ПАНДЕМИЯ ПРОДОЛЖАЕТСЯ: ОМИКРОНЫ, ДЛИТЕЛЬНЫЙ КОВИД, ВАКЦИНАЦИЯ И ВАКЦИНЫ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

https://doi.org/10.31631/2073-3046-2022-21-5-120-137

Пандемия продолжается: омикроны, длительный ковид,вакцинация и вакцины

Е. П.Харченко*

ФГБУН «Институт эволюционной физиологиии и биохимии им. И. М. Сеченова» РАН

Резюме

В статье рассматриваются остаточные последствия коронавирусной инфекции у перенёсших COVID-19, именуемые как долговременный ковид, краткий перечень его симптомов, возможные их причины и трудности распознавания. Анализируются изменения первичной структуры возникающих коронавирусов от уханьского штамма до новых штаммов омикронов. В числе особенностей их эволюции отмечается увеличение содержания аргинина и лизина, особенно в S1 субъединице, и снижение доли аспарагиновой и глутаминовой аминокислот. Для рецептор-связывающего домена омикронов характерна тенденция снижения содержания треонина, серина и глутамина. Мутации в S-белке характеризуются асимметричностью в отношении как заменяемых, так и замещающих аминокислот. Не подвержены заменам изолейцин, цистеин и триптофан. Эти тенденции и ограничения в мутациях S-белка и особенно необычное в них соотношение трансверсии:транзиции аргументируют версию об искусственном происхождении вариантов SARS-CoV-2. На уровне генов S-белков отмечаются запреты в отношении использования определённых кодонов. Для оценки эффективности вакцин и чуствительности к ним коронавиру-сов на протяжении пандемии полезно подразделить пандемические коронавирусы на две группы: доомикроны и омикроны. Такое подразделение оправдано тем, что эти группы резко отличаются по числу мутаций и изменениями по составу иммунных эпитопов, особенно в рецептор-связывающем домене. Специфическая тенденция изменения его аминокислотного состава , по-видимому, связана с последовательным снижением патогенности в ряду омикронов ВА.1, ВА.2, ВА.4 и ВА.5. Учёт этих особенностей позволяет прогнозировать чувствительность коронавирусных штаммов к используемым вакцинам и рационально конструировать вакцины с широким спектром специфичности. Ключевые слова: коронавирусы, пандемия, долгий ковид, вакцинация, вакцины, иммуноэпитопы Конфликт интересов не заявлен.

Для цитирования: Харченко Е. П. Пандемия продолжается: омикроны, длительный ковид, вакцинация и вакцины. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2022;21(5): 120-137. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2022-21-5-120-137_

The Pandemic is in Progress: Long Covid, Omicrons, Vaccination and Vaccines

EP Kharchenko**

Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Russian Federation, St. Petersburg Abstract

The article discusses the residual effects of survivors of COVID-19, referred to as long-term covid, a short list of their manifestations, their possible causes and difficulties of recognition. Changes in the primary structure of emerging coronaviruses from the Wuhan strain to new omicron strains are analyzed. Among the features of their evolution, there is an increase in the content of arginine and lysine, especially in the S1 subunit, and a decrease in the proportion of aspartic and glutamic amino acids. The receptor-binding domain of omicrons is characterized by a tendency to decrease the content of threonine, serine and glutamine. Mutations in the S protein are characterized by asymmetry in relation to both substitutable and substitutive amino acids. Isoleucine and cysteine are not replaced. Certain trends and limitations in the mutations of their S protein and especially the unusual ratio transversion: transitions in them argue for the version of the artificial origin of the SARS-Cov-2 variants. At the level of the S protein genes, there are prohibitions regarding the use of certain codons. To assess the effectiveness of vaccines and the sensitivity of coronaviruses to them during a pandemic, it is useful to divide pandemic coronaviruses into two groups: omicrons and pre-omicrons. This division is justified by the fact that these groups differ sharply in the number of mutations and changes in the composition of immune epitopes, especially in the receptor-binding domain. The specific tendency of changes in its amino acid composition, apparently, is associated with a consistent decrease in pathogenicity in BA.1, BA.2, BA.4 and BA.5 variants. Taking into account these features makes it possible to predict the sensitivity of coronavirus strains to the vaccines used and rationally design vaccines with a wide range of specificity.

* Для переписки: Харченко Евгений Петрович, д. б. н., ведущий научный сотрудник Института эволюционной физиологии и биохимии

им. И. М. Сеченова, 194223, Санкт-Петербург, пр. Тореза, 44. +7(812) 552-70-31, neuro.children@mail.ru. ©Харченко Е. П.

** For correspondence: Kharchenko Eugene P., Dr. Sci. (Biol.), leader researcher Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, 44 Toreza pr., St. Petersburg, Russian Federation,194223, +7(812) 552-70-31, neuro.children@mail.ru. ©Kharchenko EP.

Keywords: coronaviruses, pandemic, long Covid, vaccination, vaccines, immune epitope No conflict of interest to declare.

For citation: Kharchenko EP. The Pandemic is in Progress: Long Covid, Omicrons, Vaccination and Vaccines. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2022;21(5): 120-137 (In Russ.). https://doi.org/10.31631/2073-3046-2022-21-5-120-137

Пандемия COVID-19, продолжаясь уже более 2 лет, предстаёт как череда волн заражения возникающими новыми штаммами SARS-Cov-2 с меняющимся пандемическим потенциалом (по уровням контагиозности, заболеваемости и летальности) и калейдоскопической картиной распространения по миру. Не успела завершиться её последняя волна, порождённая несколькими вариантами штамма омикрона, среди которых самым заразным за весь предшествующий период пандемии был штамм ВА.2 (стелс-омикрон), как в Южной Африке у пациентов были выделены новые штаммы ВА.4 и ВА.5, обладающие высокой контагиозностью, как и их предшественники, и активно распространяющиеся в Африке, Америке и Европе. Предвестниками очередной волны пандемии предпо лагаются новые возникшие штаммы BQ.1 («цербер») и ХВВ («кошмарный штамм»).

