Доброе утро, твиттеряне!
У нас субота, значит пришло время научпопа.
Сегодня переведу на человеческий русский язык лучшую статью о коронавирусе что я прочитала на этой неделе: Kristian G. Andersen с коллегами, опубликована в Nature Medicine. 1/х
У нас субота, значит пришло время научпопа.
Сегодня переведу на человеческий русский язык лучшую статью о коронавирусе что я прочитала на этой неделе: Kristian G. Andersen с коллегами, опубликована в Nature Medicine. 1/х
2. Для англоговорящих биологов и медиков > nature.com/articles/s4159…
Для англоговорящих неспециалистов > reddit.com/r/Coronavirus/…
theatlantic.com/science/archiv…
Для англоговорящих неспециалистов > reddit.com/r/Coronavirus/…
theatlantic.com/science/archiv…
3. Советую для начала прочитать
Все это поможет вам с базой знаний, без этого будет сложно.
Все это поможет вам с базой знаний, без этого будет сложно.
4. Введение
Вся генетическая информация коронавируса содержится в его РНК. После расшифровки генома, буквы РНК переводят на язык аминокислот, чтобы понять какие белки кодированы в геноме и какова их структура.
Вся генетическая информация коронавируса содержится в его РНК. После расшифровки генома, буквы РНК переводят на язык аминокислот, чтобы понять какие белки кодированы в геноме и какова их структура.
5. Ученые расшифровали геном SARS-Cov2 и выложили ее в открытый доступ. Эту информацию о новом коронавирусе сейчас все сравнивают с базами данных о всех других ранее изученных коронавирусах.
6. На основе этой информации, Андерсен с коллегами решили выяснить:
- является ли вирус природным или рукотворным
- мог ли он сбежать из лаборатории
- откуда он взялся на наши головы.
- является ли вирус природным или рукотворным
- мог ли он сбежать из лаборатории
- откуда он взялся на наши головы.
7. Начнем.
Вспомните: я уже писала о белке S, кодирующем зубцы на поверхности вируса. Именно они придают ему сходство с короной ().
Вспомните: я уже писала о белке S, кодирующем зубцы на поверхности вируса. Именно они придают ему сходство с короной ().
8. Грубо говоря, если белок вируса это ключ, то можно подобрать в какой замок в клетке он подходит.
Можно смоделировать как изменится структура протеина в следствие возникновения различных мутаций.
Можно смоделировать как изменится структура протеина в следствие возникновения различных мутаций.
9. Если помните ранние треды, то мутация в геноме может привести к замене аминокислоты в белке и изменить его структуру, а может и не принести никаких изменений вообще.
10. Т.е. моделирование помогает нам узнать, насколько эффективным будет ключ, если мутации изменят его внешний вид (отмычка или 100% совпадающие желобки и выемки).
11.
I. Заражение клетки.
Ученые доказали, что белок S в вирусных частицах является ключом к замку рецептора АСЕ2. Рецептор этот археважен, и встречается он (чаще всего) на поверхности клеток выстилающих легкие (точнее, альвеолы).
I. Заражение клетки.
Ученые доказали, что белок S в вирусных частицах является ключом к замку рецептора АСЕ2. Рецептор этот археважен, и встречается он (чаще всего) на поверхности клеток выстилающих легкие (точнее, альвеолы).
12. АСЕ2 играет огромную роль в регуляции сердечной деятельности, задействован также в функции почек, итд. Он также помогает легким бороться с вирусной инфекцией.
Оставим АСЕ2 в покое, сегодня не о нем. Кому интересно погуглите.
Оставим АСЕ2 в покое, сегодня не о нем. Кому интересно погуглите.
13. С начала эпидемии ученые расшифровали несколько сотен геномов SARS-Cov2.
Авторы статьи проанализировали все найденные мутации в гене кодирующем белок S и исследовали то, как они влияют на структуру белка, а значит на то как успешно вирус может инфицировать клетки.
Авторы статьи проанализировали все найденные мутации в гене кодирующем белок S и исследовали то, как они влияют на структуру белка, а значит на то как успешно вирус может инфицировать клетки.
