Коронавирус модифицированный спид

Россия готовится к тотальному тестированию, новые тест-системы позволяют быстро провести масштабную проверку на вирус. К массовому выпуску приступил один из разработчиков нового продукта, два других начинают производство. Олег Гусев, ведущий научный сотрудник Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Казанского федерального университета и института физико-химических исследований RIKEN (Япония) помог РБК Тренды разобраться в том, как устроено тестирование на коронавирус в России и в мире.

Что предлагает ВОЗ

Глава Всемирной организации здравоохранения Тедрос Гебреисус еще в середине марта призвал страны проводить как можно больше тестов на вирус, который вызывает заболевание SARS-CoV-2, даже людям без симптомов. Согласно руководству ВОЗ, анализы на коронавирус COVID-19 должны проводиться методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с обратной транскрипцией. Как говорится в рекомендациях, на сегодня это самый точный и надежный метод диагностики вирусной инфекции. Он позволяет определить даже очень небольшое количество РНК вируса в биологическом материале человека. Это помогает выявить болезнь в инкубационном периоде.

Изобретенный в 1983 году метод и сейчас считается фундаментальным в молекулярной диагностике. Американский ученый, который придумал способ значительного увеличения малых концентраций фрагментов ДНК в биологической пробе, получил за него Нобелевскую премию. Выявление ДНК/РНК методом ПЦР позволяет диагностировать такие заболевания, как ВИЧ, вирусные гепатиты, инфекции, передающиеся половым путем, туберкулез, боррелиоз, энцефалит и многие другие. Метод используют в археологии, криминалистике, генетике.

Как работает ПЦР-тест

Для анализа из физиологических жидкостей извлекают одноцепочечную РНК, моделируют на ее основе двуцепочечную ДНК и многократно дублируют с помощью специального фермента (полимеразы). Увеличение числа копий ДНК называется амплификацией. В результате концентрация определенных фрагментов ДНК/РНК в биологическом образце, изначально минимальная, значительно увеличивается. При исследовании копируется только необходимый для теста участок ДНК. И, конечно, дублирование происходит только в том случае, если искомый участок вирусной ДНК или РНК присутствует в исследуемом биоматериале. В случае с коронавирусом мазок для анализа берут из ротоглотки или носоглотки, поскольку в крови или в кале вирус появляется на более продвинутой стадии болезни.

Тест-система EMG — продукт совместной разработки российских и японских разработчиков, проводившейся с 2016 года, рассказывает Олег Гусев. На данный момент эти тесты включены в систему обязательного медицинского страхования в Японии.

В ближайшее время планируется производить до 2,5 млн. тестов и 1 тыс. портативных лабораторий в неделю. Сами тесты, как и многие реагенты производятся в России. Планируется, что цена на тесты EMG будет в среднем в пять раз меньше, чем на стандартные ПЦР-тесты в Европе.

Российско-японские тесты основаны на методе изотермальной молекулярной диагностики SmartAmp, превосходящем метод ПЦР по скорости работы в восемь раз, а переносная лаборатория позволяет тестировать до 20 пациентов в час, говорит Гусев.

Ключевое отличие теста EMG в том, что многие тесты, которые производятся сейчас, это тесты ИФА (имунноферментный анализ), а не ПЦР. Данные системы определяют антитела, которые организм начинает вырабатывать не ранее, чем через неделю после заражения. Российско-японская разработка позволяет получать результат уже за 30 минут, с точностью, равной почти 100%. Кроме того, тест EMG позволяет определить наличие вируса уже на самых ранних стадиях, в то время как другие системы диагностики короновируса обладают меньшей чувствительностью и не могут выявлять вирус на ранней стадии инфицирования.

