Один COVID и 200 гриппов

Почему коронавирус никогда не догонит грипп по скорости мутаций

Сезон прививок от гриппа уже начался, а от COVID-19, хочется верить, скоро начнется. И сама собой родилась аналогия. Раз грипп все время меняется и вакцина работает в лучшем случае год, что-то похожее будет и с коронавирусом. Но сразу несколько свойств гриппа делают его исключением в мире вирусов. SARS-CoV-2 устроен иначе.

Все живые существа мутируют. Несколько лет назад исследователи оценили скорость мутации человека, изучив геном десятка поколений одной семьи. У них получилось примерно 100–200 мутаций на поколение (подробности здесь). Есть другие оценки, порядок чисел там тот же. Но само по себе количество мутаций еще ни о чем не говорит. Большинство из них никак или почти никак не влияют на жизнь организма. Некоторые вредны: вызывают генетические заболевания. Только крошечный процент мутаций может привести к возникновению какого-то полезного признака.

Вирусы из-за быстрой смены поколений мутируют быстрее людей, но во многом похожи на нас: им тоже большинство мутаций не приносят ничего хорошего. У вирусов, хоть они и на грани живого с неживым, свои генетические заболевания. Лишь небольшой процент изменений вирусу полезен – может сделать его более умелым при атаке чьего-то организма.

За год жизни в человеческом обществе у коронавируса возникло восемь крупных подвидов и множество мелких разновидностей (здесь хорошо представлено родословное древо и ареалы их распространения). Но они все еще настолько похожи друг на друга, что иммунитет к одному подвиду защищает и от других.

– Коронавирус мутирует очень медленно, – говорит инфекционист из ГКБ №40 (она же «Коммунарка») Дмитрий Трощанский, – иначе за год появились бы гораздо более серьезные изменения.

Предсказывать скорость мутаций одного вируса на основе данных о другом, более известном, нет большого смысла: у разных вирусов она различается в десятки миллионов раз. Среди самых стабильных – семейство герпесвирусов. А один из главных любителей перемен – ВИЧ. Благодаря этому свойству он за несколько месяцев может приспособиться практически к любому лекарству. Именно поэтому его лечат комбинацией из трех или даже четырех препаратов, объясняет Трощанский: чтобы выработать резистентность сразу к трем, ВИЧ нужно больше пяти лет.

Грипп тоже среди самых изменчивых. В этом ему помогает несколько удивительных свойств.

Свадьба неживых

Гриппов, собственно говоря, четыре: гриппы A, B, C и D. Эпидемии могут вызывать первые два из них, а главную опасность для человека представляет грипп A. Грипп А – большая семья болезней. Как люди именами и отчествами, члены этого семейства отличаются друг от друга разновидностями двух белков – гемагглютинина и нейраминидазы. Эти белки обозначаются буквами H и N и цифрами при них. Гемагглютинин помогает вирусу прикрепиться к клетке, в которую тот собирается проникнуть. Десять лет назад в большой лекции о гриппе, прочитанной в Политехническом музее, известный вирусолог Николай Каверин (сын автора «Двух капитанов») говорил о 16 разных гемагглютининах. Сейчас известно 18. Нейраминидаза отвечает за выход размножившегося вируса из клетки. Каверин говорил о девяти нейраминидазах, сейчас их известно 11.

Комбинация имени и отчества дает 198 (18 × 11) разных вариантов гриппа А. Все они есть в природе, и каждый со временем мутирует. В прошлом году очень активен был H3N2. Знаменитая «испанка» – это H1N1. Так называемый свиной грипп – тоже H1N1, но уже в новом обличье.

Защищаться от почти 200 похожих друг на друга болезней посложнее, чем от одной. А самое неприятное в том, что все эти без малого 200 гриппов могут между собой скрещиваться.

Вирусу нужно попасть в клетку животного, использовать ее ресурсы, чтобы самого себя там размножить, и выбраться обратно.

