fbpx
ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І миттєво отримуй 9 електронних журналів Куншт у подарунок.

Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

Читати

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Повідомлення успішно надіслано

Для пошуку
введіть назву запису
Спалах — 04.03.21
ТЕКСТ: Володимир Кашуба, Ганна Геращенко, Михайло Тукало
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
Ctrl+Enter.
Навіщо вивчати мутації коронавірусу?

За підтримки Міжнародного Фонду «Відродження» 

та Європейського Союзу в рамках гуманітарної ініціативи «Людяність і взаємодопомога», «Куншт» створює окрему рубрику присвячену COVID-19. Її мета – культивувати критичне мислення та стійкість до маніпуляцій в медіа щодо теми пандемії.

Коронавірус приніс у наш світ нові терміни. Після незвичного ще вчора для багатьох поняття «ПЛР-тест» у вжиток українців – завдяки інформації про нові штами коронавірусів – входить інший термін – секвенування. Що ж це таке?

У загальних рисах, це метод, за допомогою якого вивчають мутації вірусу, зокрема й SARS-CoV-2, збудник COVID-19. Секвенування – це встановлення послідовності первинної структури біополімерів, як-от ДНК, РНК та білків, що містяться в клітинах людей, тварин, рослин. Первинна структура ДНК складається з дезоксирибонуклеотидів, РНК – з рибонуклеотидів, а білки – з амінокислот.

 

Існує кілька різновидів секвенування, для яких використовують різні сучасні молекулярні технології.

 

Секвенування ДНК більш вживано для встановлення особливостей будови людського геному, а також геномів тварин та рослин. У коронавірусів інакше: їхнім генетичним матеріалом є РНК. Завдяки секвенуванню РНК можемо скласти уявлення про те, яких мутацій зазнав коронавірус, чи новий варіант його став небезпечнішим порівняно з попередніми штамами, чи, навпаки, дія вірусу на організми слабшає.

 

Саме тому так важливо встановлювати особливості будови коронавірусу та, відповідно, вести постійний моніторинг його змін.

 

Однією з найбільших відкритих платформ, де викладають, зокрема, і результати секвенування коронавірусів, є база даних Національного центру біотехнологічної інформації (США)1. На їхньому сайті викладено результати секвенування вже понад 38000 геномів SARS-CoV-2. Число приголомшує, тому що для отримання таких результатів витрачено сотні тисяч доларів. Проте серед цих штамів коронавірусу немає жодного зразка, взятого в Україні. (Станом на 4 березня Центр громадського здоров’я отримав деякі результати секвенування зразків з України ‒ прим. ред.)

 

А тим часом на початку лютого американський уряд оголосив, що науковці країни подвоюють кількість секвенувань зразків хворих на COVID-19 з метою більш жорсткого контролю за появою нових штамів та у зв’язку з активним проведенням вакцинації в країні. До речі, така робота вже налагоджена також у сусідній Польщі. За останніми даними секвенування у наших сусідів, один зі 100 досліджуваних зразків SARS-CoV-2 виявляється «британським» мутантом, що не може не насторожити лікарів і епідеміологів.

 

Слід зазначити, що згадана база містить дані не тільки про «новачка», який від лютого минулого року спричинив пандемію у світі. В ній є і встановлені за допомогою секвенування послідовності попередніх коронавірусів, які викликали у людей захворювання у 2003 році (SARS-CoV) та 2012 році (MERS-CoV). Але їх свого часу вдалося зупинити завдяки, зокрема, встановленню послідовностей та особливостей цих вірусів і змін, які в них відбувались, та своєчасним протиепідемічним заходам, які застосовувалися у країнах зі спалахом SARS-CoV та MERS-CoV. Цей досвід використовують і зараз, але схоже, що цих заходів поки недостатньо через нові властивості SARS-CoV-2 у плані інфікування, поширення і перебігу захворювання. Тут найбільш небезпечним є безсимптомний перебіг хвороби: коли людина не знає, що вона хвора, і тим часом заражає інших – тобто може бути прихованим носієм інфекції і поширювати її. Тому хочеться ще раз підкреслити важливість моніторингу генетичних особливостей SARS-CoV-2.