14. Оказалось, что помимо человека, SARS-Cov2 может заражать летучих мышей (естественно), хорьков, диких кошек, и некоторые другие виды животных. Это мы знали и раньше, т.к. коронавирусы народ исследует напряжение более 30 лет.
15. Теперь мы по моделям знаем какие АСЕ2 он атакует (а они у животных различаются).
Ключ S, не смотря на все мутации, подходит к АСЕ2 замку человека, НО НЕ ИДЕАЛЬНО.
Что из этого следует:
Ключ S, не смотря на все мутации, подходит к АСЕ2 замку человека, НО НЕ ИДЕАЛЬНО.
Что из этого следует:
16. 1) наиболее вероятный сценарий, это то, что вирус совсем недавно стал приспосабливаться к распространению в человеке и еще не изменил свой белок S настолько, чтобы подxодить к нему на 100%. Это примите наслово, т.к. тут, к сожалению, нужно знать азы молекулярной эволюции.
17. 2) Если на секунду допустить что кто-то и пытался создать SARS-Cov2 искусственно, то он был не особенно умен, а то подобрал бы более “правильный” ген для белка S.
Это наводит на мысль, что у SARS-Cov2 природное происхождение.
Это наводит на мысль, что у SARS-Cov2 природное происхождение.
18. II. Другая особенность SARS-Cov2 это хитрый участок в спайке двух частей зубца белка S (для спецов Polybasic Cleavage Site, цель для рестрикции протеазами mbio.asm.org/content/8/1/e0…). Когда эти две частички зубца отделяются друг от друга...
19. ... то вирус как-бы заряжается для проникновения в клетку.
Спайка между частичками зубцов расщепляется белком по имени фурин, а этот белок в избытке производят наши родные клетки, даже без вирусной инфекции. В старом SARS, расщеплялись они с бóльшим трудом.
Спайка между частичками зубцов расщепляется белком по имени фурин, а этот белок в избытке производят наши родные клетки, даже без вирусной инфекции. В старом SARS, расщеплялись они с бóльшим трудом.
20. Почему SARS-Cov2 делает нас больными так эффективно ? Он использует наш фурин, и с его помощью может вызывать воспаление как верхних, так и нижних дыхательных путей.
21. Однако, такие фурино-зависимые типы спайки известны у других природных коронавирусов, заражающих человека. Например, у MERS (вируса наделавшего шума после SARS на Ближнем Востоке), этот участок помог вирусу летучей мыши перепрыгнуть на верблюда, а потом на человека.
22. Тот же механизм отмечен несколько раз и у птичьего гриппа, когда штаммы убивавшие куриц стали внезапно заражать людей.
23. Вывод - ничего феноменального. и противоестественного. Наличие такого участка и ранее часто констатировалось у природных вирусов, от природного резервуара перепрыгивающих на человека.
24. III. Сделан ли вирус в лаборатории?
Тут надо пояснить как ученые могут сделать новый вирус. Нельзя так просто взять, и собрать вирус из кирпичиков, это так не работает. Обычно, берут известный вирус, и туда добавляют новые гены, или переделывают уже те, что там есть.
Тут надо пояснить как ученые могут сделать новый вирус. Нельзя так просто взять, и собрать вирус из кирпичиков, это так не работает. Обычно, берут известный вирус, и туда добавляют новые гены, или переделывают уже те, что там есть.
25. Ребята, пишущие научпоп на английском, сравнивают этот процесс с тюнингом автомобиля. Поскольку у нас не все продвинутые автоэнтузиасты, объясню на всем понятном примере.
26. Дано - хрущевка (простой вирус). Надо - превратить ее в крутые апартаменты (супервирус). Перекрытия снести можно, но только не несущие, а то все рухнет к чертям.
Т.е. даже после ремонта, мы все равно узнаем хрущевку по общему расположению комнат, оконных проемов, итд.
Т.е. даже после ремонта, мы все равно узнаем хрущевку по общему расположению комнат, оконных проемов, итд.
27. Так вот с SARS-Cov2 то же самое. В статье приводятся научные выводы, сделанные на результате осмотра хрущевки (сотен геномов). В нескольких сотнях геномов SARS-Cov2 мы не видим признаков сноса перегородок, а видим всю ту же хрущевку, но со слегка отличающимся интерьером.
28.