Внутри клетки вирус распадается на части. Детали, из которых он состоит, размножаются по отдельности, а новые вирусы, условные дети, сами себя собирают из готовых элементов. Секрет гриппа в его геноме, который состоит из восьми отдельных кусочков, каждый из которых размножается отдельно от других. «Если два вируса гриппа разных вариантов заражают одну клетку, получается набор сегментов, а потом <...> в одну вирусную частицу могут попасть сегменты, происходящие от разных вирусов – как мы говорим, разных вирусов-родителей», – рассказывал Каверин. Так что даже вирусологи используют это слово. Хоть вирусы не принято относить к живым организмам, потому что у них нет ни собственного обмена веществ, ни клеточного строения, все это, согласитесь, очень напоминает спаривание и размножение вполне себе живых существ – каждый из родителей дает ребенку что-то свое.

Потомство двух штаммов может существенно отличаться от обоих предков. Гораздо больше, чем если бы это были обычные мутации.

Для птиц и зверей

– Вирус гриппа – уникальная штука. Он поражает и млекопитающих, и птиц. Другие вирусы гораздо более избирательны, – говорит Трощанский.

Универсальность помогает штамму гриппа легче выжить, когда очередная эпидемия сходит на нет. Он может прозябать среди людей, выискивая тех, у кого еще нет к нему иммунитета, или временно переселиться – и это бывает очень часто – в птиц (птицы не чихают, у них грипп поражает пищеварительный тракт). Когда снова появятся люди без иммунитета, штамм может вернуться обратно.

Разные виды гриппа любят разных животных. Например, H4N6 предпочитает птиц, хотя может подстроиться и под кого-то другого. Когда скрещиваются гриппы, «настроенные» на разных животных, это особенно опасно. Каверин вспоминает пандемию 1968 года: у того вируса шесть кусочков генома были как у человеческих гриппов, а два, скорее всего, достались ему от какого-то из птичьих.

Все это отчасти напоминает «мышино-панголиновую» теорию происхождения COVID-19. Но то, что для коронавируса исключение, для вируса гриппа – нередкая история.

Двойная эпидемия

Насколько спасает от всех этих многочисленных гриппов прививка? В 2012 году ученые провели гигантскую работу – изучили и оценили исследования на тему эффективности вакцин от гриппа за последние 45 лет. Те, которые они сочли качественными, показали эффективность на уровне около 60%. Если, условно говоря, на вашей улице вообще никто не прививался и за время осенней вспышки гриппом заболели 100 человек, то на соседней улице, где живет столько же народу, но привились все, больных будет на 60% меньше – 40 человек.

И это в лучшем случае. Вакцинация от гриппа отчасти рулетка. Невозможно точно знать, из какого варианта гриппа разовьется эпидемия.

– Центры компетенции во всех странах ведут мониторинг эпидемий и штаммов, строят математические модели и на основе этого предсказывают, какой из гриппов вызовет следующую эпидемию, – объясняет Трощанский. – Сейчас угадывать легче, вакцины 3–4-валентные, то есть защищают сразу от 3–4 разных типов гриппа.

Но примерно раз в десять лет предсказать не удается, и тогда смысла в вакцинации не много. Например, в США эффективность вакцинации от гриппа в 2014 году составила 18%, а в 2004-м – всего 10%: не угадали.

Пока исследователи в основном сходятся на том, что вакцине от COVID «гриппозные» проблемы не грозят – все время переделывать и подстраивать ее под существующий штамм коронавируса не придется. Но грипп взаимодействует с COVID другим образом.

Возможно, в обычные, не пандемические времена прививаться от гриппа должны не все, а только группа риска. В частности, так называемые возрастные люди: для людей от 50 до 64 лет, заболевших гриппом, вероятность умереть от него в десять раз выше, чем для более молодых. А у группы 65+ вероятность смерти увеличивается еще на порядок.

Но сейчас соотношения могут непредсказуемо поменяться. Две эпидемии одновременно, гриппозная и ковидная, повышают опасность друг друга.

– Сейчас прививаться от гриппа должны все, – считает Трощанский. – Есть вероятность заболеть сразу и гриппом, и ковидом. И даже если болезни не совпадут по времени, организму, ослабленному предыдущей инфекцией, будет намного сложнее сопротивляться новой.