Принцип технологии российско-японского теста, по сути, не отличается от классической ПЦР — это наращивание количества целевых фрагментов ДНК и их детекция. Однако в изотермической амплификации, в отличие от классической ПЦР, где необходимы циклы нагрева и охлаждения, все происходит при одной температуре. Это позволяет многократно увеличивать скорость реакции. Метод SmartAmp был изобретен более 15 лет назад (как и LAMP — другая популярная технология изотермальной амплификации, предшествующая SmartAmp). Впервые для инфекционных заболеваний эту технологию применили в 2009 году для быстрого выявления пандемического гриппа (H1N1) в Японии.

Повторные тесты необходимы при любом методе. Отрицательный тест на COVID-19 не гарантирует, что человек не заразится этим вирусом на следующий день. Поэтому, например, в японских лабораториях персонал тестируют каждые несколько дней. Повторный тест нужен и для того, чтобы подтвердить, что человек излечился.

Эта тест-система будет использоваться для диагностики COVID-19 не только в России и Японии. 40 тыс. тестов закупила Австрия, поступили заказы из других стран Европы, Ближнего Востока, и Латинской Америки. Подана заявка в Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA) для поставок в эту страну.

На данный момент в России прошли регистрацию еще три теста на коронавирус.

По некоторым данным, в Москве проводится около 700 тестов на коронавирус в сутки. В планах у московских властей увеличить этот показатель до 10 тыс. тестов в сутки, а затем довести его до 25—28 тыс. тестов ежедневно.

Новые разработки за рубежом

Компания Bosch выводит на рынок свой тест на коронавирус, который сначала будет доступен в Германии, а вскоре появится в других странах. В его основе лежит диагностический аппарат Vivalytic, который, по словам изготовителей, станет первым автоматизированным тестом на COVID-19. Тест распознает не только коронавирус, но еще шесть респираторных заболеваний, например, вирусы гриппа А и B. Во время лабораторных испытаний аппарата его точность составила 95%.

Как пишет издание ZME Science, анализ может проводиться прямо в стационаре или медицинском центре — не нужно отправлять образцы в лабораторию и ждать, пока придет ответ. Врачи смогут быстрее идентифицировать и изолировать зараженных, а пациентам не придется пребывать в неизвестности несколько дней. Тест прост в обслуживании и не требует специальной подготовки. Медперсоналу нужно только взять мазок из носа или горла пациента, нанести его на картридж, содержащий реагент, и вставить картридж в анализатор. Каждый аппарат может выполнять до десяти анализов за 24 часа.

Еще более оперативный тест на COVID-19 разработали в Великобритании. Он позволяет выявить COVID-19 всего за 30 минут. Чтобы провести его, достаточно портативного оборудования стоимостью около $120 и набора полосок для мазков из носа и горла по $5 каждая. Одновременно проходить тест могут до шести человек.

FDA в экстренном порядке одобрило сверхбыстрый тест на коронавирус, разработанный калифорнийской компанией Cepheid. С его помощью диагноз можно будет поставить всего за 45 минут. Как отмечает Business Insider, для обработки результатов теста не требуется специальное обучение. Нужен лишь доступ к системе Cepheid GeneXpert — в США их 5 тыс., а по всему миру — 23 тыс.

Начало тотального тестирования людей на COVID-19 во всем мире — хорошая новость как для людей, так и для национальных органов здравоохранения. До сих пор в мире нет четкого представления о том, сколько людей заражены коронавирусом и выявление тех, у кого он уже есть: их госпитализация или отправка на домашний карантин позволит быстрее оценить масштаб угрозы и вовремя принять правильные меры.

Что мы знаем о коронавирусе: интервью с бельгийским вирусологом

Гвидо Ванхам — бельгийский врач, вирусолог, доктор медицинских наук. В 90-е годы занимался исследованиями распространения ВИЧ и туберкулеза на базе Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, затем — в больнице Нью Малаго в Уганде. С конца 90-х участвует в поиске вакцины против ВИЧ. С 2004 по 2019 год возглавлял кафедру вирусологии в Институте тропической медицины в Антверпене. Преподает клеточную и генную терапию в Брюссельском свободном университете. Член научного комитета французского Национального агентства исследований СПИДа и Национального института здоровья США.