IV. От кого вирус прыгнул на человека?
На 100% не ясно. SARS-Cov2 на 96% схож с ИЗВЕСТНЫМИ штаммами из летучек. Но у него слегка другой белок S.
IV. От кого вирус прыгнул на человека?
На 100% не ясно. SARS-Cov2 на 96% схож с ИЗВЕСТНЫМИ штаммами из летучек. Но у него слегка другой белок S.
29. Т.е. может быть что, перед прыжком на нас, вирус был в другом животном. А может быть что и перешел напрямую, т.к. нам не известны ВСЕ штаммы которые встречаются в летучках.
30. SARS-Cov2 нашли и в панголинах. Штаммы из них очень похожи и на человеческие, и на летучковые, но не по всем мутациям. Зубцы вируса панголинов не так хорошо подходят к нашим АСЕ2.
Тот участок в спайке зубцов белка S, ранее видели и в других природных коронавирусах.
Тот участок в спайке зубцов белка S, ранее видели и в других природных коронавирусах.
31. Вывод - с полной уверенностью мы пока не можем сказать какое именно животное подарило нам SARS-Cov2.
32. V. Когда произошел прыжок?
Опять, идем к тем 700 геномам, что имеем в наличии в данный момент. Благодаря этим данным, мы точно знаем как часто мутирует вирус, т.е. можем более менее точно предугадать как выглядел прадедушка нынешней заразы.
Опять, идем к тем 700 геномам, что имеем в наличии в данный момент. Благодаря этим данным, мы точно знаем как часто мутирует вирус, т.е. можем более менее точно предугадать как выглядел прадедушка нынешней заразы.
33. У нас есть и самый первый геном, полученный в декабре 2019. Все анализы сходятся к тому, что где-то осенью вирус получил тот проклятый участок в белке S.
Что нужно сделать чтобы точно получить ответ на этот вопрос?
Что нужно сделать чтобы точно получить ответ на этот вопрос?
34. Получить образцы взятые у пациентов с диагнозом “грипп” осенью 2019 в Ухане, а так же образцы их крови для исследования антител.
35. Замечу, что в исследовании 2017 года из окрестностей Уханя, у крестьян проживающих около пещер где гнездятся летучки, были найдены антитела к вирусу, который очень похож на нынешний SARS-Cov2 (journals.plos.org/plospathogens/…)
36. Вывод - с полной уверенностью нельзя сказать когда именно вирус стал эффективно заражать человека, нужны исследования старых китайских образцов крови и мазков.
37. VI. Сбежал ли вирус из исследовательской лаборатории в Ухане?
Когда с вирусами проводят исследования, то их время от времени надо пересевать чтобы поддерживать в “живом виде”. Коронавирусы сеют на клеточные культуры (клетки выращивают в спец. колбах).
Когда с вирусами проводят исследования, то их время от времени надо пересевать чтобы поддерживать в “живом виде”. Коронавирусы сеют на клеточные культуры (клетки выращивают в спец. колбах).
38. При каждом посеве симулируется новое заражение, т.е. с увеличением числа пересевов возникают новые мутации.
НО! Клетки это не цельный организм, у них нет центрального иммунитета. Поэтому, таким образом невозможно заполучить те мутации, что мы видим у SARS-Cov2.
НО! Клетки это не цельный организм, у них нет центрального иммунитета. Поэтому, таким образом невозможно заполучить те мутации, что мы видим у SARS-Cov2.
39. Известны случаи, когда коронавирусы сбегали из лабораторий, и их отслеживали обратно именно по определенным мутациям. Те отличия, что ученые видят в SARS-Cov2, чрезвычайно сложно (в принципе невозможно) получить путем пересева в лаборатории на клеточных культурах.
40. Все геномные данные показывают на то, что SARS-Cov2 это результат природной адаптации вируса к новому хозяину, т.к. видны все признаки того, что он изменяется под действием иммунной системы ЧЕЛОВЕКА. В лабораторных условиях, так изменить вирус чрезвычайнейше неправдоподобно.
41. Вот и все логические выкладки, что можно сделать на основании исследования группой Андерсена.
42. Послесловие по статье.
