Thread by @OlgaVPettersson

С новым субботним утром, милые твиттеряне!

Сегодня будет длинный тред о полях сражений с ковидом - новые штаммы и их особенности, чего ждать и прочая. На сладкое, разбор статьи об интеграции коронавируса в наш геном.

Наливаем кофе и находим уютное спокойное местечко.

Итак, в феврале 2020 мы с вами познакомились после моего треда о коронавирусе. Потом я писала о его геноме, мутациях, о возможном происхождении и прочих вещах.
Многое было написано более полугода назад, когда я анализировала состояние дел на основании доступной тогда информации.

Сейчас, читая старые треды, мне кажется, что многое я бы написала немного иначе, особенно зная то, что мы знаем о вирусе сейчас.

Но хватит лирики. С первых постов, я говорила что вирус будет постоянно мутировать, постепенно приживаясь в обществе человека. Ну, он и начал.

На данный момент имеем несколько сотен разных штаммов, два из них в последнее время наделали немало шороху в СМИ, это Английский и Южноафриканский.

Для начала теория, что такое штамм вируса?

Одно определение говорит, что как только вирус мутировал, то это уже новый штамм.
Другое - что не просто мутировал, но и что мутации имеют биологическое/физиологическое значение. Второй вариант (на мой взгляд) более правильный.

Что нового у английского и южноафриканского штаммов: у них появились новые мутации в гене S, кодирующем шипы в вирусной оболочке.

Официально, о новом штамме из Англии заявили 14го декабря.

Называется он VOC-202012/01, это английская классификация вирусов. VOC = Variant of Concern, или вариант вызывающий озабоченность. Цифры означают что он появился в декабре 2020, и это его первая версия.

У VOC-202012/01 несколько мутаций в S, поэтому, возможно что он долго летал вне поля зрения радара: многие ПЦР тесты, сделанные на основе S, были негативны. Нашли этот вариант во время секвенирования целого генома, и на основании информации о мутациях, ...

... внесли изменения в новые тесты, которые теперь определяют и его. Т.е. возможно, что этот штамм появился уже задолго до декабря.

Что у англичанина за интересные мутации.
N501Y и отсутствие 69й аминокислоты в участке белка шипа, которая распознает наш рецептор АСЕ2.

Из ранних тредов вы знаете, что это рецептор, который коронавирус использует для проникновения в клетку.
Р681Н, сидящая рядом с фуриновой спайкой в белке шипа.

(

https://twitter.com/OlgaVPettersson/status/1241256790404325376

)

Очень похоже, что вирус такими мутациями легче находит АСЕ2 рецепторы и легче с ними связывается, а значит более эффективно передается от человека к человеку (для заражения нужно меньше вирусных частиц).

Однако, на тяжесть болезни мутации в VOC-202012/01 не повлияли, по последним данным от как от ВОЗ, так и британских медиков.

Южноафриканский штамм назвали 501.V2, т.к. это второй вариант с мутацией N501Y, как и англичанин.

Кроме того, у африканца есть и две другие мутации в шипе, Е484К и К417N. Официально о нем заявили 18го декабря.
Анализы геномов показали, что это не один и тот же штамм, и у 501.V2 другое происхождение. Все показывает на то, что и эти мутации не повлияли на тяжесть заболевания.

Почему так кучно пошло, две мутации буквально за одну неделю?
Для начала посмотрим, так ли это на самом деле.

Интересная картинка, на ней показывается какие штаммы циркулируют в мире, у каждого штамма свой цвет. Слева, красным, исходный китайский, названный штаммом L.

Bесной появился штамм S, он же Новый Европейский. Вспомните, о нем тоже писали газеты, что он более опасный чем L.

Первый интересный и “вызвавший серьезную озабоченность” (?) штамм с мутациями в белке S описали еще в апреле.

Он имеет мутацию в РНК, которая меняет состав белка S: 614я аминокислота поменялась с аспартата (биохимическая аббревиатура D) на глицин, (аббревиатура G) и вирусологи окрестили этот штамм D614G, или просто G.

G быстро вытеснил исходный китайский штамм из большинства стран (к июню L исчез совсем, см. график) и долго доминировал по всему миру; встречается до сих пор. Его тоже сочли более заразным, однако это вопрос до сих пор спорный, ...

... т.к. большинство экспериментов проводилось в лаборатории в искусственных условиях, далеких от того, что происходит в человеческом теле. На течение болезни мутация не повлияла.

К началу осени появился GV. В большинстве своем его находили у молодых людей, однако, не ясно - было это потому, что молодые люди были более к нему предрасположены, или потому, что в то время закончились каникулы и в школах и в университетах, ...

... и молодые люди после лета стали появляться в больших скоплениях на лекциях, рэйвах, и прочая.

После GV у нас был штамм датских норок, с мутацией Y453F в том же гене S.

Ну а теперь имеем Английский, Африканский, и буквально с позавчера еще и Бразильский штамм.

Т.е., новые штаммы появляются постоянно.

С другой стороны, чем более людей заражается, тем больше раз вирус размножается и проходит естественный отбор. т.е. вполне рационально предположить что новые мутации будут появляться все чаще, пока число инфекций в мире идет вверх.

Как я однажды написала, для ученых эта информация безумно интересна, т.к. это первая серьезная пандемия во времена геномных исследований. Даже во времена SARS в Азии, который, казалось бы, отгремел всего несколько лет назад, у нас не было сегодняшних технологий.

Ученые сейчас в реальном времени наблюдают за эволюцией нового вируса в человеческой популяции.

Теперь медицина и эпидемиология.

За такими штаммами необходимо наблюдать, чтобы понять, как мутации влияют на течение болезни и скорость распространения, и в случае необходимости, опять закрывать границы.

Все данные указывают на то, что новые штаммы не более опасны для пациента, чем все предыдущие. Но, похоже, они более заразны (что с точки зрения эволюции вполне естественно). Значит, заболеет больше людей.

Хоть и большинство перенесут заболевание легко, все-равно будут люди, у которых будет будет более серьезная форма, появится необходимость в стационарном лечении, ОРИТ, ИВЛ. Значит, удар все еще идет по здравоохранению, со всеми вытекающими.

Теперь другой вопрос, иммунитет.
А вот тут все интереснее. Я в этом не спец, поэтому пишу то, что вычитала в статьях. Мутации у английского и африканского штаммов, похоже, влияют на иммунный ответ.

До конца все не выяснено, но вероятно что антитела, полученные от других штаммов, могут быть недостаточной защитой чтобы избежать повторной инфекции новыми штаммами.

Вопрос на миллион: будут ли работать вакцины.
Новые штаммы открыли в середине декабря, и все это время Pfeizer и Moderna расследовали, будет ли вакцина эффективна против новых вариантов.
Согласно их данным - да, будет, это мы узнали буквально на днях.

Для вакцины использовался другой участок белка S, который не затронут мутациями, найденными в новых штаммах. Это было подтверждено экспериментально, публикация в процессе печати, но посмотреть результаты и их оценить можно здесь biorxiv.org/content/10.110….

По Спутнику информации в виде научных статей не нашла, только заявление в СМИ (tvzvezda.ru/news/vstrane_i…).

Итак, что все это значит для обывателя? Сейчас, более чем никогда, актуальны социальное дистанцирование, гигиена рук и ношение маски в общественных местах.

Оставайтесь дома при малейших симптомах.

Если интересен механизм эволюции вируса, см тут

https://twitter.com/OlgaVPettersson/status/1241690371320619009

Простите, если не получилось сенсации - я не СМИ. Новые штаммы будут появляться постоянно, лаборатории по всему миру продолжают за ними следить, эпидемиологи и производители вакцин уже работают на опережение.

Устали? Это только первая часть нашего треда. Вторую почитайте либо вечером, либо завтра. А если хотите сейчас, то ползите за кофе.

Вторая часть, это весьма интересное высказывание замечательного Александра Глебыча Невзорова в программе “Невзоровские среды” на эхе от 23го декабря 2020. Посмотреть его можно тут , все внимание на момент с 42:57.

Глебыч удивительный индивидуум, и мне, персонально, очень интересно следить за его деятельностью. Но он не ученый, будь то “настоящий” (с Нобелевкой), или “ненастоящий” (как я).

Итак, с чего у нас сыр-бор. Глебыч рассказал, что лауреат Нобелевской премии Дэвид Балтимор, высказался в пользу работы ученых из Массачусетского Института Технологии о встраивании коронавирус в геном человека.

Справка: Дэвид Балтимор первым доказал, что генетическая информация содержится не только в ДНК, но и в РНК, а так же описал процесс встраивания РНК вирусов в геном клетки.

Механизм встраивания вирусов в геном я описала тут>

https://twitter.com/OlgaVPettersson/status/1256473976974520323

Я нашла оригинал высказывания Балтимора, и оригинал статьи ученых из МИТ (Балтимор не является ее соавтором).

И что я имею сказать по этому поводу - Глебыч слегка погорячился. Или хотел сказать одно, но его поняли как поняли.

Разложим по полочкам саму статью, которую читающие меня англоговорящие биологи могут найти здесь biorxiv.org/content/10.110….

Для начала, о самом источнике. Биоархив, где статья опубликована, ЭТО НЕ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ. Это база препринтов. В чем разница.

Чтобы опубликовать статью в научном журнале, ее сначала читает редактор.

Если признает, что она достаточно убедительно написана, он отправляет ее на рассмотрение 3-5 специалистам в области. Их задача - это независимая проверка методик, результатов, выводов, дискуссии и научного языка.

Они должны указать на сильные и слабые места работы, высказать свои опасения, задать вопросы о правильности методик и интерпретации результатов, и, в конце концов: а) одобрить статью для печати, как она есть, ...

б) отправить на минимальную доработку, где автор должен внести небольшие изменение в текст, в) отправить на полную доработку, когда автора просят переделать анализ, или переписать вывод, или использовать другой метод чтобы убедить рецензента в точности выводов.

И, наконец, г) отклонить статью и не допустить ее к печати. T.e. имеем полноценную экспертную оценку.

В Биоархиве нет ни редактора, ни экспертной оценки специалистами.

Есть группа из пары тысяч добровольцев (студентов, ученых, итд) которые быстро штудируют текст и решают, является ли он полной лажей, или выглядит как научная статья.

Плюс Биоархива - данные публикуются практически в реальном времени, что во время пандемии очень важно. Доступ бесплатный. Сохраняется правило первенства - часто ученые скидывают сырые статьи в Биоархив, чтобы наложить лапу на тему, и показать что мы первые до чего-то додумались.

Минус Биоархива - нет экспертной оценки, данные не проверены, опубликовать там статью может практически кто угодно. Вспомним нашумевшую зимнюю индийскую статью из Биоархива о сходстве коронавируса с геномом ВИЧ и теориях заговора, возникших на этой (весьма необоснованной) почве.

Итак, в случае с интеграцией коронавируса в геном имеем препринт в Биоархиве, а не проверенную статью в журнале. Это важно.

В чем суть препринта от МИТ.

Авторы (Йениш и коллеги) задались вопросом, почему у некоторых людей после заболевания, ПЦР-анализы еще долгое время остаются позитивными на присутствие вируса.

Их гипотеза состоит в том, что возможно это происходит потому, что вирус встраивается в геном и там остается.

Теория: геном коронавируса это одноцепочная РНК, наш геном - двухцепочная РНК. Впрямую, одноцепочная молекула не может встроиться в двухцепочную. Для этого, на первом этапе необходим механизм превращения РНК вируса в ДНК.

Балтимор, в 70х, открыл вирусный механизм, который этим занимается. Чтобы вирусу встроиться в геном, у него должно быть два гена: 1) обратная транскриптаза для перевода РНК в ДНК и 2) интеграза, кодирующая белок который встраивает свежесделанную вирусную ДНК в геном.

У коронавируса этих генов нет, т.е. сам по себе, без посторонней помощи, он встроиться никуда не может.
Что сделали ученые из МИТ: они создали искусственные оптимальные условия для такого процесса.

Во-первых, клетки нашего тела очень не любят внесения чужого генетического материала в геном. Для контроля за этим есть целая специализированная группа генов.
МИТшники подобрали культуру клеток, HEK293T, у которой эта группа выбита из строя.

Это отличие от естественного состояния в теле номер один.

НЕК293Т это клеточная линия полученная из почечной ткани человеческого эмбриона еще в 70х. Ее можно заказать от компаний, делающих эти линии для исследований.

Эта клеточная линия широко используется, т.к. она оптимизирована для генной инженерии. После HeLa (о ней напишем тред), это самая широко используемая генетиками и молекулярщиками клеточная линия.

Во-вторых, хоть НЕК293Т и легко заражается вирусами и ее легко инженерить, если просто заразить ее ковидом, никакой встройки в геном попросту не будет, т.к. мы помним, что у коронавируса нет ни обратной транскриптазы, ни интегразы.
Ученые из МИТ и тут создали оптимальные условия

Во-первых в НЕК293Т специально активировали т.н. LINE-1 элементы - транспозоны 1го класса, которыми кишит геном человека (они же прыгающие гены

https://twitter.com/OlgaVPettersson/status/1258991917662121984

). Особенность LINE-1 - наличие гена, тождественного ретровирусной интегразе.

Если в клетке дополнительно активировать LINE-1, то они помогут встроить в геном любую ДНК.

В НЕК293Т не просто активировали LINE-1, но и дополнительно внесли новые, перед инфекцией коронавирусом.

Этим, МИТишники решили проблему отсутствия у коронавируса интегразы.

Но даже она не поможет встроить РНК в нашу ДНК.

Поэтому, нужно решить проблему перевода одноцепочной молекулы в 2хцепочную.
Для этого, позаимствовали систему у ВИЧ. Он, как раз, может встраиваться в наш геном, т.к. у него есть и своя обратная транскрипраза, и своя интеграза.

Вот в НЕК293Т, перед инфекцией коронавирусом, дополнительно отдельно внесли обратную транскриптазу ВИЧ.

Т.е., ученые из МИТ вставили в клетку два искусственных компонента, которые при нормальных условиях там не встречаются/не активируются.

