Новые варианты коронавируса захватывают Россию Эволюционист Георгий Базыкин — о том, как быстро это происходит и насколько это опасно
Согласно последним официальным сообщениям Роспотребнадзора, в России зафиксировано 103 случая заражения британским штаммом коронавируса. Кажется, что на фоне ежедневно регистрируемых 8-9 тысяч новых заболеваний все это какая-то экзотика, которая не имеет особого значения. Но это не так. В своих сообщениях Роспотребнадзор приводит небольшие абсолютные цифры, но не упоминает, как выросла доля новых штаммов за последнее время — и сколько вообще прочитывается в России геномов коронавируса. Профессор Сколтеха, эволюционный биолог Георгий Базыкин, который весь последний год занимается анализом эволюции вируса и реконструирует его распространение по стране, рассказал «Медузе» о том, что на самом деле происходит с новыми штаммами, как воспринимать новости о «103 случаях» и поделился опасениями относительно будущего эпидемии.
Про то, зачем нужно читать геномы коронавируса
— Зачем вообще нужно секвенировать, то есть читать геном коронавируса? Ну, первый геном — это понятно, но сейчас прочитаны сотни тысяч геномов, зачем это делать снова и снова?
— Данные секвенирования можно использовать по-разному. Но сейчас самая важная и насущная вещь — это, конечно, поиск и разведка новых вариантов. Если бы в мире не было программ массового секвенирования, сейчас никто бы не знал ни о свойствах этих вариантов, ни о самом их существовании. Конечно, чтобы найти уже известный вариант, не всегда нужно читать полные геномы, для этого есть и другие методы. Но если бы люди не занимались секвенированием и анализом этих данных изначально, то мы бы просто не понимали, что происходит. Вирус меняется, меняются его свойства, и за этим нужно пристально следить.
Кроме того, секвенирование позволяет реконструировать историю эпидемии или локальной вспышки. Это можно делать как на глобальном масштабе, когда вы, например, определяете пути проникновения SARS-CoV-2 в страну или город, так и на локальном, когда требуется установить, например, происходит ли передача инфекции внутри конкретной больницы. Геномы позволяют понять, приходит ли вирус каждый раз снаружи — или же уже распространяется внутри, и нужно принимать специальные меры, чтобы ограничить его распространение. Такого рода «детективной» работой мы занимались и раньше — еще до появления так называемых «новых вариантов». В частности, благодаря этому удалось определить пути проникновения вируса в Россию в прошлом году.
— Если секвенирование — это в некотором роде расследовательская работа, то кто в мире ведет ее лучше всего?
— Если посмотреть на топ стран, которые лучше всего справляются с такого рода разведкой, то на верхних позициях будут те, у кого не только большой числитель (то есть много отсеквенированных геномов), но и маленький знаменатель (то есть небольшое количество случаев заболевания, которые регистрируются в стране). Это такие страны, как, например, Новая Зеландия или Австралия — они секвенируют около 70% всех случаев вообще. Понятно, что для них это не очень сложно, так как они почти все отлавливают на границе, не допуская никакой циркуляции вируса внутри страны.
Из стран, в которых регистрируется много случаев и проходит свободная внутренняя передача инфекции, по секвенированию лидирует, безусловно, Великобритания. Там еще в марте 2020 года стартовал большой проект COG-UK, направленный на широкомасштабный анализ образцов, полученных из всех регионов страны. В абсолютных числах там секвенируется так много геномов, что для нас, людей, которые занимаются анализом этих данных, такое обилие информации даже создает некоторые технические сложности — когда строишь глобальные эволюционные модели, нужно учитывать, что данных из Великобритании в них в принципе гораздо больше, чем из всех других стран. Приходится делать на это специальную поправку.
Но это детали, а по сути важно сказать, что секвенирование — это мощнейший инструмент, который и позволил британцам засечь тот самый вариант B.1.1.7, причем очень быстро после его возникновения. Этот вариант называют «британским» условно; на самом деле нет твердых оснований считать, что он возник именно в Великобритании. Он вполне мог появиться совершенно в другой стране и просто быть обнаруженным там, где ведется такая масштабная работа по секвенированию.
Другие страны тоже этим активно занимаются. США секвенировать начали довольно медленно, но сейчас быстро догоняют и посылают в международные базы уже сотни тысяч последовательностей. За ними следуют другие страны Европы.