Самое простое объяснение к появлению SARS-Cov2 такое же, как и у свиного гриппа, эбола и оспы - они встречаются в природных резервуарах и иногда, прыгая на человека, мутируют и приспосабливаются к нему.
Самое простое объяснение к появлению SARS-Cov2 такое же, как и у свиного гриппа, эбола и оспы - они встречаются в природных резервуарах и иногда, прыгая на человека, мутируют и приспосабливаются к нему.
43. От себя.
SARS-Cov2 мутирует постоянно, как и любой другой вирус. Однако, ни одна из мутаций найденных по сей день не дает ему никаких преимуществ. Он не становится злее или быстрее.
SARS-Cov2 мутирует постоянно, как и любой другой вирус. Однако, ни одна из мутаций найденных по сей день не дает ему никаких преимуществ. Он не становится злее или быстрее.
44. Ученые отмечают, что он удивительно стабилен, несмотря на частоту передачи от человека к человеку. ПОЧЕМУ? У нас нет к нему иммунитета, мы с ним никогда раньше не сталкивались. По-научному, мы иммунологически наивны.
45. Т.е. в данный момент его ничто не сдерживает и он очень успешно шагает по миру.
Может ли он ослабнуть? Да. Но когда - мы не знаем. @volandku вчера очень справедливо заметил что этот пункт надо объяснять более подробно.
Может ли он ослабнуть? Да. Но когда - мы не знаем. @volandku вчера очень справедливо заметил что этот пункт надо объяснять более подробно.
46. Чтобы мутации изменили вирус в момент пандемии, нужно т.н. эволюционное давление, т.е. у большинства людей должен выработаться иммунитет (после перенесения болезни или путем вакцинации), который вирусу нужно научиться обходить.
47. Сейчас, ни у кого иммунитета от него нет, поэтому вирус особо не напрягается.
А вот в случае с гриппом все иначе - мы с ним сталкиваемся каждый год, и у нас есть к нему частичный иммунитет. Поэтому он так часто и мутирует, чтобы обходить наш иммунитет.
А вот в случае с гриппом все иначе - мы с ним сталкиваемся каждый год, и у нас есть к нему частичный иммунитет. Поэтому он так часто и мутирует, чтобы обходить наш иммунитет.
48. ВСЁ, отстрелялась.
Берегите себя и будьте здоровы!!
Берегите себя и будьте здоровы!!
49. Ребят, разболелась голова и дома масса дел. Всем не смогу ответить, не сердитесь!
50. Пишу продолжение, т.к. появляется много схожих вопросов.
Мое отношение к конспирологическим теориям я изложила здесь >
Мое отношение к конспирологическим теориям я изложила здесь >
51. Дисклеймер.
Я пишу о том, в чем разбираюсь. К этому не относится эпидемиология, медицина, социоэкономика, узкая вирусология и детальная разработка вакцин. Мои знания в этих областях сводятся к общим университетским курсам и эрудиции.
Я пишу о том, в чем разбираюсь. К этому не относится эпидемиология, медицина, социоэкономика, узкая вирусология и детальная разработка вакцин. Мои знания в этих областях сводятся к общим университетским курсам и эрудиции.
52. Сейчас, когда люди напуганы и просто ищут информацию, я считаю что с моей стороны было бы безответственно давать какие-либо советы не по моему профилю.
С этим разобрались. :)
С этим разобрались. :)
53. Теперь хочу рассказать о том, как вирусы изменяются со временем.
Коллеги вчера (справедливо) заметили, что я иногда упрощаю вещи настолько, что складывается впечатление того, что вирус наделен разумом и действует как слаженная машина.
Коллеги вчера (справедливо) заметили, что я иногда упрощаю вещи настолько, что складывается впечатление того, что вирус наделен разумом и действует как слаженная машина.
54. Постараюсь объяснить как обстоят дела на самом деле.
Один и тот же бил вируса существует в миллионе разных штаммов. Они могут быть 100% схожими в геноме, или 100% схожими по белкам (т.е. мутации не меняют структуру белка)...
Один и тот же бил вируса существует в миллионе разных штаммов. Они могут быть 100% схожими в геноме, или 100% схожими по белкам (т.е. мутации не меняют структуру белка)...
55. ... или схожими процентов на 80-99. Это все один вид, но разные индивидуальные штаммы.