Возникновение омикронов как продолжателей пандемии явилось сюрпризом для исследователей, по поводу которого нельзя не согласиться, что природа никогда не переставала удивлять нас своими решениями, которые мы рассматриваем как неожиданные и непрогнозируемые в рамках существовавших представлений. Стало очевидным, что беспрецедентная интенсивность секвенирования генома выделяемых штаммов SARS-CoV-2 (база данных GISAID насчитывает более 11 миллионов последовательностей SARS-CoV-2), являющаяся, как признано, мозаичной по сути и охватывающая лишь малую долю циркулирующих штаммов, как и построенные эволюционные древеса вариантов SARS-CoV-2, оказались недостаточными для прогнозирования разных путей эволюции SARS-CoV-2 и возникновения его новых линий. Выдвинуто несколько гипотез, объясняющих таинственное возникновение омикронов, в числе которых и версия об искусственном происхождении вариантов SARS-CoV-2.

Характерной особенностью вариантов омикрона является высокая доля мутаций в их S гене, более высокая контагиозность по сравнению со штаммами, вызвавшими предшествующие волны пандемии, меньшая патогенность и смертность, и они в разной степени менее чувствительны к иммунитету, вызванному вакцинами к уханьскому штамму. Столь быстрое появление нескольких штаммов омикрона с большим количеством мутаций в S-белке, свидетельствующее о более высокой, чем у вирусов гриппа, скорости мутировании генома [1] и тщетность усилий по формированию к вариантам SARS-CoV-2 коллективного иммунитета [2], конечно, озадачивают относительно возможности появления новых

вариантов SARS-CoV-2, сроков окончания пандемии COVID-19 и перехода её в сезонные эпидемии, а также поисков новых вакцин, обладающих широким спектром специфичности и обеспечивающих долговременную защиту от коронавирусов.

Продолжение пандемии знаменуется не только волнами подъёма заболеваемости, вызванными новыми вариантами SARS-CoV-2 и проблемами поиска новых вакцин, но и особенностями течения COVID-19 - частыми переходами инфекции SARS-CoV-2 в длительный ковид (ДК). Рассмотрим их последовательно.

Длительный COVID-19

Дополнением в характеристике течения COVID-19 следует признать ДК - синдром с неясным патогенезом, проявляющийся остаточными симптомами у переболевших разной степенью тяжести COVID-19 и наблюдаемый даже у молодых людей и детей. ВОЗ определил ДК как состояние после COVID-19 у лиц с историей вероятной или подтверждённой инфекции SARS-CoV-2. Обычно оно возникает через 3 месяца после начала COVID-19 с симптомами, продолжающимися не менее 2 месяцев, которые не могут быть объяснены альтернативным диагнозом. В перечень проявлений ДК были включены 33 симптома, по которым был достигнут консенсус экспертов ВОЗ [3].

Чаще ДК проявлялся при избыточной массе тела, у женщин и пожилых пациентов, при наличии более 5 симптомов COVID-19 на протяжении первой недели инфекции (слабость, головная боль, отдышка, хриплый голос и миалгии в числе наиболее вероятных предикторов), пред-существовании другой инфекции. У госпитализированных пациентов вероятность ДК высока при тяжёлом течении COVID-19, длительном пребывании в палате интенсивной терапии и использовании ИВЛ. Предрасполагают к развитию ДК коморбидность COVID-19 с диабетом, гипертонией, хроническим поражением печени и почек, сердечно-сосудистыми заболевниями, а также курение и алкоголизм. Предикторами ДК служат лимфопения, тромбоцитопения, повышенные уровни ферритина, интерлейкина ^-6, лактатде-гидрогеназы, С-реактивного белка, тропонина и D-димера и нарушения в системе коагуляции крови [4-9].

Не щадит ДК и взрослых с подтверждённым заражением SARS-CoV-2, избежавших госпитализацию. В весьма обширном исследовании показано, что из 115 изначально отобранных симптомов ДК

62 были статистически значимо связаны с инфекцией SARS-CoV-2 и среди последних 20 оказались из 33 симптомов, характеризующих ДК по определению комитета ВОЗ. Наиболее частыми симптомами были аносмия, выпадение волос, чихание, сексуальные нарушения, одышка в покое, слабость, плевральные боли, охриплость и повышенная температура. У 80% обследованных отмечался широкий спектр симптомов, включая боль, слабость и сыпь, у 14,2% - доминировали депрессия, тревожность и «туман в голове», у остальных - кашель, одышка и выделение мокроты. В числе факторов риска ДК были принадлежность к женскому полу и этническому меньшинству, низкий социоэко-номический статус, курение, ожирение и коморбид-ность по широкому кругу заболеваний [4].

В таблице 1 приведены проявления поражения различных систем организма при ДК. В числе наиболее часто встречающихся и типичных симпотомов слабость и одышка, кашель, выделение мокроты, риноррея, загрудинные боли, стри-дор, когнитивные расстройства, головная боль, миалгия, боли в суставах, нарушения в сосудистой и пищеварительной системах, расстройство сна. Симптомы ДК могут наблюдаться несколько месяцев и даже 1-2 года с проявлением нарушений в работе одного или нескольких органов. Удивительным представляется проявление ДК у пациентов, перенёсших лёгкую форму инфекции, и вовлечение одновременно несколько систем организма. Кроме того, проявления ДК отмечены и у лиц (особенно у молодых и детей), перенёсших

ковид без поражения дыхательной системы. Не исключено, что длительность проявления симптомов (1-2 года) не является пределом, поскольку у некоторых пациентов, перенёсших в тяжёлой форме острый респираторный синдром в 2005 г. или средневосточный респираторный синдром в 2012 г., остаточные поражения коронавирусом наблюдались значительно длительнее [5].

