Сокращение строптивого: ученые быстрее отследят мутации SARS-CoV-2
Быстрый и недорогой способ контролировать мутации коронавируса предложили в ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора. Специалисты рекомендуют для определенных задач не расшифровывать геном вируса целиком, как это делают сейчас, а «прочитать» только ту его часть, мутации в которой влияют на важные эпидемиологические свойства SARS-CoV-2. Такой подход позволит в 10 раз снизить расходы на исследования и в два раза увеличит их скорость. Оперативный мониторинг мутаций даст возможность быстро выявлять превалирующий на определенной территории штамм вируса и выбирать наиболее эффективный способ противодействия.
Внимание на главном
Специалисты ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора предложили быстрый и недорогой метод контроля за мутациями коронавируса, который может стать альтернативой более сложной процедуре полной расшифровки генома, применяемой сейчас для мониторинга за мутациями и штаммами. Они предлагают «прочитывать» только его «важную» часть и использовать для этого целенаправленное высокопроизводительное секвенирование гена, кодирующего S-гликопротеин SARS-CoV-2. Исследования показали, что подавляющая часть мутаций, которые влияют на свойства коронавируса, происходит именно в этом участке генома. Ученые подобрали набор праймеров (фрагментов нуклеиновой кислоты, необходимых для расшифровки конкретных генов), использование которых позволит избежать лишних лабораторных процедур и сэкономить время.
— Метод целевого секвенирования отдельных фрагментов гена S-белка позволяет сократить расходы на пробоподготовку и расшифровку примерно в 10 раз по сравнению с полногеномным «прочтением» коронавируса, — рассказал «Известиям» один из авторов исследования, руководитель научной группы разработки новых методов диагностики заболеваний человека ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Камиль Хафизов. — В два раза возрастает и скорость исследований, в том числе за счет того, что этот метод дает существенно меньше «выбраковки» биологического материала, то есть больший процент проб проходит все стадии исследования и доходит до получения непосредственно самой геномной последовательности.
Мутации коронавируса происходят непрерывно, но к появлению новых штаммов и изменению свойств SARS-CoV-2, определяющих дальнейшее развитие пандемии, приводят только некоторые из них. Сосредоточены они преимущественно в одном участке генома, который кодирует S-белок. Например, южноафриканский и бразильский варианты содержат мутацию E484K в S-белке, которая снижает эффективность антител против них. В штаммах «Альфа», «Бета» и «Гамма» в S-белке обнаружена мутация N501Y, которая увеличивает заразность вируса. Так называемые сибирский и северо-западный штаммы, распространившееся в России, также имеют мутации в S-белке.
Полное секвенирование генов остается наиболее надежным и точным методом анализа. Однако он требует больших финансовых и временных затрат. Другой альтернативный и недорогой подход — использование специализированных тестов на базе ПЦР для выявления конкретных мутаций, которые дают возможность определять, каким именно штаммом заразился пациент. Но вирус быстро мутирует, появляются и новые изменения в геноме, и, как показал опыт последних месяцев, такие тесты довольно быстро устаревают. Пока разрабатываешь тест на один штамм, рядом появляется важная мутация, которая придает вирусу новые свойства. По мнению ученых, для оперативного эпидемиологического контроля в определенных случаях имеет смысл использовать промежуточный вариант — ограничиться расшифровкой фрагментов гена S-гликопротеина. Такой подход позволит быстро определить превалирующий на определенной территории штамм и подобрать оптимальный способ борьбы с ним.
С использованием подготовленного набора праймеров ученые проанализировали геномные последовательности у 579 инфицированных коронавирусом жителей Москвы и области с февраля по июнь 2021 года. Пробы участников были взяты с помощью мазков из носоглотки и с их согласия доставлены в ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора. Результаты анализа показали, что уже в конце мая распространенность штамма «Дельта» в столичном регионе, по предварительным оценкам, достигла 60–70%, что совпадает с официальными данными, опубликованными руководством города в июне.
Исследования показали, как начиная с апреля вирусы с мутациями E484K, S494P и N501Y, характерными для южноафриканского и бразильского штаммов, были вытеснены вирусами с изменениями K417N, L452R и T478K, типичными для штамма «Дельта». Таким образом, ученым удалось подтвердить, что небольшого набора праймеров и последующей расшифровки соответствующих им генов достаточно, чтобы обнаружить практически все значимые мутации в S-белке.
Анализ верхнего уровня
Менее 600 проб — это слишком маленькая выборка для такого исследования, особенно если учесть, что расшифровывается не весь геном, а только его часть, уверен заведующий лабораторией геномной инженерии МФТИ Павел Волчков. По его мнению, в таком случае имело бы смысл сопоставить результаты секвенирования S-белка с результатами полной расшифровки генома на такой же выборке и сравнить их между собой.
— При этом изучения мутаций в геноме S-белка должно быть достаточно, чтобы сказать, с каким штаммом мы имеем дело. Этот метод подходит для эпидемиологического анализа верхнего уровня, — пояснил специалист.
По мнению директора Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии КФУ Альберта Ризванова, метод, предложенный Институтом эпидемиологии, будет полезно внедрить не только в научную, но и в медицинскую практику. Используемые сейчас в медицинских лабораториях ПЦР-тесты могут определить только наличие или отсутствие коронавируса, но не дают данных о том, к какому штамму он относится. Предложенный метод можно использовать для расшифровки участка генома в S-белке, который важен для оценки инфекционности вируса. Такой подход более информативен, чем стандартные ПЦР-тесты, но дешевле, чем полногеномное секвенирование, считает эксперт.
— На данный момент реактивы, разработанные в ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, не имеют медицинского регистрационного удостоверения, а значит, могут быть использованы только как научный тест, — сказал Альберт Ризванов. — Чтобы внедрить его в клиническую практику, нужно либо получить регистрацию, либо использовать имеющиеся научные данные для разработки стандартных ПЦР-тестов на определенные штаммы.
Количество мутаций коронавируса продолжает увеличиваться. Метод частичной расшифровки генома позволяет быстро и без дополнительных финансовых затрат фиксировать, как они распространяются по стране, что необходимо для эффективного противодействия пандемии. Поэтому он имеет все шансы быть востребованным специалистами.
По данным федерального штаба на 25 июня, за сутки в России выявлено 24 072 новых случая COVID-19. Общее число заболевших за всю эпидемию в стране превысило 6,1 млн человек, умерших — 153 тыс.
