Федеральное государственное
бюджетное учреждение науки
450054 г. Уфа, проспект Октября, 71
тел: +7 (347) 235-55-60
 УФИМСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИИ
УФИЦ РАН
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Про коронавирусы

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ «БЭКГРАУНД»

Одиннадцатого марта 2020 года [1] «…будучи глубоко обеспокоенной как пугающими показателями распространения и тяжести заболевания, так и тревожными масштабами бездействия, ВОЗ пришла к выводу о том, что вспышку COVID-19 можно охарактеризовать как пандемию». Нам же, еще в начале марта казалось, что это все у «них», а не у «нас». Но в конце марте COVID-19 или, как теперь правильнее писать, SARS-CoV-2 был завезен в Россию, и события в стране стали стремительно развиваться: закрытие границ, помещение людей на карантин, самоизоляция и прочее. Статистика заражений на начало мая пугающая: более 3 млн. в мире (с 7,3% смертности) и более 100 тысяч (около 1% смертности) в России. Коронавирус сейчас в топе всех новостных лент, как обывательских, так и научных. Только по запросу ключевого слова «SARS-CoV-2» Sci-Finder https://scifinder.cas.org/ предоставляет более 9 тысяч различных публикаций. Но давайте по порядку: разберемся, что же представляет из себя SARS-CoV-2, откуда взялась «чума XXI века», и как мы, ученые, можем с этим бороться.

SARSCoV2
Рисунок 1 Трансмиссионная электронная микрофотография вирионов SARS-CoV-2 с коронами (материал из Википедии).

 

КОРОНАВИРУСЫ

Коронавирусы (CoV), широко распространенные РНК вирусы, поражают млекопитающих и птиц относятся к подсемейству Coronavirinae, которое образует вместе с подсемейством Torovirinae семейство вирусов Coronaviridae в пределах отряда Nidovirales [1-3]. Название происходит от латинского слова «Corona» корона, так как пепломеры представителей рода Coronavirus создают вокруг оболочки вириона на ЭМ-фотографии с негативным контрастом, выраженное обрамление, подобно зубцам короны (рисунок 1). Достаточно большое семейство коронавирусов подразделяют на четыре рода альфа, бета, гама- и дельта-коронавирусы. Альфа- и бета-семейства поражают млекопитающих, в то время как гамма- и дельта-коронавирусы поражают в основном птиц [3]. Человеческие коронавирусы (HCoV) известны уже с 1965 года, когда они впервые были выявлены у человека, страдающего симптомами простуды [3]. Однако в начале XXI века, появились новые HCoV, которые могут вызвать тяжелую пневмонию: SARS-CoV (тяжелый острый респираторный синдром коронавируса), MERS-CoV (ближневосточный респираторный синдром коронавируса) и, наконец, новая уханьская хворь SARS-CoV-2 (или COVID-19). SARS-CoV появился в китайской провинции Гуандун в 2002 году, с последующим распространением во всем мире [4]. SARS-CoV отличился 8096 случаями заболевания в 29 странах мира, среди которых 810 с летальным исходом (9,6%) [5]. В 2012 году MERS-CoV появился на Аравийском полуострове [4]. Вспышки этого заболевания были зарегистрированы в 24 странах мира, и к середине 2015 года было зарегистрировано более 1000 случав, среди которых 400 с летальным исходом [6]. Общее количество зараженных MERS-CoV по данным ВОЗ составляло 2509 случаев (862 со смертельным исходом, что составляет 34% смертности). Другими словами [3], коронавирусы представляют серьезную угрозу для здоровья животных и человека.
Вирион коронавируса имеет сфероидную форму размером 80-200 нм с липидной оболочной. В оболочку вириона заключен нуклеокапсид (рибонуклеопротеин), который содержит вирусный геном. Коронавирусы состоят из канонического набора четырех основных структурных белков: гликопротеина или белков шипа (S), мембраны (M) и оболочки (E), находящихся в оболочке мембраны, белка нуклеокапсида (N), который обнаружен в рибонуклеопротеинах [2]. Поверхностный белок S, состоящий из тримеров, относится к гибридным белкам слияния I-го типа.