— Вокруг коронавируса много дискуссий и обсуждений, но вы могли бы кратко суммировать факты — что мы знаем об этом вирусе наверняка?

Но обе эпидемии спонтанно закончились. Нынешний вирус — COVID-19 или SARS Cov2 — однозначно более контагиозный (заразный. — Ред.). Он передается преимущественно воздушно-капельным путем (от человека к человеку через чихание, кашель), но также может передаваться через поверхности, которых касались зараженные люди.

Вирус распространился по всему миру, и сейчас инфекция есть в каждой стране, где налажено тестирование. В этом тоже отличие от предыдущих эпидемий: тогда ушло много времени на создание тестов, а сейчас они уже есть.

Вирус принадлежит к группе коронавирусов — название происходит от латинского слова corona — под микроскопом действительно похоже. Коронавирусы уже очень давно существуют среди людей и животных, вызывая сравнительно легкие заболевания вроде простуды. COVID-19 гораздо более агрессивен. Его симптомы в чем-то напоминают тяжелую форму гриппа, но со значительно более высоким уровнем смертности: по крайней мере, 5 % инфицированных и заболевших могут умереть. Кроме того, есть люди инфицированные, но не заболевшие — их мы не тестируем.

При этом вирус гриппа принадлежит к совершенно другой группе, поэтому ни лекарство, ни вакцина от гриппа против коронавиуса не помогут.

По своей структуре грипп и коронавирус отличаются примерно как люди от динозавров.

На данный момент у нас нет лекарства или вакцины от нового вируса.

— Мы можем предположить, почему он настолько заразен?

— Это предмет для исследования. Сейчас можно говорить, что один инфицированный COVID-19 заражает двух-трех человек, и это приводит к росту эпидемии в геометрической прогрессии. В случае с SARS такого не было. Также очевидно, что люди без симптомов могут передавать инфекцию.

— А можем ли мы предположить, почему он настолько агрессивен по отношению к пожилым людям, но практически безвреден для детей, даже новорожденных?

— Это в порядке вещей. Другие вирусы тоже часто ведут себя в организме ребенка менее агрессивно, чем в организме взрослого или пожилого человека. Детский иммунитет реагирует более адекватно — и ребенок не заболевает. А организм взрослого человека иногда реагирует чрезмерно — и человек заболевает. Кроме того, иммунная система, ослабленная хроническими заболеваниями, хуже сопротивляется. Чем старше человек, тем выше риск, но в наших больницах есть и 30-летние, и 40-летние в тяжелом состоянии. Правда, они, скорее всего, выживут, а пожилые люди в таком же состоянии могут не выжить.

Пошив медицинской одежды на фабрике в Египте. Фото: EPA

— Некоторые врачи советуют прививаться от пневмококка, чтобы снизить риск пневмонии в качестве осложнения. Это рационально?

— Я бы сказал да. Если вы привиты от пневмококка, риск развития суперинфекции снижается. Однако прививка от пневмококка не может защитить вас от самого коронавируса — только от некоторых осложнений. Кроме того, воспаление легких может быть вызвано тяжелым течением самого вируса. Но помните, вирус распространяется очень быстро. В Западной Европе люди три недели назад съездили на каникулы в Северную Италию и разнесли его по всему региону. Сейчас счет на десятки тысяч, и официальные цифры ниже реальных, потому что людей, которые болеют легко, иногда не тестируют, а просят просто сидеть дома и не заражать других.

Мы не знаем точную цифру, но я бы умножал нынешнюю на пять.

К счастью, большинство этих не диагностированных, но инфицированных болеют легко и без летальных исходов.

