор ACE2, но и рецепторы SRB1, которые распознают молекулы холестерина. Также обнаружилось, что SARS-CoV-2 может использовать еще один рецептор — CD147. Он связан с работой иммунных клеток.

После проникновения в клетку вирус с помощью внутриклеточных мембран создает мембранные пузырьки, к которым прикрепляются специальные белковые комплексы. В этих комплексах синтезируются копия геномной РНК вируса и короткие мРНК для синтеза белков вируса. Интересно, что этот вирус «умеет» инициировать сборку своих белков рибосомами (сборочным агрегатом) самой клетки, которая не в состоянии определить, это РНК вируса или РНК для белков самой клетки.

Но, отвечая отдельно на вопрос, может ли в природе измениться тропность (способность заражать) вируса к новым клеткам и новому хозяину, скажу: да, и иногда довольно легко. Геном большинства вирусов — это РНК, которая в тысячу раз чаще подвержена случайным изменениям (мутациям), чем ДНК.

В «привычных» для вируса условиях такие мутанты не получают преимущества и умирают или просто поддерживаются на «обочине» популяции. Но стоит таким отдельным экземплярам попасть в иные условия, например, в новый вид хозяина, где эта случайная мутация создает некие преимущества, например, в присоединении к новому для вируса виду клеток, и ситуация меняется на противоположную.

Несколько поколений на новом хозяине меняют структуру популяции вируса. Бывшие на обочине популяции мутанты становятся большинством и с легкостью начинают распространятся в популяции нового хозяина.

В качестве примера опять расскажу о вирусе Эбола. Им болеют только приматы, в том числе человек. Чтобы получить дешевую экспериментальную модель для лабораторных исследований, мы адаптировали вирус к морским свинкам.

Для этого вводили «дикий» вирус Эбола морским свинкам и тщательно наблюдали за ними. Отбирали животное, у которого были хотя бы минимальные отклонения от нормы. Например, на градус повышалась температура, или шерстка тускнела. Усыпляли и гомогенатом печени такого животного заражали еще группу морских свинок.

И за 7 таких повторов получили легендарный штамм Эбола 8 мс, позволивший сделать массу открытий в биологии Эбола. В том числе позволил показать, что изменение хозяина обеспечивает всего одна мутация.

Замена всего одной буквы из 20 тысяч знаков генома вируса Эбола ведет к появлению нового хозяина при сохранении летальности для приматов. Кстати, этот штамм, как и ряд других разработанных, запатентован мною и другими сотрудниками тогдашней лаборатории особо опасных инфекций.

Отдельно замечу, что белки сами по себе могут за счет каких-либо механизмов иметь способность раздражать какие-то клетки. Сейчас известно, что поверхностный белок коронавируса — S-белок — он токсичный для эндотелия. Эндотелий — это выстилающая сосудистую систему ткань. Это очень нежная вещь, повреждения которой проводят к изменениям: во-первых, к острой реакции коагуляционной системы — она начинает выбрасывать те или иные факторы свертывания, что приводит к довольно тяжелым вещам. Этот феномен был обнаружен довольно быстро.

Именно поэтому всё лечение проходило, и все об этом знают, под применением антикоагулянтов. Люди пили что-то вроде «Ксарелто», или применялись инъекции, чтобы поддерживать достаточно разжиженной кровь, чтобы человек не попал в развитие синдрома диссеминированного внутрисосудистого свертывания — то, что называют ДВС-синдромом, когда происходит сначала мощная коагуляция, при этом образуются тромбы и расходуются факторы свертывания у организма, потом они истощаются, и дальше происходит противоположный процесс: кровь перестает свертываться, и когда она не свертывается на фоне множественных тромбозов, особенно в капиллярной системе, она протекает сквозь сосуды — появляются кровотечения, соответственно ухудшается кровоснабжение многих органов и возникает полиорганная недостаточность.

Опосредоваться это может по различным направлениям: непосредственно белками, или могут быть белки сходны с какими-то собственными тканями человека, что вызывает обман иммунной системы — и иммунная система начинает вырабатывать аутоагрессивные антитела.

Для понимания могу привести в пример вирус Эбола, поскольку он хорошо изучен. Например, известно, что у него 35-й белок обладает способностью блокировать выработку интерферона — таким образом он подавляет иммунную систему человека. Другой белок обладает способностью блокировать регулирующую и антивирусную роль интерферона, даже если вы его введете извне, т.е эндогенный интерферон всё равно будет блокирован.

Поверхностный белок гликопротеин у вируса Эбола обладает способностью выбрасывать огромное количество мелких фрагментов. Это приводит к тому, что, можно сказать, огромное облако обманных целей выходит в кровяное русло и отвлекает на себя образующиеся нейтрализующие антитела. Другой белок вируса Эбола, один из фрагментов, достаточно схож с некими белками в эндотелии человека, в этой самой выстилающей ткани.

В результате обмана образуются аутоагрессивные антитела, которые начинают поражать эндотелий, вызывая коагуляционные нарушения, приводящие к геморрагиям, развитию ДВС-синдрома. Поэтому Эбола в 50% [случаев заражения] протекает с яркими выражениями геморрагической лихорадки и относится к геморрагической лихорадке.

Для коронавируса рецептор для атак АПФ не единственный, есть и другие, что приводит к инфицированию других клеток. Например, у меня есть личные наблюдения вируса Мачупо. Если удается заблокировать одно из направлений патогенного действия вируса, то через некоторое время выясняется, что вирус начинает действовать в другом направлении. Поэтому я бы скорее предположил на данный момент, что поскольку врачи научились достаточно хорошо блокировать легочную направленность инфекции и ее коагуляционную направленность, то тогда становятся заметнее другие возможности этого вируса, они начинают проявляться.

Идет селекция. Если что-то научились подавлять, то преимущества получат другие варианты вируса. Варианты образуются за счет случайных, спонтанных мутаций постоянно.

Примерно это же напрягает иммунологов с точки зрения вакцинации. Потому что под давлением вакцины, направленной на совершенно конкретные белки, на самом деле все вакцины направлены против S-белка: полноразмерного или его фрагментов — не важно, в любом случае против S-белка почти все, кроме «убитых» вакцин.

Таким образом, вот такое давление, создающееся иммунной системой, создает возможность для расширения и культивирования тех вариантов вируса, у которых произошли те или иные изменения в S-белке. И, собственно говоря, бразильские, южноафриканские, индийские варианты — это те варианты штаммов, у которых изменились некоторые антигенные детерминанты именно на этом участке — S-белка.