В аспекте мозаичности клинических проявлений и разных форм течения (от бессимптомного носительства до тяжёлых многосистемных поражений) COVID-19 всеобъемлющее объяснение патогенетического механизма ДК, как и острой стадии COVID-19, может быть реализовано прежде всего в контексте патогенетического континуума, проявляющегося иммуно-сосудистым поражением, эпиге-нетики и концепции пептидного континуума родства белков человека и инфекционных агентов [10], рассматривая ДК как незавершенное восстановление у пациента глобального регуляторного континуума и гомеостаза. В общем случае патогенетический континуум можно рассматривать как совокупность возникающих под влиянием внешних и/или внутренних факторов нарушений в организме, изменяющих его глобальный регуляторный континуум (под последним понимается совокупность всех регу-ляторных систем организма, способных реагировать на возникающие внешние и внутренние стимулы), охватывающий все системы регуляции и реализующийся через множество сценариев [11].

Каждый вирус обладает своим набором механизмов преодоления защитных реакций организма.

Таблица 1. Некоторые проявления длительного ковида по системам организма Table 1. Some manifestations of long covid through systems of organism

Система System Патологические проявления Pathologic symptoms

Общие симптомы Common symptoms Ухудшение качества жизни, слабость, утомляемость, суставные боли, миалгии, потливость, озноб,лихорадка Fatigue, general tiredness, myalgia, arthralgia, sweats, fever,chills

Дыхательная Respiratory Отдышка, кашель, риноррея, выделение мокроты, частое чихание, скованность грудной клетки Wet or dry cough, shortness of breath at rest, runny nose, sputum production, pleuritic chest pain, sneezing, chest pain , tightness of chest

Нервная Neurologic Туман в голове, головная боль, бессоница, сонливость, сенсорные нарушения Brain fog, sleep difficulty, headaches, insomnia, drowsiness, dysgeusia, anosmia

Психическая сфера Psychic Когнитивные нарущения, речевые расстройства, нарушения памяти, тревожность, депрессия, изменчивость настроения, дефицит внимания, неспособность концентрироваться Anxiety, depression, mmemory problems, difficulty thinking, inability to concentrate, cognitive impairment, language problems, mood change and disorientation

Сердечно-сосудистая Cardiovascular Загрудинная боль, сильное сердцебиение, тахикардия, миокардит, перикардит, сердечная недостаточность Chest pain, tachycardia, palpitations, myocarditis, pericarditis, heart failure

Кожа Skin Эритоматозная сыпь, уртикарная сыпь, выпадение волос Rash, hairloss

Пищеварительная Gastrointestinal Потеря аппетита, дисбиоз, диарея, боли в животе Loss of appetite, dysbiosis, diarrhoea, abdominal pain

Иммунная Immune Аутоиммунные нарушения, вирусная персистенция, лимфопения Autoimmune disturbances, virus persistence, lymphopenia

В качестве триггеров, запускающих патологические реакции в организме, могут выступать как продукты транскрипции и репликации вирусного генома, так и вирусные белки. Особенность инфекций - нарушение выделительных процессов и накопление в организме продуктов распада вызвавшего её агента, приводящее к РНК и/или ДНКемии и пеп-тидемии. Вовлечённость выявленных в вирусных белках пептидов, гомологичных белкам различных органов и систем, в патогенез инфекционных осложнений возможна как в составе самих структурных белков вирусов, так и после их высвобождения при распаде белков. Континуум патологической реактогенности организма слагается как из эффектов отдельных белков и/или их пептидов, так и их комбинаций. Высвобождаемые при деградации фрагменты вирусных компонентов являются активными соучастниками полисистемной дезорганизации организма в результате нарушения его глобального регуляторного континуума.

Применительно к вирусным белкам защитная реакция иммунной системы реализуется через последовательную протеолитическую деградацию их до пептидов и аминокислот, и аргументом, подтверждающим существование такого сценария, могло бы быть выявление в вирусных белках фрагментов, гомологичных различным цитокинам или белкам системы коагуляции, как возможных промежуточных продуктов их распада. Выщепление таких фрагментов из вирусных белков может происходить при участии как клеточных, так и вирусных протеаз. У коронавирусов протеазы запрограммированы в геноме [12]. Подтверждает участие упомянутых механизмов в ДК выявление персистенции в тканях, не только вирусов, но их фрагментов спустя несколько месяцев после начала инфицирования. В частности, проявление желудочно-кишечных симптомов и выделение с фекалиями РНК SARS-CoV-2 дает основание полагать наличие длительной желудочно-кишечной инфекции SARS-CoV-2 [13]. У пациентов, инфицированных SARS-CoV-2 и проявляющих неврологические симптомы, последние могли быть спровоцированы вирусными антигенами без прямой вирусной инвазии центральной нервной системы [14].

В числе потенциальных факторов, обусловливающих формирование патогенетического континуума, могли бы быть, помимо повреждения коронавирусом одного либо нескольких органов и персистенции резервуаров вируса в отдельных тканях, реактивация нейротрофических патогенов, например, вирусов герпеса или эндогенных ретровирусов, в результате иммунной дисрегуля-ции, взаимодействие коронавирусов с микробио-мом/виромом инфицированного, тромбирование тканей, дисфункция ствола мозга/блуждающего нерва, непрекращающаяся активность примиро-ванных иммунных клеток, аутоиммунные реакции из-за мимикрии коронавирусом белков хозяина [5]. Полиорганная патология ДК предстаёт как

развитие самых разных сценариев развития COVID-19, инициируемых сочетаниями разных факторов.