—Сейчас у нас нет убедительных доказательств тому, что все переболевшие люди получат иммунитет и не смогут инфицироваться повторно. Есть гипотеза, что через небольшой промежуток времени они становятся снова восприимчивы к вирусу. Поэтому мы не можем быть уверены, что групповой иммунитет будет сформирован. Это рулетка — но с точки зрения науки, конечно, интересно. Наши соседи, голландцы, решили пойти вслед за британцами в надежде, что групповой иммунитет сформируется, в то время как мы, бельгийцы, идем по пути французов и приняли довольно строгие меры, чтобы ограничить контакт между людьми.

— Это неэтично. Вполне возможно, что в конечном счете в Бельгии и Нидерландах переболеет примерно одинаковое количество людей. Но в Бельгии, во Франции мы пытаемся не допустить пика эпидемии — это необходимо, чтобы разгрузить систему. Больницы в Италии переполнены людьми — и стало невозможным качественно лечить их всех, предоставить всем необходимую помощь.

Боюсь, голландские больницы через неделю-две тоже будут переполнены, а у нас такой сценарий менее вероятен. К этому и стремится государство.

В результате в Нидерландах может погибнуть большее количество людей, потому что возникнут эти ситуации, где придется выбирать между 80-летним и 40-летним пациентом. Я в плане возраста посередине и не хотел бы через пару недель оказаться в голландской больнице.

В данный момент лучше быть чуть более осторожными, чем рисковать.

В лондонской подземке. Фото: EPA

— То есть сейчас единственный путь — сократить социальные контакты и ждать лекарства? Или ждать вакцины?

— Да. Хотя я сомневаюсь, что лекарство будет доступно в течение ближайших недель.

Более вероятный сценарий, что эпидемия продолжится и в какой-то момент пойдет на спад.

Конечно, мы смотрим на Китай, потому что, согласно официальной статистике, там прибавка — около 20 случаев в день, что очень мало для страны с миллиардом человек (по последним данным, число заболевших в Китае уже стремится к нулю. — Ред.). Все выглядит так, как будто в Китае эпидемия закончилась. Мы знаем, что китайцы приняли очень жесткие меры, практически запретив людям покидать дома. Здесь это не так, мы не заперты в домах, но социальные контакты сведены к минимуму.

— Но невозможно же оставаться дома вечно.

— И не нужно. Я сегодня выходил на улицу три раза. Мы держим дистанцию, не общаемся в группах больше трех человек — это запрещено.

Почему это важно

Революция в эволюции

— Например, вирус Эбола и вирус Марбурга — на самом деле одна и та же геморрагическая лихорадка, — пояснил он. — Их возбудитель очень похож. И вдруг у Эболы смертность 86%, а у Марбурга — 35%. Понятно, что африканский континент отличается от Европы по экономическим факторам, но дело тут еще и в возможности заражать конкретные расы.

Геном вируса, который так поспешно опубликовали китайские ученые, по словам специалистов, не дает возможности быстро опознать внутри нуклеотидной последовательности вкрапления чужеродных компонентов.

Подозрения в нецелевом использовании генома отчасти подтверждаются и научной статьей 2015 года в журнале Nature. В ней обсуждается спроектированный коронавирус летучей мыши, который может инфицировать клетки человека. Материал был опубликован в Nature Medicine 19 ноября 2015 года. Причем в число 15 авторов вошли 13 американцев и двое китайских ученых из Уханьского института вирусологии, расположенного в городе, с которого и началось распространение по миру вируса 2019-nCoV.

— Если вирус вырвется, никто не сможет предсказать траекторию (распространения), — заявил тогда Саймон Уэйн-Хобсон, вирусолог из Института Пастера в Париже.

Вирусный конструктор

— Коронавирус вполне может быть избран в качестве объекта для создания идеальной конструкции для заражения, — объяснил российский специалист по генетике вирусов, также пожелавший остаться неизвестным. — Вирус респираторный, то есть эффективно распространяется (эффективнее только вирус кори). В его геноме большое количество генов, что удобно. Он очень неприятен особой комбинацией: патоген респираторный и бессимптомный на первых этапах. У него оттянутый инкубационный период. Это самая опасная комбинация, которая может быть.