— А Россия? Сколько геномов каждый день секвенируется здесь?
— За все время эпидемии из России в международную базу данных GISAID поступило примерно две тысячи геномов высокого качества (на 6 апреля — 2682 генома). Это очень мало. Это сотые доли процента (0.058%) от официального числа зараженных. Для сравнения, Великобритания секвенирует до 8% всех своих случаев заражения. Это означает, что наш главный инструмент наблюдения за эволюцией вируса в России, к сожалению, имеет в сотню раз меньшее разрешение, чем в той же Великобритании. Поэтому мы понимаем ситуацию в России гораздо хуже, чем в Великобритании и вообще в мире.
В связи с этим меня очень беспокоит ситуация с новыми штаммами, которые возникают в России. Не секрет, что Россия даже по официальным цифрам находится в мировых лидерах по заражениям, — а чем больше заражений, тем больше возможностей для вируса эволюционировать, больше вероятность возникновения новых штаммов. И, скорее всего, у нас уже сейчас есть [важные с точки зрения своих свойств] варианты, про которые пока никто не знает. Да, мы можем замечать какие-то линии, которые уже сильно распространились в популяции, но увидеть что-то действительно новое и поэтому пока относительно редкое мы просто не в состоянии.
— Почему так происходит? Может быть, работа по секвенированию ведется, просто полученные данные хранятся где-то в подвалах Роспотребнадзора и мы их просто не видим?
— За секвенирование коронавируса сейчас отвечают организации, которые относятся к трем разным ведомствам: Роспотребнадзору, Минздраву и ФМБА, и эти ведомства не всегда делятся информацией. Сейчас было принято постановление по которому все должны посылать данные в Роспотребнадзор, но это еще не означает, что Роспотребнадзор будет потом делиться ими с кем-то еще, делать их доступными для исследователей. А это делать нужно обязательно. Необходимо, чтобы результаты могли анализировать не только те немногие специалисты, которые есть в штате госорганизаций, а вообще все аналитики мира. Это в наших с вами интересах, в интересах всех жителей России и вообще всех людей. Например, так называемый «южноафриканский» вариант был впервые описан преимущественно британской группой исследователей. Если бы не они — возможно, мы бы до сих пор не знали о его существовании. Ну и можно напомнить, что быстрое создание вакцин от COVID-19 стало возможным в том числе благодаря тому, что китайцы поделились первым геномом коронавируса за считанные недели после обнаружения.
Если же вы закрываете данные, храните их в своих «подвалах», то, скорее всего, вы и сами не сумеете их полноценно использовать. Кроме того, даже те данные из России, которые сейчас все-таки выкладываются, иногда появляются в GISAID с запозданием. Это не мешает изучать то, как развивалась ситуация раньше, но когда речь идет о мониторинге ситуации с новыми вариантами, такая задержка недопустима.
Про развитие эпидемии в России в 2020 году
— Летом мы с вами уже разговаривали о том, как на основе геномых данных, пусть и неполных, удалось восстановить пути проникновения коронавируса в Россию в самом начале эпидемии. Из тех результатов было хорошо видно, что инфекция пришла к нам существенно позднее, чем в Западную Европу (и через нее, а не через Китай), что у нас был значительный запас времени, который можно было бы потратить на организацию системы отслеживания. Несколько дней назад вышла ваша новая работа — про то, как ситуация развивалась потом, когда закрылись границы и эпидемия развернулась в России на полную мощность. Что самое важное удалось вам обнаружить?
— Главным, видимо, оказалось то, что та закрытость границ, о которой вы говорите, оказалась неполной. Вирус многократно проходил через эти как бы закрытые границы, что хорошо видно по геномным данным. В двух словах работа была сделана так: мы проанализировали более трех тысяч образцов, собранных почти во всех регионах России, построили дерево родства между ними, сравнили российскую картину с тем, что происходит в других странах, и реконструировали развитие ситуации с мая по ноябрь.
Получившееся дерево российских вариантов имеет весьма специфическую структуру — в нем наглядно видны следы интенсивного импорта и экспорта вируса. Импорт — это, грубо говоря, ситуация, когда на общем дереве коронавируса возникает ветка со многими «листьями», которые соответствуют образцам, полученным в России. Мы обнаружили не менее 82 таких случаев.