ДК после инфекции SARS-CoV-2 не следует рассматривать как уникальное проявление, поскольку после многих инфекций, вызванных вирусами (вирусами Эбола, Денге, полиомиелита, Чикунгунья, Эпштейна-Барр, гриппа и др.), по прошествии острой стадии заболевания наблю-дются различные осложнения, которые создают системам здравоохранения серьезные проблемы. Безотносительно к инфекционному агенту общим проявлением осложнений является перекрывание их симптомов с миалгическим энцефаломиелитом/синдромом хронической усталости, что указывает на существование потенциально общего их этиопатогенеза [15]. Рассматривается множество механизмов, запускающих хроническую усталость, однако признано, что и по сей день мы не располагаем точным знанием её природы и её патогенез остается загадкой.

Возможно, что в патогенезе инфекционных осложнений и, в частности, хронической усталости задействованы эпигенетические механизмы - наследуемые трансформации в геноме, которые не могут быть объяснены изменениями в последовательности оснований ДНК и обусловлены структурными адап-тациями областей хромосом. Экспериментальные исследования свидетельствуют, что эпигенетические изменения могут возникать на протяжении всей жизни - от эмбриональной стадии и до старости - как результат развития или физиологических и патологических процессов, влияния окружающей среды или, что хотелось бы подчеркнуть, случайного события [10]. Вирусы могут влиять не только прямым внедрением их генома в клеточный геном, но и через продукты транскрипции и трансляции вирусного генома, вызывая стойкие эпигенетические изменения в клетках хозяина. При этом сам вирус может быть элиминирован из клеток, и единственным следом их инфицирования может быть перепрограммированная функция органов и тканей.

По своему проявлению эпигенетические эффекты могут быть такими же сильными, как и генетические, проявляясь в многостадийной и многоуровневой дезорганизации организма, передаваясь даже нескольким поколениям по мужской и женской линиям и при определенных обстоятельствах также ревер-сируясь. В проявлении эпигенетических эффектов задействованы различные молекулярные процессы: метилирование нуклеиновых кислот, модификации гистонов, позиционирование нуклеосом на ДНК, контроль транскрипции связывающихся с ДНК белков и некодирующими малыми и длинными РНК, контроль трансляции микроРНК и связывающимися с РНК белками. Среди них наиболее изученными являются метилирование ДНК, происходящее в цитозиновом основании в контексте дуплета CpG, и модификации гистонов (метилирование, ацетили-рование, фосфорилирование и др.) [16,17].

Реальные оценки распространённости (в эпидемиологическом контексте) ДК трудно поддаются учёту из-за вовлечённости в патологический процесс разных органов, изначальной мозаичности поражений, их силы и длительности проявления. Вероятно, наиболее сложно ДК заподозрить в случае лёгких форм когнитивных или психических нарушений, как и при извращении обоняния и вкуса, когда переболевший COVID-19 из-за измененного состояния сознания не может критически его оценить и сама диагностика требует специального ней-ропсихологического тестирования. Более трудными для выявления в клинике причин ДК являются эпигенетические изменения, вызываемые перенесённым COVID-19. Хотя по сравнению со взрослыми у детей COVID-19 протекает легче, ДК не обходит их. Нередкими проявлениями после COVID-19 оказываются головная и абдоминальные боли, слабость или смена настроения, которые сопутствуют и неинфекцинным заболеваниям, а также регресс психического развития. Неспецифичность большинства этих симптомов затрудняет отнесение их именно к ДК. Весьма вероятно проявление ДК у переболевших COVID-19 как аутоиммунное заболевание, поскольку белки коронавирусов содержат большое количество последовательностей, гомологичных белкам человека. Выражаются аутоиммунные отклонения по-разному: от бессимптомной циркуляции аутореактивных клеток, аутоантител и повышения их содержания до органных и системных поражений.

От SARS-Cov к омикронам

Множественность мутаций в S-белке омикронов, как и большая его длина (наибольшая среди поверхностных белков РНК-содержащих вирусов), в первом приближении побуждает думать о неограниченном потенциале S-белка изменяться и возможности возникновения в нём самых различных констелляций мутаций, а также об отсутствии какой-нибудь выраженной траектории в эволюции S-белка. Однако при сравнительном анализе мутаций S-белка вариантов SARS-CoV-2 обнаруживаются определенные тенденции и ограничения, что склоняет к предположению не о природном стохастическом возникновении пандемических штаммов коронавирусов, а о целенаправленном создании их в лаборатории.

Референсным штаммом среди пандемических вариантов коронаровирусов служит уханьский SARS-CoV-2, и поскольку не известны его ближайшие предшественники, то об особенностях его S- белка можно судить, например, путём сопоставления с S-белком возбудителя тяжёлого острого респираторного синдрома (ТОРС, SARS-CoV0), выявленного в 2002 г. В S-белке различают 2 субъединицы: S1 и S2. Субъединица S1 формирует головку S-белка, и в её С-концевой области располагается рецептор-узнающий домен. Две функционально разные субъединицы в S-белке

SARS-CoV-2 проявляют разные тенденции в изменении их первичной структуры, и они наиболее выражены в S1-субъединице, подвергнувшейся особенно большому числу мутаций в рецептор-уз-нающем домене у омикронов (рис. 1).

В частности, за исключением цистеина, про-лина, тирозина и триптофана, доли большинства аминокислот в S-белке SARS-CoV-2 подверглись существенным изменениям. Особенно следует отметить возрастание количества основных аминокислот (аргинина, лизина и гистидина) при большем снижении числа дикарбоновых аминокислот. Примечательно, что в S1-субъединице SARS-Cov-2 на 6 остатков возросла доля аргинина при уменьшении на 1 остаток лизина и на 7 остатков дикарбоновых аминокислот. Результатом этих изменений в количественных соотношениях основных (без учёта доли гистидина) и кислых аминокислот (59:54) S1-субъединица SARS-Cov-2 обрела положительный заряд, свойственный поверхностным белкам вирусов с известной высокой контагиозностью (вирусы гриппа, кори, паротита, краснухи, гепатитов А и Е, ротавирусов). В S2-субъединице SARS-CoV-2 количественное соотношение основных и кислых аминокислот (44:56) близко к таковому для S2 субъединицы SARS-CoV (45:54), т. е. в ней сохранилась отрицательная полярность, а точнее - она даже усилилась, так как уменьшилась доля аргинина. Помимо выраженного изменения соотношения полярных аминокислот, в основном в S1-субъединице SARS-Cov-2 сосредоточены все существенные изменения в содержании других аминокислот. С учетом меньших количественных изменений других аминокислот субъединицу S2 можно рассматривать как более консервативную, чем S1.