Как объяснил специалист, коронавирус берет под контроль первые фазы инфекции. Он умеет подавлять иммунный ответ на первых стадиях. Когда количество копий переваливает за определенный уровень, иммунитет срабатывает, но уже в виде системного иммунного ответа. Этот ответ такой сильный, что приводит к поражению легких.

К моменту появления симптомов вирус находится уже почти во всех клетках организма. В итоге иммунная система дает столь сильный ответ, что в легких образуется отек, их жизненный объем сокращается до минимума, и заболевшие не могут дышать.

Однако пока четких указаний на то, что вирус был создан искусственно, нет ни у одного эксперта.

Природа знает как

— Действительно, судя по исследованиям, этот тип коронавируса эффективнее заражает именно жителей Китая. Однако вызывает большие сомнения то, что он создан искусственно. В природе и так слишком много естественных возбудителей этого заболевания, — считает специалист.

— Потенциально этническая избирательность для вирусов возможна и в природе, — объяснил он. — Например, если в процессе размножения вирус будет использовать клеточные структуры, которые есть только у представителей определенной расы. Так, было высказано предположение, что для входа в клетку вирус использует рецептор на ее поверхности и у людей монголоидной расы таких рецепторов в несколько раз больше, чем у представителей других народов. В таком случае шансов заразиться и более тяжело перенести болезнь у людей с такими особенностями гораздо больше.

Пока это можно считать вполне внятным объяснением, почему большинство заболевших — именно китайцы, заметил эксперт. Но, так или иначе, любая из теорий происхождения нового коронавируса вызывает у экспертов массу вопросов. Каждая из них требует подтверждений, и пока у ученых их нет.

Поделиться сообщением в

Внешние ссылки откроются в отдельном окне

Профессор Шэньчжэньского университета Хэ Цзянькуй объявил, что ему впервые удалось создать генетически модифицированных детей. По его словам, девочки-близнецы Лулу и Нана родились несколько недель назад и, благодаря вмешательству генетиков, обладают врожденным иммунитетом к заражению ВИЧ.

Об успешно проведенном эксперименте ученый рассказал, опубликовав видео на YouTube, а затем сообщил некоторые подробности в эксклюзивном интервью агентству AP. По его словам, девочки абсолютно здоровы, но по-прежнему находятся под наблюдением китайских ученых, которые будут мониторить их состояние на протяжении ближайшего года.

"Я чувствую большую ответственность за то, чтобы не просто сделать это первым, а сделать это примером для подражания, - заявил ученый в интервью AP. - Что делать дальше, будет решать общество".

Однако независимого подтверждения этой информации нет. Эксперимент не был описан ни в одном научном журнале, где его могли бы изучить и проверить другие эксперты-генетики.

Самих новорожденных близняшек (если они существуют) и их родителей публике также не представили. Хэ утверждает, что семья пожелала сохранить анонимность и не желает общаться с журналистами.

Более того, когда журналисты TechCrunch связались с клиникой, где Хэ Цзянькую якобы одобрили проведение эксперимента, там отказались подтвердить сенсационную новость.

"Что мы можем утверждать наверняка, так это то, что процесс генетической модификации не проходил в нашей больнице. И эти дети здесь также не появлялись на свет", - заявила представитель клиники Рита Ляо.

Хэ обещает опубликовать подробности эксперимента в ближайшее время, однако свое заявление он не случайно сделал именно сейчас. Во вторник в Гонконге начинается всемирная конференция по редактированию генома, и эта новость наверняка затмит по своей важности остальную повестку.

Опасный эксперимент

Профессор Хэ Цзянькуй хорошо известен в научном мире. Несколько лет он провел в США, где сначала защитил докторскую диссертацию в престижном частном Университете Райса в Техасе, а затем два года работал в Стэнфорде. Однако после этого ученый вернулся в Китай в рамках государственной программы "План тысячи талантов".