А если потом отдельная маленькая веточка внутри этой российской ветки почему-то вдруг обнаруживается в совершенно другой стране — то можно быть уверенным, что речь идет об экспорте варианта, некоторое время циркулировавшего в России, за рубеж. Обычно это означает, что кто-то, инфицированный в России, выехал за границу, где этот вирус и был обнаружен и отсеквенирован.
Так было, например, в случае с группой моряков из России и Украины, которые в середине октября прилетели чартерным рейсом в Новую Зеландию. Новая Зеландия очень эффективно отлавливает случаи завоза на границе, секвенирует почти половину из них и отправляет результаты в GISAID. Так нам удалось обнаружить два события экспорта российских линий, которые в итоге привели к 31 случаю инфекции, в том числе и среди персонала медицинских служб в Новой Зеландии. Мы установили, что тогда моряки вывезли из России минимум две разные линии SARS-CoV-2.
Ситуация с Новой Зеландией уникальна только тем, что благодаря системе отслеживания мы очень подробно знаем про то, что там происходило на границе. Однако все то же самое, только в гораздо большем масштабе, должно происходить и в других странах. Всего подобных событий экспорта мы зафиксировали не менее 43 штук, но сколько их было на самом деле, мы не знаем, так как видим только надводную часть айсберга — ту, что позволяют видеть имеющиеся объемы секвенирования.
Этот обмен, безусловно, активно продолжается и сейчас. Характерно, что эти события — как вывоз, так и ввоз вариантов — продолжались на протяжении всего года, несмотря на очень сильно упавший объем пассажироперевозок. Осенью, когда трафик вновь стал расти, подрос и обмен вирусами, но он не прекращался даже в конце весны, когда улететь куда-то было очень непросто.
Про новые штаммы и предсказуемость будущего
— То, что для вирусов, в отличие от людей, все границы прозрачны, подводит нас к, наверное, самому важному вопросу: что происходит сейчас в России в отношении новых, более опасных вариантов: британского, южно-африканского, бразильского и других? Можно ли это описать одной фразой?
— Одним предложением очень просто: новые варианты появляются и захватывают планету. Попав в популяцию, где есть только первоначальный, исходный вариант вируса SARS-CoV-2, любой из этих новых вариантов быстро вытесняет исходный штамм. Это впервые увидели в Великобритании, затем в Дании и Швейцарии, потом в США (причем там это было показано независимо друг от друга в разных штатах) и во многих других странах — в общем, это сейчас установлено очень аккуратно.
Красноречивая картина наблюдалась, например, в Канаде, в провинции Онтарио, где после проникновения B.1.1.7 («британского» варианта) поначалу общее число случаев заражения продолжало падать — ведь доля этого варианта была все еще маленькая и он не делал погоды. Все тогда как-то расслабились, но доля этого варианта росла даже на фоне общего падения числа выявляемых заболеваний — и в этот момент все эволюционисты хором стали говорить, что вскоре должен начаться всплеск новых заболеваний. Их, конечно, никто не слушал — но в итоге все ровно так и произошло, в начале марта падение сменилось резким ростом.
В общем, в мире все происходит по одному сценарию, и воспроизводится этот сценарий настолько точно, что можно количественно прогнозировать, как эти новые варианты будут замещать старый. Помните эффективное репродуктивное число, которое надо снизить ниже единицы, чтобы число случаев не росло? Так вот для B.1.1.7 это число примерно в полтора раза выше, чем для предкового варианта. Это означает, грубо говоря, что если в феврале его частота в некоторой популяции составляет 1%, то в марте — 10%, в апреле — 50%, а в мае — 90%. И по мере этого роста частоты наши меры сдерживания будут работать всё хуже, что может привести к росту числа случаев.
Я практически уверен, что Россия сейчас находится ровно на этом пути. По тем данным, которые я держал в руках, частота B.1.1.7 в России месяц назад была около одного процента, а сейчас — уже порядка 10%. Она будет расти и дальше.
Чего мы пока не знаем — это по каким правилам будет развиваться ситуация, когда в стране уже одновременно присутствуют разные новые варианты с повышенной трансмиссивностью — например, когда есть и B.1.1.7, и B.1.351 («южноафриканский вариант») одновременно. Кто из них кого «победит» — сказать сложно; пока выигрывает B.1.1.7. В принципе разные штаммы с повышенной заразностью могут сосуществовать, хотя вряд ли — скорее в конце концов останется только один, самый приспособленный. В любом случае ни тот, ни другой не оставят никаких шансов нашему старому и относительно медлительному коронавирусу образца осени 2020 года.