SarsLifeCycle
Рисунок 2 Жизненный цикл коронавируса

Основная функция поверхностного белка – это взаимодействие с клетками-хозяина на ранних стадиях заражения, в некоторых случаях данный белок вызывает клеточное слияние на поздних сроках инфекции [2,3]. Связывание S-белка с клеточным рецептором вызывает эндоцитоз вирионов (рисунок 2). Далее происходит активация гликопротеина внутри эндосомы, с последующим слиянием вирусной и клеточной мембран и высвобождением содержимого вириона в цитоплазму клетки. Следующим событием является трансляция гена из геномной РНК, синтез вирусной РНК, вирусных трансмембранных белков, которые продвигаются к месту сборки вириона в эндоплазматическом ретикулуме. Потомства вириона экспортируются из инфицированных клеток к плазматической мембране и выделяются посредством экзоцитоза.

ИСТОЧНИКИ ИНФЕКЦИИ И «НУЛЕВОЙ» ПАЦИЕНТ

Вероятнее всего [7, 8], источником нового SARS-CoV-2, как и предшествующих SARS-CoV и MERS-CoV, являются летучие мыши. Другие животные, такие как пальмовые циветты, верблюды, и, возможно, ящерицы, играют роль промежуточного звена, при передаче вируса к человеку. Предполагается, что новый вирус появился и распространился на рынке живых морепродуктов и диких животных в Ухане, где зарегистрировали первые случаи болезни [8]. Вероятно, «нулевой» пациент появился в декабре 2019 года. Согласно [9] первым человеком, у которого подтвердился коронавирус, была женщина, продававшая креветки на рынке морепродуктов «Хуанань» в Ухане.
Для любителей теории заговора, в сети есть упоминания о том, что SARS-CoV-2 был создан искусственно. Например, Fox News от 16 апреля заявляет, что заражение «нулевого пациента» произошло в лаборатории Уханьского института вирусологии [10]. Кроме того, «подогревает» интерес и статья в Известиях от 23 марта [11], приводящая «новые» факты доказательства искусственного происхождения вируса. Однако большинство специалистов склоняются, к тому, что появление нового вируса SARS-CoV-2 является естественным эволюционным процессом [13].


WildMarket
Рисунок 3 «Дикие» рынки в Китае. Фотография с портала BBC NEWS (https://www.bbc.com/russian/news-51327107)

 

Тем более, история уже знакома с вирусом атипичной пневмонии, который появился в результате резкой экспансии продовольственных рынков Китая с невообразимым разнообразием живого товара [13]. На «диких» рынках Китая различные животные содержатся в непосредственной близости друг к другу, в то время, как в дикой природе они, как правило, не сталкиваются. Это одна наиболее вероятных причин, возникновения вируса (рисунок 3).

СИМПТОМЫ И ОСЛОЖНЕНИЯ

Согласно ВОЗ [14], основные симптомы заболевания схожи с сезонным ОРВИ: высокая температура, утомляемость и сухой кашель. Симптомы появляются постепенно и могут носить слабо выраженный характер. Отмечается также, что у некоторых инфицированных не возникает каких-либо выраженных симптомов болезни. Более 80% инфицированных выздоравливают без специфического медицинского вмешательства. В одном из шести случаев болезни может возникать тяжелая симптоматика с развитием острой дыхательной недостаточности.
Хотя COVID-19 является преимущественно респираторным заболеванием, в тяжелых случаях он может вызвать почечную и полиорганную недостаточность [15]. Кроме того в [16] упоминается, что у ряда пациентов наблюдались неврологические признаки. Предполагается, что коронавирусы могут проникать в ЦНС человека.

