«У этого вируса много секретов»: почему коронавирусы пока что останутся загадкой для ученых?
В 2016 году в отделение скорой помощи больницы Hygeia в Афинах доставили 45-летнюю учительницу. Для человека, который никогда не курил и не имел серьезных проблем со здоровьем, у нее были странные симптомы: сухой кашель, сильная головная боль и температура, превышающая 39,4 ºС. Врач скорой помощи при прослушивании выявил хрипы в нижней части левого легкого пациентки. Рентгеновский снимок грудной клетки подтвердил наличие очагов поражения в легких.
Врачи пришли к выводу, что у пациентки развилась бактериальная пневмония, и назначили ей курс антибиотиков. Но в течение следующих двух дней женщине стало лишь хуже, а лаборатория сообщила, что тест на бактериальную пневмонию дал отрицательный результат. Когда у женщины начались проблемы с дыханием, ее подключили к аппарату искусственной вентиляции легких. Ей также назначили новый курс лекарств и взяли анализы на разнообразные потенциальные возбудители инфекции дыхательных путей — от различных штаммов вируса гриппа до легионелл, палочки коклюша и других патогенов, вызывающих респираторные заболевания. Результаты всех этих тестов тоже оказались отрицательными. Анализы также подтвердили, что это не атипичная пневмония (SARS) и не ближневосточный респираторный синдром (MERS).
«Человек задыхается»: как убивает COVID-19, единственный способ его остановить и российский сценарий
Лишь один тест показал положительный результат. Это так удивило врачей, что они провели анализ повторно, однако результат остался неизменным. У пациентки оказалась хорошо знакомая, но все же остающаяся загадочной болезнь — респираторная вирусная инфекция, вызываемая коронавирусом HCoV-229E. За этой комбинацией букв и цифр скрывается первый известный ученым коронавирус, способный передаваться человеку.
В начале 1960-х годов тяжелое состояние греческой учительницы могло бы озадачить исследователей, которые открыли коронавирус HCoV-229E. Это связано с тем, что на самом деле они изначально проводили свое исследование, чтобы найти возбудителя обычной простуды. В то время ученые уже разработали методы выделения некоторых вирусов, но многие штаммы были недостаточно изучены. Примерно у 35% людей простуду вызывали вирусы, которые ученые не могли идентифицировать.
Это стало вызовом для Дороти Хамре из Чикагского университета. Она погрузилась в изучение культур тканей простуженных студентов и в 1965 году обнаружила новый вид вируса, который позднее стал известен под названием HCoV-229E.
Экономика военного времени. Как пандемия 2020 года изменит мир
В то же самое время в Великобритании группа ученых под руководством доктора Дэвида Тиррелла вела аналогичное исследование с целью более обстоятельно изучить причины возникновения простуды. Им также удалось выделить новый тип вируса. Когда ученые исследовали его под электронным микроскопом, они обнаружили, что он имеет сходство с вирусом, выделенным еще в 1930-х годах из тканей страдающих бронхитом куриц. Это был коронавирус. Ученым впервые удалось доказать, что он может передаваться человеку.
«Вирусы животных всегда были очень важны», — говорит доктор Кен Макинтош из Гарвардской медицинской школы. «У пернатых встречается птичий инфекционный бронхит. Это представляет собой большую угрозу для коммерческого птицеводства. Поэтому вакцины доступны — их наличие очень важно для отрасли», — рассказывает ученый.
В работе ученых Тиррелла особый интерес представляют их методы. Сегодня биологические исследования проводятся в условиях строгой изоляции и при соблюдении всех процедур техники безопасности. Однако более полувека назад все было совсем по-другому. Чтобы убедиться в том, что выделенный ими вирус изначально не присутствовал в тканях, в которых они планировали его культивировать, ученые пошли на необычный шаг. «Они поместили образцы среды в носоглотку 113 подопытным, добровольно согласившимся на участие в эксперименте. В конце концов только один из них заболел простудой. Эксперимент помог внести ясность», — описывал результаты исследований журналист одной из современных газет.
Параллельно с Хамре и Тирреллом причины простуды искали научные сотрудники Национального института здоровья США. «Это было независимое исследование», — подчеркивает принимавший в нем участие доктор Кен Макинтош, намекая на то, что к тому времени ни Хамре, ни британцы еще не успели опубликовать результаты своих изысканий. Его команда обнаружила HCoV-OC43 — еще один коронавирус, который может передаваться человеку и до сих пор вызывает у людей респираторные инфекции.
Термин «коронавирус» был придуман лишь в 1968 году. Это название напрямую связано со строением вируса, поскольку под микроскопом его шиповидные отростки напоминают солнечную корону — внешние слои атмосферы Солнца.
