Первые электронные фотографии и иллюстрации, которые показывают структуру коронавируса, вызвавшего пандемию COVID-19, появились еще в феврале 2020 года1. С тех пор ученые изучили «врага» достаточно подробно, хотя он продолжает мутировать, и многое о нем еще остается неизвестно. Как же выглядит коронавирус, который вызвал пандемию, изменившую мир?
Что такое коронавирусы
На планете обитают тысячи различных коронавирусов. Четыре из них являются причиной респираторных заболеваний, протекающих как банальная простуда. Два других уже вызывали тревожные вспышки заболеваний: в 2002 году коронавирус SARS-CoV-1 спровоцировал вспышку тяжелого респираторного синдрома, а в 2012 году другой штамм MERS-CoV вызвал респираторный синдром на Ближнем Востоке. Третьим опасным для человека штаммом стал возбудитель новой коронавирусной инфекции SARS-CoV-2, известный так же, как COVID-192.
Новейший коронавирус SARS-CoV-2 вызвал гораздо более смертоносную пандемию отчасти благодаря своему длительному периоду инкубации и периоду выделения вирусу, а также бессимптомному течению в некоторых случаях. Человек с коронавирусом мог передавать его в течение 24–36 часов после появления таких симптомов, как лихорадка и сухой кашель, а также до их появления. Не чувствуя себя больными, зараженные люди могут ходить на работу и в магазины, ездить в общественном транспорте, общаться с большим количеством других людей, при этом являясь разносчиками инфекции.
Как выглядят коронавирусы
Коронавирусы — относительно простые вирусные структуры, а их форма и внешний вид помогает нам понять, как они работают. Вирусы имеют сферическую форму и покрыты шипами со спайковым белком. Эти шипы помогают вирусу связываться со здоровыми клетками и заражать их.
Однако те же шипы (отростки, содержащие белки) также позволяют иммунной системе «видеть» вирус. Вирусные белки можно обнаружить в соскобе с носоглотки с помощью экспресс-тестов – это один из видов диагностики коронавируса.
Свое название коронавирусы получили в честь отличительного внешнего вида их шипов: под мощным микроскопом шипы выглядят как корона (поэтому и пришло название — коронавирус). Под шипами находится слой мембраны. Эта мембрана может быть повреждена дезинфицирующими, моющими средствами и спиртами, поэтому мыло, вода и спиртовые дезинфицирующие гели для рук эффективны против вируса.
Внутри мембраны находится генетический материал вируса — его геном. Все вирусы по составу генома делят на две группы – ДНК-содержащие (как, например, вирус ветряной оспы), а также РНК-вирусы (к ним относится коронавирус). РНК-вирусы имеют небольшие геномы, которые подвержены постоянным изменениям. Эти мутации помогают вирусу адаптироваться к новым видам хозяев и инфицировать их. Считается, что новый COVID-19, вероятно, произошел от вируса летучих мышей, но пока неизвестно, позволили ли мутации осуществить этот переход от животных к людям, либо это были какие-либо иные вмешательства.
Особенности генома нового коронавируса
Геном SARS-CoV-2 представляет собой цепь РНК, длина которой составляет около 29 900 оснований — почти предел для РНК-вирусов. Основание — это пара нуклеотидных соединений, которые являются строительными блоками РНК и ДНК. Поскольку геном настолько велик, во время репликации (создания копии) может произойти множество мутаций, которые нанесут вред вирусу, но SARS-CoV-2 могут вычислять и исправлять копии. Такой контроль качества обычен для человеческих клеток и ДНК-вирусов, но очень необычен для РНК-вирусов. В длинном геноме также есть вспомогательные гены, которые до конца не изучены, но некоторые из которых могут помочь ему противостоять нашей иммунной системе3.
Чем отличается новый коронавирус
Новый SARS-CoV-2 наиболее тесно связан с группой вирусов SARS-CoV, обнаруживаемых у людей, летучих мышей, ящериц и циветт. Несмотря на это, между новым COVID-19 и вирусом, вызвавшим эпидемию атипичной пневмонии (в прошлой эпидемии), также существуют различия, связанные с изменениями в их геномах. Различаются механизмы передачи от одного человека к другому, различные и симптомы болезни. Изначально предполагалось, что новый коронавирус более заразен, чем вирус, вызвавший атипичную пневмонию, но с меньшей вероятностью может вызвать тяжелое заболевание. Однако реальность показала, что это не так.