— Понимаю, что вы не захотите давать прогнозов, но я все-таки попробую резюмировать текущую ситуацию. В Европе уже несколько недель наблюдается всплеск заболеваемости. Он проходит на фоне распространения новых вариантов и, видимо, прямо с ним связан. Границы России, — как вы доказали в своей работе, — фактически прозрачны, а «разведывательная» работа по секвенированию ведется настолько неспешно, что мы до сих пор очень плохо представляем себе что происходит «под поверхностью», чуть глубже самых частотных вариантов. Учитывая все это — что нас ждет? Следует ли ждать новой вспышки в ближайшие недели?
— Граница все-таки не совсем прозрачная, и именно благодаря этому у нас была некоторая фора по времени относительно новых вариантов. Как вы помните, первый завозной случай B.1.1.7 был описан только в январе, и до сих пор B.1.1.7 составляет меньшую долю случаев в России. Однако, действительно, уже сейчас он отвечает за значительную долю случаев заражения, и это не просто что-то, что «отлавливается» на границе, как в Новой Зеландии — речь идет о неконтролируемом, свободном распространении по всей стране.
Фора, которая у нас была, сейчас кончилась. Повторю, что, по моим данным, доля B.1.1.7 составляет около 10 процентов и, очевидно, будет расти дальше довольно быстро.
Это не какие-то уникальные инсайды: Роспотребнадзор тоже говорит о существенной частоте B.1.1.7, B.1.351 и других вариантов, а точное значение здесь не так важно — через неделю оно все равно будет выше.
— И все-таки, можем ли мы как-то просчитать или хотя бы прикинуть, что победит в России: повышенная трансмиссивность новых штаммов, или очень большая, — судя по данным избыточной смертности чуть ли не 50-процентная — доля переболевших?
— Во-первых, я очень надеюсь, что сыграет все-таки не только доля переболевших, но и растущие темпы вакцинации. Оценить степень популяционного иммунитета сейчас очень сложно — оценки, полученные разными способами, расходятся. По опыту других стран бывает по-разному. В Великобритании B.1.1.7 удалось почти победить жестким локдауном еще до развертывания вакцинации, и вакцины ускорили падение числа случаев. Во Франции B.1.1.7 пришел почти одновременно с началом вакцинации, и вакцины помогли замедлить рост. В США вакцинация началась гораздо раньше, чем пришел B.1.1.7, но сейчас из-за B.1.1.7 случаи местами начинают расти вновь. Тут очень важно понимать, что это не значит, что вакцина хуже защищает от B.1.1.7. По всем данным, которые есть, все вакцины против него эффективны; просто он пока обгоняет. Там, где уровень вакцинации низкий — например, в Индии, где он примерно как у нас — рост сейчас очень быстрый, хотя там тоже считалось, что все уже переболели. В целом повсюду видно, что новые варианты делают ситуацию существенно тяжелее.
Если число случаев в России действительно будет расти, меня тревожит, что это подорвет доверие к вакцинам, которое и так пока довольно хрупкое. Вполне может оказаться, что все больше людей будут прививаться, и несмотря на это число случаев заболевания будет расти. Еще раз: это не будет значить, что вакцина не работает. Просто «Спутнику» предстоит выгребать против течения.
Нынешняя ситуация — когда в популяции одновременно есть и вакцинированные, и переболевшие, и значительное число инфицированных — это как раз тот случай, когда возникает самый сильный дарвиновский естественный отбор вариантов, уходящих от иммунного ответа. Взаимодействие привитых — почти гарантированно безопасно. Взаимодействие непривитых — опасно. Но именно взаимодействие непривитых и привитых — это ситуация, максимально способствующая эволюции вируса, при которой как раз происходит отбор вариантов, способных все-таки уходить от иммунитета и «перепрыгивать» на вакцинированных. Поэтому такие взаимодействия в популяции нужно по возможности свести к минимуму. Я, например, стал в последнее время носить маску внимательнее, хотя уже давно привит. Но вообще-то надо вакцинировать просто всех и как можно скорее.
Беседовал Александр Ершов