Открытие новых коронавирусов типа HCoV-229E и HCoV-OC43 вызвало большой интерес в средствах массовой информации. Автор одной из статей, посвященных этой теме, даже сделал смелое заявление о том, что «науке удалось утроить свои шансы на победу в борьбе с простудой». Тем не менее, доктор Макинтош вспоминает, что научное сообщество не уделяло активного внимания исследованию коронавирусов до тех пор, пока в 2003 году в Китае не началась вспышка атипичной пневмонии, также известной под названием тяжелый острый респираторный синдром. Поскольку у людей, заразившихся коронавирусами HCoV-229E и HCoV-OC43, болезнь протекала относительно легко, врачи лечили их примерно так же, как людей с простудой, вызванной другими вирусами. Они прописывали пациентам жаропонижающие препараты и средства от кашля, а также рекомендовали почаще пить куриный бульон.
Вспышка атипичной пневмонии, которая началась в Китае и в конечном итоге охватила 29 стран, была вызвана уже другим штаммом коронавируса, получившим название SARS-CoV-1. В мире было зафиксировано 8096 подтвержденных случаев заболевания, из них 774 — с летальным исходом. Из-за необычайно высокого уровня смертности ученые решили вновь изучить это семейство вирусов. «Когда началась вспышка SARS-CoV-1, все вдруг вспомнили о коронавирусах. Были обнаружены новые штаммы. Кроме того, их стали изучать гораздо тщательнее, в том числе и с точки зрения структуры», — вспоминает доктор Макинтош.
С тех пор ученые обнаружили еще два штамма коронавируса, которые считают возбудителями простуды. Они получили названия HCoV-NL63 и HCoV-HKU1. Геном коронавируса HCoV-229E был полностью расшифрован только в 2012 году, то есть спустя почти 50 лет после того, как ученые впервые его обнаружили. Исследователи пришли к выводу о том, что у пациентов с ослабленным иммунитетом респираторная инфекция, вызванная HCoV-229E, потенциально может протекать в достаточно тяжелой форме. Тем не менее, они сошлись во мнении о том, что у большинства здоровых людей болезнь проходит в форме обычной простуды.
Несмотря на то, что после вспышки атипичной пневмонии ученые начали активно изучать коронавирусы, они до сих пор не могут сказать, почему болезни, вызванные лишь тремя штаммами (SARS-CoV-1, MERS-CoV и, конечно, SARS-CoV-2, вызвавший пандемию COVID-19), протекают в тяжелой форме и приводят к высокому уровню смертности среди зараженных. В то же время другие четыре вида вызывают болезни, которые протекают гораздо мягче.
Китайские врачи назвали срок жизни коронавируса в организме
Всех их объединяет лишь одно — летучие мыши. Именно их считают первоисточником всех известных коронавирусов, поражающих человека. От летучих мышей вирус, как правило, передается другим животным. Крупные рынки мяса и морепродуктов и открытые продуктовые ларьки — это идеальная среда для распространения подобных вирусов среди животных. В конечном счете коронавирус рано или поздно передается человеку. Так, к примеру, вид HCoV-OC43 передался человеку от крупного рогатого скота. Некоторые ученые предполагают, что он был повсеместно распространен еще с XVIII века. Вирус MERS-CoV, в свою очередь, был передан человеку от верблюдов. Исследователи полагают, что животные так или иначе причастны к передаче человеку всех видов коронавирусов, в том числе и SARS-CoV-2.
В конечном итоге учительница из Греции оправилась от болезни и, к счастью, никогда больше не нуждалась в аппарате искусственной вентиляции легких. Спустя два года после экстренной госпитализации она сделала компьютерную томографию легких, по результатам которой стало понятно, что структура ее легочной ткани восстановилась, а сами легкие были полностью здоровы. Тем не менее, столь тяжелую реакцию организма на инфекцию, вызванную «обычной простудой», можно назвать одним из самых сложных аспектов борьбы с коронавирусами, которые вызывают широкий набор симптомов и влекут за собой множество последствий для здоровья всего населения.
«Если изучить формы современной коронавирусной инфекции, можно заметить, что у некоторых людей болезнь протекает бессимптомно. В то же время для других людей она становится смертельной», — отмечает Уэйн Мараско, работающий научным сотрудником бостонского Института онкологических исследований Дана–Фарбер и изучающий вспышки атипичной пневмонии, ближневосточного респираторного синдрома и COVID-19.
Доктор Макинтош предполагает, что коронавирусы пока что останутся загадкой для ученых. Во-первых, это связано с широким разнообразием всевозможных подвидов, основательно изучить которые достаточно сложно. Во-вторых, в штаммах коронавирусов постоянно происходит огромное количество изменений на генетическом уровне. Макинтош отмечает, что коронавирусы могут относительно легко рекомбинироваться внутри одной и той же клетки. По мнению ученого, подобные мутации, возможно, привели к возникновению вирусов SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2, вызвавших вспышку атипичной пневмонии и пандемию COVID-19.
«У коронавирусов самая длинная РНК-последовательность среди всех вирусов животных. И она таит в себе множество секретов», — добавляет доктор Макинтош.
Москва на карантине: как выглядит опустевшая из-за коронавируса столица
Москва на карантине: как выглядит опустевшая из-за коронавируса столица
Перевод Полины Шеноевой