Ну и, не забудем, что у тех клеток отсутствует система контроля исправления геномных ошибок.

На этом мои претензии к статье не заканчиваются.
Даже при оптимальных, неестественных условиях, необходимо доказать, что встраивание в геном произошло.

Как это сделали в статье.
> Выделили всю РНК в клетке, перевели ее в ДНК и сделали ПЦР, а потом отсеквeнировали всю РНК в клетке.
> Покрасили клетки специальным красителем, который специфически должен красить только вирусную РНК сидящую рядом с LINE-1 ...

... (есть такие хорошие методики) и рассмотрели где она находится в клетке.
> Для сравнения, проанализировали базы данных, куда другие ученые слили данные по секвенированию РНК у больных ковидом.

К интерпретации результатов у меня очень много вопросов.

Во-первых, из результатов следует, что только в геном модифицированых НЕК293Т вставились участки вируса, а не целый вирус. Не ясно, куда именно произошло встраивание, и каков его эффект на клетку.

Интеграция всего вируса целиком не доказана вообще.

Во-вторых, выводы сделанные на основание результата секвенирования меня не впечатлили. Якобы, ученые из МИТ нашли гибридные кусочки ДНК, в которых найден и человеческий геном, и вирусный.

Однако, при методе, который они использовали, всегда есть риск ошибок, которые вносит ПЦР. Кусочки ДНК в ПЦР иногда переплетаются между собой, образуя химерныe (гибридные) молекулы.

Проверить это следовало бы методом секвенирования больших участков РНК, более 1000 нуклеотидов, причем способом, который не использует ПЦР. Такие есть.

В-следующих, у РНК вирусов, и у коронавируса в частности, есть такой хитрый механизм как замена цепочки (template switching).

На пальцах: имеем молекулу РНК, по ней, справа налево ползет обратная транскриптаза и параллельно снизу надстраивает комплиментарную цепочку, переводя РНК в ДНК. Дойдя до левого края, она иногда снова перепрыгивает на правый, при этом продолжая достраивать вторую цепочку.

Может скакнуть вперед, и оставить кусочек РНК не переделанным. Может скакнуть чуток вбок, и захватить кусочек другой молекулы РНК (например, человеческой).

Такое прыганье, часто приводит к формированию химерных молекул.

Вполне вероятно, что те гибридные кусочки, что ученые из МИТ рассмотрели в своих экспериментах, появились на свет в результате этого коронавирусного феномена.

Это тоже легко проверить, методы есть, но в статье этого не сделали. Без этих доказательств, иллюстрация 1 в статье ни о чем.
Для биологов, и тех кто хочет больше разобраться в теме, см threadreaderapp.com/thread/1338275….

Даже если такие химерные молекулы в клетке есть, то какова их роль? Останутся они в клетке, или она их выкинет? Жизнеспособна такая клетка?

Суммируем
> Эксперименты сделаны в искусственной системе
> Вирусу для интеграции выложили и посадочную полосу, и красную дорожку
> Интеграция вируса целиком даже при оптимальных условиях не доказана (пока)
> Интеграция вируса в геном пациента не доказана вообще (пока).

Мое мнение: без дополнительных экспериментов по более совершенной методике, и без подтверждения на пациентах - не верю. Докажут - перепроверю методики, и если все сойдется, то поверю.

Это по статье Йениша.

Теперь по комментарию Балтимора журналу Наука (одинн из крутейших научных журналов в мире). Англоговорящие все сами могут прочитать здесь sciencemag.org/news/2020/12/c…

Цитирую.
“Дэвид Балтимор … назвал работу “впечатляющей” и находку “неожиданной”, но он подчеркивает что Йениш и коллеги показали всего лишь что интегрируются участки генома SARS-CoV-2. ...

... Поскольку это только кусочки коронавирусного генома, это не может привести к появлению инфекционной РНК или ДНК, а следовательно это - биологический тупик,” говорит Балтимор. ”Так же неясна судьба обратных транскриптов в клетках человека: ...

... продолжают они существовать в течение длительного времени, или умирают. Работа поднимает много интересных вопросов.”
Конец цитаты.

Вот что сказал о статье Балтимор.

На счет статьи высказались и другие ученые, оставлю одну из многих схожих цитат здесь.
Мелани Отт, исследователь ВИЧ: “У меня нет сомнений что обратная транскрипция может происходить in vitro при оптимальных условиях. …

... Случается это или нет в клетках и … ведет к значительной интеграции в ядро, это уже другой вопрос.”

Выводы, как говорит Пивоваров, делайте сами.

Вот такой зверский тред у нас с вами сегодня вышел.
Всем кто дочитал до конца - респект.

На той неделе разберем пальмовое масло и его эффект на гены, если таковой имеется.
Всем здоровья!

@threadreaderapp unroll