ВАКЦИНАЦИЯ ИЛИ ХЕМИОТЕРАПИЯ

Восемнадцатого марта 2020 года «ВОЗ совместно с партнерами объявляет о старте клинического исследования Solidarity – международного клинического исследования, направленного на сбор надежных данных со всего мира в целях поиска наиболее эффективного лекарственного средства для пациентов с COVID-19.» Десятки существующих соединений, используемых для лечения различных заболеваний (например, тоцилизумаб, хлорохин, ремдесивир и прочее), рассматривались как потенциальные лекарственные препараты для лечения SARS-CoV-2. Согласно временным методическим рекомендациям по профилактике, диагностике и лечению новой коронавирусной инфекции от 8 апреля 2020 года, выпущенной Министерством Здравоохранения РФ, рекомендуется использовать ряд этиотропных препаратов в комбинации [17]. К ним относят хлорохин, гидроксихлорохин, лопинавир+ритонавир, азитромицин (в комбинации с гидроксилорохином), препараты интерферонов. Кроме того, отмечается, что на стадии клинических испытаний пациентов с COVID-19 используются умифеновир, ремдесивир, фавипиравир. Однако пока достоверные данные, подтверждающие эффективность вышеперечисленных лекарств отсутствует [7].
Другими словами, в настоящее время нет лекарств или вакцин для лечения COVID-19 (SARS-CoV-2), и значительное число смертей зарегистрировано в основном у пожилых пациентов с сопутствующей патологией. Единственная эффективная мера противодействия распространению COVID-19 включает изоляцию населения, карантин инфицированных людей, приостановку большинства коммерческих операций, а также интенсивную клиническую терапию для пациентов с тяжелыми симптомами [7].

ЛИТЕРАТУРА

1. COVID-19 — хронология действий ВОЗ https://www.who.int/ru/news-room/detail/27-04-2020-who-timeline---covid-19
2. P.S. Masters, S. Perlman. Chapter 28. Coronaviridae. Fields Virology. Edit.by D.M. Knipe, P.M. Howley. 2013. LIPPINCOTT WILLIAMS & WILKINS, a WOLTERS KLUWER Philadelphia, PA 19103 USA 825-826.
3. Activation of Viruses by Host Proteases pp 71-98| Priming Time: How Cellular Proteases Arm Coronavirus Spike Proteins Markus Hoffmann Heike Hofmann-Winkler Stefan Pöhlmann
4. Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein Alexandra C. Walls, Young-Jun Park, M. Alejandra Tortorici, Abigail Wall, Andrew T. McGuire, and David Veesler (Walls et al., 2020, Cell 180, 281–292)
5. 2002–2004 SARS outbreak From Wikipedia, the free encyclopedia https://en.wikipedia.org/wiki/2002%E2%80%932004_SARS_outbreak
6. 2012 Middle East respiratory syndrome coronavirus outbreak From Wikipedia, the free encyclopedia https://en.wikipedia.org/wiki/2012_Middle_East_respiratory_syndrome_coronavirus_outbreak
7. M. Mori, C. Capasso, F. Carta, W. Donald, C.T. Supuran A deadly spillover: SARS-CoV-2 outbreak Journal Expert Opinion on Therapeutic Patents, DOI: 10.1080/13543776.2020.1760838
8. E. Callaway, D. Cyranoski Why snakes probably aren’t spreading the new China virus Nature. News. https://www.nature.com/articles/d41586-020-00180-8
9. СМИ сообщили детали о первом подтвержденном случае коронавируса в Ухане 26 марта РБК: https://www.rbc.ru/rbcfreenews/5e7c54839a79475a102715ee
10. Fox News сообщил о заражении «нулевого пациента» в лаборатории Уханя РБК: https://www.rbc.ru/society/16/04/2020/5e97cb3e9a79479d8c7d6f29
11. Дело вирусологов: новые факты о лабораторном происхождении источника COVID-19 Известия. Наука. https://iz.ru/990058/anna-urmantceva/delo-virusologov-novye-fakty-o-laboratornom-proiskhozhdenii-istochnika-covid-19
12. «Это патологический бред» Интервью вирусолога Евгения Кунина, которое нужно отправить всем, кто думает, что коронавирус создан искусственно Meduza https://meduza.io/feature/2020/05/01/eto-patologicheskiy-bred
13. С. Шах. Пандемия: Всемирная история смертельных вирусов. Альпина Диджитал, 2016. 380 с.
14. Вопросы и ответы о коронавирусной инфекции COVID-19. https://www.who.int/ru/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/advice-for-public/q-a-coronaviruses
15. D. Banerjee, J. Popoola, S. Shah, I. Chis Ster, V.M. Quan, Planish COVID-19 infection in kidney transplant recipients Kidney International, 2020, Corrected Proof DOI: 10.1016/j.kint.2020.03.018
16. R. Yashavantha, C. Jayabaskaran, The emergence of a novel coronavirus (SARS-CoV-2) disease and their neuroinvasive propensity may affect in COVID-19 patients. J. Med. Virol., 2020, DOI: 10.1002/jmv.25918.
17. Временные методические рекомендации : профилактика, диагностика и лечение новой короновирусной инфекции (COVID-19). МО РФ. Версия 5 от 8 апреля 2020 г. стопкоронавирус.рф/ai/doc/114/attach/vremennie_mr_COVID-19_versiya_5.pdf