Если сообщение китайского ученого окажется правдой, то его сенсационный эксперимент может с полным правом претендовать на звание научной новости года, если не десятилетия, так как он знаменует собой настоящий прорыв в науке и этике.

Сама технология генетического вмешательства (CRISPR) в человеческие эмбрионы не нова, однако подобные эксперименты законодательно запрещены в США и многих других развитых странах, где их приравнивают к опытам над людьми и ставят под вопрос этичность "генетического программирования" еще не рожденных детей.

Вызывают большие опасения и долгосрочные последствия подобного вмешательства в геном, так как изменения передадутся всем будущим поколениям - и неизвестно, как они отразятся на других участках ДНК.

Однако в Китае такие испытания не запрещены. В начале ноября Южный университет науки и технологий, расположенный в Шэньчжэне, объявил о наборе супружеских пар для участия в эксперименте по генетической модификации эмбрионов в ходе ЭКО.

Заявленная цель опыта - наделить эмбрион врожденным иммунитетом к ВИЧ за счет удаления участка ДНК, известного как CCR5. Известно, что люди, родившиеся без этого участка хромосомы в результате естественной мутации, не восприимчивы к заражению вирусом иммунодефицита.

Судя по опубликованным документам, клинический эксперимент получил соответствующее одобрение комитета по этике еще в марте прошлого года, так что в теории у него уже вполне могут быть успешные результаты.

Там же указано, что опыты проводились над эмбрионами в возрасте до 24 недель, однако в документах не уточняется, были ли эти беременности прерваны.

Гнев научного собщества

Во вторник в Гонконге открывается Второй международный саммит по редактированию генома. Основной вопрос, на который должны ответить эксперты, состоит именно в том, пришло ли время человечеству вмешиваться в собственный генетический код и, если да, то каким образом это нужно делать.

Настроения накануне встречи весьма неоднозначные. Большинство экспертов-генетиков сомневается в этичности и целесообразности редактирования ДНК человеческих эмбрионов, поскольку любые изменения будут унаследованы всеми потомками родившегося ребенка - с самыми непредсказуемыми последствиями этого шага.

Судя по всему, китайские ученые решили не дожидаться решения международного сообщества и начать эксперименты в одностороннем порядке. Хэ Цзянькуй поставил организаторов саммита перед фактом, сообщив о рождении генетически модифицированных близняшек за день до начала конференции.

Хотя сама заявленная цель эксперимента - врожденный иммунитет к ВИЧ - звучит вполне благородно, научное сообщество восприняло сенсационную новость весьма неоднозначно.

Во-первых, ученых возмутил сам факт несанкционированного проведения генетического опыта, весьма сомнительного с этической точки зрения. Во-вторых, им не понравилось, что Хэ первым делом сообщил о результатах своего эксперимента прессе, а не опубликовал работу в научном журнале.

И в третьих, некоторые эксперты отмечают, что похожие исследования по изменению гена CCR5 уже проводят на врослых пациентах, зараженных ВИЧ, - и не было никакой необходимости проводить опыты на эмбрионах.

"Это немыслимый эксперимент на людях, который не имеет никакого морального или этического обоснования", - заявил AP профессор Пенсильванского университета и редактор генетического журнала Киран Мусунуру.

"Сообщения о рождении первых генетически модифицированных детей вызывают огромное беспокойство, - цитирует Science Аlert признанного эксперта в этой области Ханну Браун из Австралии. - Последствия подобного поведения "исследователей-ковбоев" рискует навредить и так натянутым отношениям между наукой и обществом.

Однако другой влиятельный эксперт в области генетики, Гарвардского университета Джордж Чёрч, выступил в защиту китайских ученых, назвав их эксперимент обоснованным.

Читайте также: