Почему SARS-CoV-2 распространяется так быстро?

Понимание структуры нового коронавируса может объяснить, почему он так быстро распространяется среди людей. Стремясь понять природу этого чрезвычайно заразного вируса, исследователи проводят сравнение с коронавирусом SARS-CoV — возбудителем тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС). 

SARS-CoV и SARS-CoV-2 имеют 86% одной и той же геномной последовательности. SARS-CoV считался «первой пандемией 21-го века», поскольку быстро распространялся от континента к континенту, вызывая более 8000 инфекций за 8 месяцев — с коэффициентом летальности 10%. Однако SARS-CoV-2 распространяется гораздо быстрее. В 2003 году в течение 8 месяцев было зарегистрировано 8098 случаев инфекции и 774 случая смерти. Напротив, в течение 2 месяцев после начала вспышки новый коронавирус заразил более 82 000 человек, вызвав более 2800 смертей.

Так почему новый коронавирус намного заразен? 

Несколько генетических исследований изучили микроскопическую структуру вируса, ключевой белок на его поверхности и рецептор в клетках человека, которые могут объяснить, почему вирус может атаковать и распространяться так легко.

Исследователи обнаружили спайковые белки — это то, что коронавирусы используют для связывания с мембраной человеческих клеток, которые они инфицируют. Процесс связывания активируется определенными клеточными ферментами.  Однако SARS-CoV-2 имеет специфическую структуру, которая позволяет ему связываться «по крайней мере в 10 раз более плотно, чем соответствующий спайковый белок [SARS-CoV] с их общим рецептором клетки-хозяина».

Отчасти это связано с тем, что спайковый белок активируется ферментом под названием фурин. Фурин — это фермент клетки в различных органах человека, таких как печень, легкие и тонкий кишечник. Тот факт, что этот фермент находится во всех этих тканях человека, означает, что вирус потенциально может атаковать сразу несколько органов. Как показали некоторые исследования, атипичная пневмония и коронавирусы одного семейства не имеют одного и того же участка активации Фурина.

«Фуриноподобный участок расщепления», недавно обнаруженный в спайковых белках SARS-CoV-2, может объяснить вирусный жизненный цикл и патогенность вируса, говорят исследователи.

Гэри Уиттакер (Gary Whittaker), вирусолог из Корнельского университета (Cornell University) в Итаке, штат Нью-Йорк, также исследовал спайковый белок нового коронавируса.

«Фурин настраивает вирус совершенно иначе с точки зрения его проникновения в клетки, и, возможно, влияет на стабильность вируса и, следовательно, на его передачу», — говорит Уиттакер.

Другие исследования подтвердили идею о том, что именно участок расщепления Фурина делает передачу SARS-CoV-2 столь эффективной и быстрой.

Исследователи провели параллели между SARS-CoV-2 и вирусами птичьего гриппа, отметив, что белок, называемый гемагглютинином при гриппе, является эквивалентом спайкового белка SARS-CoV-2 и что активация Фурина может сделать эти вирусы высокопатогенными. Однако спайковые белки и участки активации фуринов — это еще не все: человеческая клетка также содержит элементы, которые делают ее уязвимой для нового коронавируса.

Спайковые белки должны связываться с рецептором на человеческих клетках, называемым ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2). Исследования показали, что ACE2 позволяет SARS-CoV-2 заражать клетки человека. Более того, SARS-CoV-2 связывается с ACE2 с более высокой аффинностью, чем другие коронавирусы, и это является одной из причин, почему SARS-CoV-2 связывается с клетками хозяина в 10 раз более плотно.

Приведенные выше соображения предполагают различные способы блокирования нового коронавируса, поскольку исследователи спешат создать вакцины и методы лечения. Например, ингибиторы Фурина могут быть действительным терапевтическим средством для борьбы с SARS-CoV-2, как предположили некоторые эксперты.

«Но поскольку фуриноподобные ферменты являются ключом ко многим регулярным клеточным процессам, важно, чтобы эти ингибиторы не действовали систематически и не вызывали токсичности. В частности, мелкомолекулярные ингибиторы заслуживают быстрого тестирования для оценки их противовирусного эффекта против SARS-CoV-2», — настаивают исследователи.

Между тем, блокирование рецепторов ACE2 может быть еще одним решением. Это может остановить проникновение коронавируса в клетки.

Новое исследование показало, что использование антител от четырех мышей, которые были иммунизированы против SARS-CoV, уменьшило заражение модельным вирусом, который содержал спайковые белки SARS-CoV-2. В клеточных культурах инфекция была снижена на 90%.

Авторы другого исследования заявляют, что новый коронавирус может долгое время находиться на поверхности.