Поскольку рецептором S-белка SARS-Cov-2 в клетках служит отрицательно заряженный ангиотензин-конвертирующий энзим-2, то увеличение положительной заряженности S1-субъединицы SARS-CoV-2 способствует через более сильное электростатическое взаимодействие повышению вероятности связывания вируса с клеточным рецептором. Это даёт основание предположить, что положительная полярность S-белка SARS-CoV-2 служит молекулярным маркером его высокой контагиозности. Аргументировать это предположение позволяют данные по сравнению изменений гемагглютинина вируса гриппа от пандемии гриппа 1918 г. (высокие летальность и уровень заболеваемости) к пандемии 2009 г. (невысокий уровень летальности и заболеваемости) и между изменениями S-белка от региональной вспышки, вызванной SАRS-CoV-1 в 2002 г. (высокий уровень летальности и ограниченный уровень заболеваемости), к пандемии COVID-19 в 2020 г. (невысокий уровень летальности и высокий уровень заболеваепости). Оказалось, что повышенное количество аргинина и лизина по отношению к глутаминовой и аспара-гиновой кислотам было свойственно возбудителям

Рисунок 1. Распределение мутаций в S белке у вариантов SARS-CoV-2 [18] Figure 1. Mutation distribution in SARS-CoV-2 variant S proteins [18]

Примечание: NTD - N-концевой домен; RBD -рецептор-связывающий домен; HR2 - гептапептидный повтор; TM - трансмембранный домен. Note: NTD -N terminal domain; RBD - receptor-binding domain; HR2 - heptapeptide repeat sequence 2; TM-transmembrane domain.

пандемий с более низким уровнем смертности, но с высоким уровнем заболеваемости [19].

Для выяснения тенденции в возникающих мутациях в S-белке у вариантов SARS-CoV-2, появившихся после первой волны Соvid-19, обратимся к рисунку 2. В нём представлены мутации вариантов SARS-CoV-2, получивших глобальное распространение, в частности «5» вариант и омикроны. Если проследить особенности состава замещаемых аминокислот и их заместителей, то выявляется, что из 20 аминокислот замещаются все, кроме изо-лейцина, метионина и цистеина, позиции которых в S-белке являются инвариантными. В числе заместителей не обнаруживаются глутамин (единственное исключение у ВА.2.12.1), глутаминовая кислота, треонин, метионин, триптофан и цистеин, которые можно расссматриваеть как запрещенные в качестве заместителей. Особенность замещений у всех представленных вариантов коронавирусов - возрастание доли основных аминокислот (аргинина, лизина и гистидина) при большем снижении числа дикарбоновых аминокислот. У «5» варианта в результате 9 мутаций произошло увеличение на 3 остатка аргинина. Больший сдвиг в составе полярных аминокислот отмечается у омикронов, причем процесс двунаправленный: снижается число глутаминовой и аспарагиновой кислот при резком возрастании числа аргинина и лизина. В рецептор-связывающем домене ВА.5 омикрона, например, соотношение (аргинин + лизин) к (глутаминовая кислота + аспараги-новая кислота) составляет 23:14.

Нельзя не заметить, что замещения аргинином и лизином в S-белке затрагивают преимущественно одни и те же аминокислоты: лизин

замещает аспарагин (причем мутация аспара-гин ^ лизин наиболее частая у омикронов), а глутамин обменивается на аргинин. Помимо изменения состава полярных аминокислот в сторону доминирования положительно заряженных аминокислот характерна и другая ассиметрия в преобладании мутаций: наиболее часто замещаются определенные аминокислоты. Так, максимальное число замещаемых остатков аспарагина и серина достигает 5, для аспара-гиновой кислоты, пролина, глутамина, треонина и тирозина - 3. Мутации, затрагивающие лизин (К417N ) и глутаминовую кислоту (Е484А) единичные и общие для всех омикронов. Кроме того, 4 мутации серина, как и две из 3 мутаций треонина приходятся на рецептор-связываю-щий домен S-белка, и они общие для всех омикронов. У них же наиболее часто замещающей аминокислотой (3 остатка) выступает аспарагин. Необычно асимметричным в мутагенезе S-белка является и соотношение трансверсий к транзи-циям, которое в природе составляет примерно 1:10. У омикрона ВА.1 (рис.2 ), к примеру, исключая вставку и делеции, на 31 мутацию приходится 21 трансверсия, т.е. у него соотношение между трансверсиями и транзициями составляет примерно 2:1, что свидетельствует о резком (возможно, даже уникальном) отклонении мутагенеза в возникающих вариантах пандемических коронавирусов от сложившегося в природе баланса между трансверсиями и транзициями. Не является ли эта исключительность мутагенеза пандемических коронавирусов искусственно привнесённой или в природе все возможно?