ИНТЕРЕСНЫЕ ССЫЛКИ

Помимо списка литературы, указанного выше, на самоизоляции рекомендуем почитать и посмотреть следующее:
Во-первых, обязательно прочтите шикарную статью «Компьютерные технологии против коронавируса: первые результаты», в которой авторы рассказывают про SARS-CoV-2, и как можно с ним бороться с помощью компьютерного дизайна.
Во-вторых, в рамках XXVII Российского национального конгресса «Человек и лекарство» в режиме он-лайн проходит XXVI симпозиум «Биоинформатика и компьютерное конструирование лекарств». Одна из секций, посвящена компьютерным подходам к борьбе с COVID-19. Здесь собраны интересные статьи и доклады.
В-третьих, в качестве научно-популярного чтения, рекомендую прочесть книгу журналистки С. Шах «Пандемия: Всемирная история смертельных вирусов», 2016 г., 380 с. Согласно ЛитРес: «Книга глубоко исследует вопросы непростой науки, странной политики и запутанной истории одного из самых страшных в мире заболеваний, предостерегая о возможном будущем, которое нельзя игнорировать.»
На «злобу дня» фильм «Заражение», 2011 года, в котором международная организация врачей совместно с Центром по контролю и профилактике заболеваний США пытается помешать распространению смертельного вируса.
Ну, и наконец, исключительно для поднятия настроения посмотрите: https://youtu.be/D0oXjQNgj98 и https://youtu.be/6fzrGwP_Ptc. Прошу не рассматривать данные видео, как пропаганду алкоголизма.

А ЧТО У НАС В ИНСТИТУТЕ?

 

С коронавирусом борются ученые всего мира. И мы стараемся так же быть в теме. В лаборатории биоорганической химии и катализа разрабатываются производные глицирризиновой кислоты как ингибиторы нового коронавируса SARS-CoV-2. А в лаборатории химической физики с помощью методов молекулярного моделирования производят поиск потенциальных ингибиторов гликопротеина, поверхностного белка, ответственного за проникновение в клетку и слияния вирусной и клеточной мембран. Основная идея таких исследований, заключается в схожести механизмов слияния поверхностных белков I типа, к которым относят гликопротеин SARS-CoV-2, гемагглютинин вируса гриппа А, ВИЧ и ряда филовирусов.

 

Материал подготовлен: Борисевич София Станиславовна, к.х.н., с.н.с.
(лаборатория химической физики УфИХ РАН)

 


Copyright © 2015.

Яндекс.Метрика