В отношении к вирусу нельзя применить термин “индивид” или “организм”, т.к. они слишком для этого примитивны.
В отношении к вирусу нельзя применить термин “индивид” или “организм”, т.к. они слишком для этого примитивны.
56. Итак, как идет эволюция вируса.
Дано, вирус в летучей мыши, со своим геном S. В какой-то момент, у него появилась злостная спайка в зубце (см. выше). Каким образом это происходит.
Дано, вирус в летучей мыши, со своим геном S. В какой-то момент, у него появилась злостная спайка в зубце (см. выше). Каким образом это происходит.
57. Зачастую, два вируса одного вида могут, в организме хозяина, обменяться участками генома (по-научному т.н. генетический сдвиг). Для этого в организме переносчика таких вирусов должно быть минимум два (донор и приемщик).
58. Т.е., если например в гипотетическом хорьке был вирус со спайкой в S и его заразил заодно и вирус летучей мыши без спайки, то в организме хорька они могли обменяться участками РНК.
Или, в одной и той же летучей мыши могли быть несколько различных вариантов вируса.
Или, в одной и той же летучей мыши могли быть несколько различных вариантов вируса.
59. Просесс этот известен науке уже лет 30, если не больше.
60. Первый пациент Х был в контакте с одним таким животным, и его заразили сразу все вирусы. Однако, только тот вирус, который подхватил мутацию, выжил в обход его иммунитета. Это естественный отбор номер раз.
61. Для заражения человека достаточно очень малое количество вирусных частиц. Этот вирус благополучно попал в клетки и размножился за их счет в миллионы раз, т.е. произвел потомство. В этом потомстве были частички с 100% схожим геномом, и с мутациями. Отбор номер два.
62. Человек чихнул.
На соседа перелетело пара тысяч частичек. Второго пациента заразили те частички, которые наиболее эффективно обошли его иммунитет и размножились в большем количестве. И процесс заражения пошел дальше.
На соседа перелетело пара тысяч частичек. Второго пациента заразили те частички, которые наиболее эффективно обошли его иммунитет и размножились в большем количестве. И процесс заражения пошел дальше.
63. Что из этого истекает. Вирус мутирует постоянно, при каждом переносе между людьми. Но выживают и передаются дальше только те частички, геном которых дал им фору. Те частички, которые хуже приспособлены, размножаются медленно, или имеют дефект скафандра, не передадутся дальше.
64. Есть тот самый важный ген S, который кодирует белок, который уже неплохо приспособлен к человеку. Значит, он будет у всех выживших частичек, т.к. он абсолютно необходим для заражения. Мы говорим, что при наивном иммунитете, эволюционного давления на него нет.
65. Каждый человек индивидуален, и по геному, и по образу жизни, и по ряду других свойств. Когда вирус проходит через сито иммунитета, то выживают те частички, которые пережили все индивидуальные особенности именно того человека…
66. …или группы людей, т.к. люди из одной семьи, региона, или страны могут иметь какие-то свои небольшие общие генетические особенности.
Поэтому, видим огромное количество новых штаммов с очень большим количеством мутаций, а вот ген S все еще стабилен.
Поэтому, видим огромное количество новых штаммов с очень большим количеством мутаций, а вот ген S все еще стабилен.
67. Если будет вакцина.
Вирус заразит, допустим, 100000 вакцинированных человек. В 99999 случаев, симптомов не появится, т.к. вирус будет остановлен иммунитетом. Однако, в одном штамме сможет быть частичка, в которой, случайно, будет версия S которую иммунитет не распознает.
Вирус заразит, допустим, 100000 вакцинированных человек. В 99999 случаев, симптомов не появится, т.к. вирус будет остановлен иммунитетом. Однако, в одном штамме сможет быть частичка, в которой, случайно, будет версия S которую иммунитет не распознает.
68. Вот такой штамм будет иметь именно эволюционное преимущество, вызовет симптомы, и начнет передаваться от человека к человеку. Это типичный пример сезонного гриппа.
69. НО! У нас уже будет работающая общая вакцина, и подгонка ее под новый вариант S будет делом техники, как и в случае с гриппом.
На сегодня хватит, отдохните от меня.
На сегодня хватит, отдохните от меня.