Practical Aspects of Epidemiology and Vaccine Prevention

Рисунок 2. Moзаики мутаций в S белке у вариантов SARS-CoV-2 Figure 2. Mutation mosaics of S protein in SARS-CoV-2 variants

B.1.617.2 (ô) BA.1 (o) BA.2 (o) BA.2.12.1(o) BA.2.75(o) BA.4 (o) BA.5 (o)

D614G A67V A27S

E156del D614G D405N

F157del D796Y D614G

G142D Е484А D796Y

К77Т G142D E484A

L452R G339D G142D

P681R G446S G339D

T19R G496S H655Y

Т478К H69del K417N

H655Y L24del

ins214EPE N501Y

K417N N679K

L212I N764K

L981F N969K

N211 del P25del

N440K P26del

N501Y P681H

N679K Q493R

N764K Q498R

N856K Q954H

N969K R408S

P681H S371F

Q493R S373P

Q498R S375F

Q954H S477N

S371L T19I

S373P T376A

S375F T478K

S477N V213G

T95I Y505H

T478K

T547K

V70del

V143del

Y144del

Y145del

Y505H

A27P D405N A27S A27S

A623S D614G D405N D405N

D405N D796Y D614G D614G

D614G E484A D796Y D796Y

D796Y F157L E484A E484A

E484A G142D F486V F486V

G142D G257S G142D G142D

H655Y G339H G339D G339D

K417N G446S H69del H69del

L24del H655Y H655Y H655Y

L452Q I210V K417N K417N

N440K K147E L24del L24del

N501Y K417N L452R L452R

N679K N440K N501Y N440K

N764K N460K N679K N501Y

N969K N501Y N764K N679K

P25del N679K N969K N764K

P26del N764K P25del N969K

P681H N969K P26del P25del

Q493R P681H P681H P26del

Q498R Q498R Q498R P681H

Q954H Q954H Q954H Q498R

R408S R408S R408S Q954H

S371F S371F S371F R408S

S373P S373P S373P S371F

S375F S375F S375F S373P

S477N S477N S477N S375F

S704L T19I T19I S477N

T19I T376A T376A T19I

T376A T478K T478K T376A

T478K V213G V70del T478K

V213G W152R V213G V70del

Y505H Y505H Y505H V213G

Y505H

Примечание: код аминокислот представлен в примечании к таблице 2. Note: the signature of amino acids is presented in Table 2.

Другими особенностями изменений аминокислотного состава в рецептор-связывающем домене служат тенденция к снижению у омикронов содержания глутамина, серина и треонина и увеличению доли аспарагина и аланина, а также отсутствие метионина (табл. 2). Такое изменение в содержании 5 аминокислот в рецептор-связывающем домене, по-видимому, можно рассматривать как молекулярный маркер особенностей эволюции свойств омикронов по сравнению с предшествующими им в пандемии штаммами, которые далее будут именоваться доомикронами. Омикроны ВА.1 и ВА.2 вызывали более мягкое поражение (без необходимости госпитализации), а позднее возникшие омикроны ВА.4 и ВА.5, по сравнению с омикронами ВА.1 и ВА.2, характеризовались меньшим числом госпитализаций с тяжёлым течением инфекции и смертей.

Описываемые особенности мутаций в S-белке разных вариантов пандемических коронавирусов подводят к вопросу: как изменяется мимикрия белков человека S-белками омикронов и доомикро-нов? Обоснованием для такого вопроса являются различия этих групп по силе патогенности, которая может быть обусловлена степенью соучастия белков вирусов в дезорганизации функционирования белков хозяина. Возможный сценарий такого вмешательства фрагмента S-белка представлен на рисунке 3. В частности, взаимодействие функционально связных белков хозяина, контактирующих своими комплементарными фрагментами, может быть блокировано фрагментом S-белка, гомологичным последовательности того белка, который взаимодействует с комплементарной последовательностью другого белка. Очевидно, что чем

Practical Aspects of Epidemiology and Vaccine Prevention

Таблица 2. Аминокислотный состав рецептор-связывающего домена вариантов SARS-CoV-2 Table 2. The amino acid content of SARS-CoV-2 variant receptor-binding domens

K R H D E P C L I V A Y W F G M N Q S T

Wuhan-Hu-1 12 11 1 9 У 13 9 14 9 2о 12 15 2 16 15 о 21 У 1У 13

B.1.1.7,«a» 12 1о 1 9 У 13 9 14 9 19 12 16 2 1У 15 о 22 6 1У 13

B.1.351,«ß» 12 1о 1 9 6 13 9 14 9 2о 12 16 2 16 15 о 22 У 1У 13

P.1,«Y» 12 11 1 9 6 13 9 14 9 2о 12 16 2 16 15 о 2о У 1У 14

B.1.617.1,«ó» 12 12 1 9 6 13 9 14 9 19 12 15 2 16 15 о 21 8 1У 13

BA.1,«o» 13 12 2 1о 6 14 9 15 9 19 13 15 2 18 12 о 23 4 15 12

BA.2,«o» 13 11 2 9 6 14 9 14 9 19 14 15 2 19 14 о 24 4 14 11

BA.2.12.1,«o» 12 11 2 9 6 14 9 13 9 19 14 15 2 19 14 о 24 5 14 11

BA.4,«o» 13 11 2 9 6 13 9 14 9 2о 14 15 2 18 15 о 24 5 14 1о

BA.5,«o» 13 11 2 9 6 13 9 14 9 2о 14 15 2 18 15 о 24 5 14 1о

Примечание: A - аланин, C - цистеин, D - аспарагиновая кислота, E - глутаминовая кислота, F - фенилаланин, G — глицин, H - гистидин, I - изолейцин, K - лизин, L - лейцин, M - метионин, N - аспарагин, P - пролин, Q - глутамин, R - аргинин, S - серин, T - треонин, V - валин, W - триптофан, Y - тирозин. А - аденин, G - гуанин, C- цитозин, Т - тимин.

Note: A - alanine, C - cysteine, D - aspartic acid, E - glutamic acid, F - phenylalanine, G — glycine, H - histidine, I - isoleucine, K - lysine, L - leucine, M - methionine, N - asparagine, P - proline, Q - glutamine, R - arginine, S - serine, T - threonine, V - valine, W - tryptophane, Y -tyrosine. А - adenine, G - guanine, C- cytosine, Т - thymine.