Как на вирус реагирует иммунитет
Поскольку этот вирус новый, иммунитета к нему ни у кого не было. Коронавирус смог заразить большое количество людей, пока у большинства не появилась иммунная защита после болезни или вакцинации. Многие пациенты перенесли болезнь с массой неприятных проявлений и осложнений.
SARS-CoV-2 при заражении человека обычно попадает в нос или рот и проникает в клетки, у которых на поверхности есть рецепторы ACE2. Внутри клетки он размножается и накапливается. Когда накапливается достаточный объем вирусных частиц, они вырываются наружу, оставляя клетку умирать, и проникают в другие клетки. Зараженные клетки посылают сигналы иммунной системе, чтобы попытаться нейтрализовать или уничтожить патогены, но вирусы могут предотвратить или перехватить сигналы, выиграв время для широкой репликации, прежде чем у человека появятся первые симптомы4.
Как распространяется COVID-19
Основной путь передачи нового коронавируса — по воздуху, через небольшие капли, выделяемые при кашле, чихании или разговоре, а также через аэрозоли (более мелкие капли, способные перемещаться дальше и оставаться взвешенными в воздухе), которые накапливаются в закрытых и плохо вентилируемых помещениях. Вирус также может передаваться при прикосновении к глазам, носу или рту после прикосновения к загрязненным поверхностям.
В отличие от SARS, который передается только от людей с симптомами, новый коронавирус может передаваться за день или два до появления симптомов или даже от людей, у которых не развиваются клинические симптомы (бессимптомно). Вирус очень заразен – по данным ВОЗ, каждый инфицированный человек мог заразить 2-3 других человека, хотя есть и «суперраспространители» заражающие еще большее число людей.
Как диагностируется COVID-19
Заражение коронавирусом происходит, в основном, в дыхательных путях. Вот почему диагностические ПЦР-тесты должны проводиться на мазках из носа или горла. Важно помнить, что ПЦР-тесты не делают различий между жизнеспособным вирусом и вирусными фрагментами. Кроме того, результат может зависеть от того, как был взят образец.
Другие диагностические тесты выявляют вирусные белки (экспресс-тесты на антигены) — они менее чувствительны (то есть не обнаруживают всех инфицированных), но быстрее и проще в использовании и могут выявлять людей с высокой вирусной нагрузкой, а значит, и очень заразных.
Другой тип тестов обнаруживает вирус-специфические антитела. В этом случае достаточно пробы крови. Такой тест выявляет людей, которые ранее болели и поэтому могут иметь иммунитет. На данный момент используемые серологические тесты широко различаются с точки зрения чувствительности (способности выявлять положительные случаи) и специфичности (способности отличать от других вирусов), поэтому результаты следует интерпретировать с осторожностью. Кроме того, наличие антител к вирусу не гарантирует иммунитета к нему. И, наоборот, клеточный иммунитет (вирус-специфические Т-клетки) наблюдается даже у выздоровевших пациентов с неопределяемыми антителами.
Лекарства и вакцины против коронавируса
Во время пандемии коммерческие и университетские лаборатории по всему миру разработали более 100 лекарств для борьбы с COVID-19. Большинство лекарств не уничтожают вирус напрямую, но достаточно сильно мешают ему, чтобы позволить иммунной системе организма избавиться от инфекции. Противовирусные препараты обычно препятствуют прикреплению вируса к клетке, предотвращают его размножение или ослабляют чрезмерную реакцию иммунной системы (цитокиновый шторм)5.
Вакцины подготавливают иммунную систему к быстрой и эффективной борьбе с будущей инфекцией, имитируя инфекционный процесс без наличия живого вируса в организме.
Источники:
- Cui J, Li F, Shi ZL. Origin and evolution of pathogenic coronaviruses. Nature Reviews Microbiology. 2019 Mar;17(3):181-192. DOI: 10.1038/s41579-018-0118-9.
- Wu F, Zhao S, Yu B, et al. A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature. 2020 Mar;579(7798):265-269. DOI: 10.1038/s41586-020-2008-3.
- Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020 Mar;579(7798):270-273. DOI: 10.1038/s41586-020-2012-7.
- Andersen KG, Rambaut A, Lipkin WI, Holmes EC, Garry RF. The proximal origin of SARS-CoV-2. Nature Medicine. 2020 Apr;26(4):450-452. DOI: 10.1038/s41591-020-0820-9.
- Corman VM, Muth D, Niemeyer D, Drosten C. Hosts and Sources of Endemic Human Coronaviruses. Advances in Virus Research. 2018;100:163-188. DOI: 10.1016/bs.aivir.2018.01.001.