 

На сайті Європейського центру з профілактики та контролю захворювань2, який є провідною установою досліджень коронавірусу у Європі, також є технічні інструкції щодо секвенування, тобто встановлення послідовності коронавірусу SARS-CoV-2. Особливу увагу акцентують на зразках, пов’язаних зі спалахом мутованого різновиду з Великобританії, а також з Південно-Африканської Республіки та Бразилії.

 

Крім того, згадана установа публікує вказівки від ВООЗ лабораторіям та відповідним зацікавленим сторонам у ЄС та в інших країнах Європи щодо важливості встановлення послідовності коронавірусу для діагностики, дослідження спалаху та нагляду за SARS-CoV-2.

 

Європейський центр з профілактики та контролю захворювань розглядає найбільш використовувані технології секвенування та їх застосування і пропонує централізований процес стандартизації для аналізу та звітування про результати генетичних характеристик SARS-CoV-2.

 

Так, у цих технічних інструкціях вказано чотири окремі завдання зі встановлення послідовностей коронавірусів та три платформи різних компаній, які випускають прилади для секвенування.

 

Дослідження зі встановлення послідовності коронавірусу важко переоцінити, тому що на їхній основі науковці, лікарі можуть створювати вакцини, ліки, оцінювати властивості як відомих, так і нових форм вірусів. Маючи такі дані, можна розуміти, чому діють або не діють ті чи інші ліки та вакцини, застосовані для лікування або профілактики цієї недуги. Секвенування коронавірусу дасть можливість оцінити генетичні особливості вірусу у конкретній країні. Власне, до цього ВООЗ і закликає. Ці дані потрібні для оцінки ефективності вакцин. Вони також допоможуть коригувати склад ліків та вакцин, контролювати появу нових мутацій та передбачати завдяки біоінформатичному та структурному аналізу зміну інфекційних властивостей вірусу і появу більш небезпечних для людей форм. У цих випадках можливо виявляти спалахи та проводити ефективні протиепідемічні заходи.

 

Так, за даними іноземних вчених, «британський» штам коронавірусу не впливає на активність існуючих вакцин, чого не можна сказати про «бразильський», а особливо – про «південноафриканський» штами. Вчені вважають, що ефективність тих вакцин, які зараз застосовують у світі, є набагато нижчою у протидії «південноафриканському» варіанту коронавірусу. І, на жаль, з огляду на стрімке поширення світом, це не останні зміни у послідовності РНК SARS-CoV-2, тому таким важливим та актуальним є постійний моніторинг та відслідковування змін у послідовності вірусу.

 

Встановлення генетичних особливостей SARS-CoV-2 стало можливим завдяки розвитку сучасних технологій секвенування нового покоління.

 

В Європі та Америці найпоширенішими є дві платформи для секвенування, які виготовляють компанії Illumina та Thermo Fisher. Щоб не вдаватись у складності їх особливостей, зауважимо, що секвенувати зразки коронавірусу можна за допомогою обох типів секвенаторів, кожен з них має свої переваги і недоліки. Секвенування нового покоління, яке пропонує фірма Illumina, базується на використанні флуоресцентних барвників, у Thermo Fisher – на основі змін pH в кожному циклі реакції (напівпровідникове секвенування). Останніми роками з’явилась ще одна дуже перспективна технологія секвенування, яку пропонує компанія Oxford Nanopore Technologies, її називають технологію нанопор. У цьому підході роль механізму для зчитування послідовності, що секвенується, грають спеціальні протеїни, які утворюють так звану нанопору. Незважаючи на досить низьку ціну найпростішого приладу для секвенування, реагенти та чипи для приладу є досить коштовними, а технологія теж є багатоступеневою та непростою в інтерпретації результатів, як більшість сучасних молекулярних технологій. Тому і цей метод поки що не є загальнодоступним у світі. У будь-якому разі, перелічені технології є багатоступеневими і потребують якісних зразків для аналізу, багатокрокової підготовки матеріалу для секвенування і спеціалістів для біоінформатичного аналізу отриманих результатів, а також структурних та молекулярних біологів та генетиків, здатних правильно інтерпретувати отримані дані.