больше белки вируса содержат последовательностей, гомологичных разным белкам хозяина, тем сильнее дезорганизируется при инфекции функционирование организма. (Кроме того, высокое содержание гомологичных последовательностей у вируса обусловливает слабую «видимость» его для иммунной системы хозяина.) По другому сценарию, функционирование белков хозяина может быть дезорганизовано взаимодействием с ними фрагментов вирусного белка, комплементарных соответствующим последовательностям белков хозяина.

Анализ количественного содержания в S-белках последовательностей, гомологичных белкам человека, показал, что у омикронов (ВА.4 и ВА.5) их меньше, чем у доомикронов (уханьский штамм и дельта штамм), что позволяет использовать у вирусных белков численность последовательностей, гомологичных белкам человека, для прогнозирования степени патогенности (вирулентности) вирусов, в частности, коронавирусов.

Все эти отмеченные выше особенности, обеспечившие варианты коронавирусов глобальным распространением, свидетельствуют об ограниченном диапазоне возможных изменений S-белка и могут служить полезной информацией для прогнозирования изменений свойств вариантов SARS-Cov-2. С учётом того, что последняя волна пандемии была порождена преимущественно вариантами ВА.1 и ВА.2 омикрона и была наиболее высокой по сравнению с предшествующими волнами, затронув значительную часть населения планеты, немалая доля которого вакцинирована, можно предположить, что масштаб распространения вариантов ВА.4 и ВА.5 будет значительно сужен, что уже подтверждается наметившимся спадом волн заражаемости в разных странах.

В дополнение к описанию ограничений мутаций на уровне белка следует отметить запреты на уровне генов S-белка, используя трансляционный код. Особенность генетического кода S-белка ухань-ского штамма SARS-CoV-2 - исключение из него триплетов CGA и CCA, кодирующих соответственно аргинин и пролин - отсутствующее в таковом у SARS-CoV. С целью уточнения, какие запреты приходятся на каждую субъединицу S-белка SARS-Cov-2, был выполнен анализ генетического кода обеих субъединиц. У S1 в генетическом коде исключены триплеты CCG (пролин), CGC и CGA (аргинин), а у - GGG (глицин), TCG (серин), CGG и CGA (аргинин) (рис. 4). Выявленные исключения триплетов из генетического кода распространяются на весь S-белок либо избирательно на его субъединицы. В обоих случаях они служат для обеспечения структурно-функциональной консервативности S-белка [12]. Они наблюдается у «ô» варианта и омикронов. Им свойствены те же запреты в трансляционном коде, что и для S2-субъединицы уханьского штамма. Однако у омикронов стало меньше на один запрет (CGA) по аргинину при сохранности запрета триплета CCG у пролина. Минимально (1-2 раза) используются кодоны, содержащие дублет CG у се-рина, треонина и глицина.

Одно из объяснений проявления исключений триплетов из генетического кода белков заключается в том, что они связаны с сохранением структурообразующего остова (каркаса) и функциональной идентичности белка, который подвержен частым и значительным изменениям, что характерно для поверхностных белков вирусов. Исключение триплетов свидетельствует, во-первых, об ограничении возникновения синонимических мутаций в пределах того квартета, из которого исключен или исключены триплеты. Во-вторых, налагается

Рисунок 3. Схема взаимодействия гомологичных последовательностей в разных белках с комплементарной последовательностью в другом белке

Figure 3. Interaction of homologous sequences in different proteins with a complementary sequence in another protein

Примечание: 1 и 3 - белки хозяина, взаимодействующие комплеме-тарными фрагментами; 2 - вирусный белок, содержащий фрагмент, гомологичный фрагменту белка 1 и способный взаимодействовать с белком 3.

Note: 1 and 3 - host's proteins; 2 - virus protein containing homologous sequence to host's protein 1.

запрет мутирования в исключённый триплет триплетов других аминокислот, что находятся в таблице генетического кода на одной вертикали или горизонтали, проходящие через исключённый триплет. Позиции этих аминокислот, по-видимому, являются важными для структурно-функциональной идентичности белка. Для их выявления полезно иметь в виду, что большинство мутаций совершается путем транзиций, что позволяет минимизировать при поиске число потенциальных аминокислот, на которые распространяется запрет мутирования.

Однако объяснения ограничений в трансляционном коде описывают лишь последствия исключения триплетов из генетического кода белка, не раскрывая, почему запрещённый триплет не может использоваться для кодирования той аминокислоты, в квартете триплетов которой введен запрет. Возможно, что одна из причин исключения триплета из квартета триплетов одного корня связана с разной ролью триплетов в мРНК при котрансляционном сворачивании белка. Исключение синонимического триплета, по-видимому, предотвращает варианты порождения биологически неактивных белков. Все же исключенные триплеты из генетического кода S1- и S2-субъединиц S-белка SARS-CoV-2 характеризуются тем, что в них 2 или 3 составляющих их нуклеотида обязательно являются G и/или С. Поскольку комплементарное взаимодействие между С и G более сильное, чем между А и Т и геном коронавирусов принадлежит к АТ-типу, то эта особенность исключения триплетов из генетического

кода S1 и S2 SARS-Cov-2 связана, вероятно, с регуляцией локальной скорости элонгации трансляции. Другая причина, возможно, заключается в предотвращении возникновения вариантов белка, фукци-онально не совместимых с белками хозяина.