 

Отже, для того, щоб цю інформацію зібрати, проаналізувати з огляду на клінічні дані, особливості перебігу хвороби та співставити з особливостями будови вірусу, потрібні і науковці-лікарі, і молекулярні біологи та генетики, і вірусологи, і епідеміологи.

 

В Україні усі ці фахівці роззосереджені в наукових та медичних установах, що перебувають у підпорядкуванні різних інституцій та відомств і, відповідно, наразі не мають чіткого механізму взаємодії.

 

Так, секвенатори нового покоління і вчені, які можуть провести секвенування та проаналізувати дані, є в нашому Інституті молекулярної біології і генетики, що перебуває в системі Національної академії наук України. Дозвіл працювати з вірусами та, відповідно, науковці-вірусологи – в Інституті епідеміології та вірусології ім. Громашевського, що в підпорядкуванні Національної академії медичних наук України. Збір зразків від хворих – компетенція лікарень та Центру громадського здоров’я.

 

Спроби самотужки налагодити взаємодію наштовхуються на непереборний бар’єр у вигляді бюрократичної інерції, потреби в отриманні різноманітних дозволів, багатокрокових домовленостей, що зводить нанівець усі зусилля.

 

Спробувавши пройти цим шляхом, ми впевнилися, що оптимальним механізмом для налагодження стабільного та системного процесу секвенування коронавірусів є єдина державна програма. У цій справі важливі три чинники: політична воля, хороший менеджмент і фінансування (суми якого не є надто обтяжливими для державного бюджету).

 

Генетичний матеріал коронавірусів, як ми вже зазначали, – це РНК. Вона є дуже чутливою до різних зовнішніх факторів – зміни температур, ультрафіолетового випромінювання, ферментів, що руйнують РНК; навіть важкі метали, наявні у дуже малих кількостях у розчинах, здатні зруйнувати РНК. Тому цей генетичний матеріал потребує дуже обережного поводження під час проведення будь-яких маніпуляцій та аналізів, і це створює певні проблеми для взяття матеріалу, транспортування, виділення РНК та зберігання. Але якихось спеціальних умов, відмінних від ПЛР-аналізів, цей метод не потребує.

 

Складною в ланцюгу цього процесу організації секвенування є перша ланка – забір зразків, що містять коронавіруси. Важливим є методично грамотний відбір зразків за науково виваженою вибрікою у певні періоди та в певних регіонах, а не спорадично та навмання.

 

За рік, відколи триває пандемія, в Україні не було налагоджено вивчення мутацій коронавірусу. Хоча спроби почати дослідження мутацій були. Так, улітку 2020 року наш Інститут молекулярної біології і генетики спільно з Центром громадського здоров’я України в м. Києві розробили програму «Геномна епідеміологія SARS-CoV-2 в Україні» з метою встановлення різноманіття (спектр та частота розповсюдження) генетичних підтипів коронавірусу, які циркулюють на території України.

 

Але в цій історії виникли інші бар’єри: програму схвалили експерти Міністерства охорони здоров’я, проте уряд не виділив коштів.

 

Зауважимо, що нині йдеться про проблему, яка є одним з елементів безпеки держави. І тому налагодження та проведення досліджень щодо мутацій коронавірусу на постійній основі має відбуватися «під парасолькою» державної програми з відповідним оргресурсом та фінансуванням.

 

У такому разі боротьба з коронавірусом в Україні вийде на світовий рівень та дасть можливість ефективно працювати як лікарям, так і науковцям у сфері розробки ефективних протоколів лікування, розроблення дієвих противірусних препаратів та вакцин.

 

Матеріал розміщено за підтримки Міжнародного Фонду «Відродження» та Європейського Союзу в рамках гуманітарної ініціативи «Людяність і взаємодопомога». Матеріал відображає позицію авторів і не обов’язково відображає позицію Міжнародного фонду «Відродження» та Європейського Союзу.

ТЕКСТ: Володимир Кашуба, Ганна Геращенко, Михайло Тукало
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Статті