Объединение информации по ограничениям и запретам в S-белке на уровнях кодирования и мутаций S1-субъединицы омикронов с учётом общих идентичных для них позиций позволяет прогнозировать возникновение новых вариантов омикронов. Высокая доля в них аспарагина, серина, пролина, глицина или тирозина, которые наиболее часто подвержены мутациям, не дают оснований полагать об исчерпании ресурсов для возникновения в природе (или создания в лаборатории) новых вариантов омикронов, что подтверждается распространением их новых вариантов, например, BQ.1 и ХВВ. При этом следует иметь в виду, что характеристика омикронов как вызываюших меньше тяжёлых и смертных случаев, возможно, не является истинным (или полным) отражением их особенностей, поскольку при длительной пандемии изменяются не только коро-навирусы, но и глобальный иммунный статус населения по отношению к ним, который на данный момент пандемии позволяет проявлять себя вирусу выраженной контагиозностью. Резистентность огромного контингента населения к вирусу может быть обусловлена бессимптомным его носитель-ством благодаря вирусостатическому эффекту, реализуемому врождённой иммунной системой и/или резидентными Т-клетками памяти адаптивной ИС, т.е. при обследовании этой части населения антител к SARS-CoV-2 не выявить, и отсутствие их не может быть бесспорным показанием для вакцинации. Окажется ли благом посягательство вакцинацией на естественный иммунитет?

Вакцинация и вакцины

Возникновение множества волн пандемии СОУЮ-19 разными вариантами 8АРБ-Соу-2 показало, что моноспецифичные вакцины помогают лишь в краткосрочном плане, поскольку созданный иммунитет к уханьскому штамму транзиторный, его способны обходить омикроны, и вакцинированные и переболевшие СОУЮ-19 могут быть заражены вторично. Вакцинация обеспечивала лишь частичную защиту от развития ДК у переболевших после неё СОУЮ-19 и не может рассматриваться в качестве единственной стратегии для предупреждения развития ДК [20].

Следует заметить, что применительно к COVID-19 роль вакцинации в динамике волн пандемии не представляется достаточно ясной. Так, в России спад третьей волны пандемии произошёл на фоне мизерного охвата населения вакцинацией, а угасание последней волны, вызванной преимущественно омикронами, протекал при охвате иммунизацией лишь половины населения страны вакциной к уханьскому штамму. Признано, что вакцины первой генерации, направленные против уханьского штамма, проявляют эффективность

Practical Aspects of Epidemiology and Vaccine Prevention

Рисунок 4. Генетический код S1(слева) и S2 (справа) субъединиц SARS-CoV-2 Figure 4. The genetic code of SARS-CoV-2 S1(left) и S2 (right) subunits

Wuhan -Hn-1 SI protein

тст 5 25 TGT С 14 TTT F 37 TAT Y 23

тсс S 9 тех: с 6 TTC F 12 TAC Y 8

ТСА 5 9 TGA z 0 TTA L 15 TAA z 0

TCG S 2 TGG к 7 TTG L 10 TAG Z 0

ACT Т 33 ACT s 9 ATT I 18 AAT H 35

АСС Т 5 AGC s 2 АТС I 6 AAC N 19

АСА т 13 AGA R 15 ATA I 10 AAA К 17

ACG т 2 AGG R 6 ATG H 4 AAG К 13

ест р 21 CGT R 6 CTT L 17 CAT В 7

ССС р 3 CGC R 0 CTC L 4 CAC H 2

ССА р 13 CGA R 0 СТА L 6 CAA Q 16

CCG р 0 COG R 2 CTG L 2 CAG Q 12

GCT А 21 GOT G 30 GTT V 31 GAT D 22

GCC А 3 CGC G 5 GTC V 14 GAC D 9

GCA А 12 GGA G 7 GTA V 8 GAA E 17

GCG А 1 GGG G 3 CTG V 4 GAG Б 6

Omicron BA.2 SI protein

ТСТ S 25 TGT С 14 TTT F 37 TAT Y 30

тсс S 6 TGC С 6 TTC F 14 TAC Y 7

ТСА S 10 TGA Z 0 TTA L 14 TAA Z 0

TCG s 2 TGG И 7 TTG L 10 TAG Z 0

ACT T 32 AGT S 9 ATT I 18 AAT N 34

АСС T 5 AGC S 2 АТС I 6 AAC N 20

АСА T 16 AGA R 14 ATA I 11 AAA К 18

ACG T 2 AGG R 6 ATG H 4 AAG К 14

ССТ p 19 CGT R 6 CTT L 18 CAT H 7

ССС p 2 CGC R 0 CTC L 4 CAC H 3

ССА p 14 CGA R 2 СТА L 6 CAA Q 14

CCG p 0 CGG R 2 CTG L 2 CAG Q 12

GCT A 22 GGT G 30 GTT V 31 GAT D 22

GCC A 3 GGC G 5 GTC V 14 GAC D 9

GCA A 12 GGA G 7 GTA V 3 GAA E 16

GCG A 1 GGG G 4 GTG V 3 GAG E 6

Wuhan -Hn-1 S2 protein

TCT S 12 TGT С 14 TTT F 22 TAT Y 12

TCC S 4 TGC С 6 TTC F 6 TAC Y 6

TCA s 17 TGA z G TTA L 13 TAA Z 1

TCG s □ TGG w 5 TTG L 10 TAG Z a

ACT T 11 ACT s 8 ATT I 26 AAT N 19

АСС T 5 AGC s 3 АТС I 8 AAC N 15

АСА T 22 AGA R 5 ATA I 8 AAA К 21

ACG T 1 AGG R 4 ATG H 10 AAG ÏT 10

ССТ p 8 CGT R 3 CTT L 19 CAT H 6

ССС p 1 CGC R 1 CTC L 8 CAC H 2

ССА p 12 CGA R 0 СТА L 3 CAA Q за

CCG p G CGG R 0 CTG L 1 CAG Q 4

GCT A 21 GCT G 17 CTT V 17 GAT D 21

GCC A 5 GGC G 10 GTC V 7 GAC D 10

GCA A 15 GGA G 10 СТА V 7 GAA S 17

GCG A 1 GGG G 0 GTG V 9 GAG S 8

Omicron BA.5 SI protein

TCT S 25 TCT С 14 TTT F 36 TAT Y 30

TCC S 6 TGC С 6 TTC F 14 TAC Y 7

TCA S 10 TGA Z a TTA L 14 TAA Z 0

TCG S 2 TGG w 7 TTG L 1G TAG Z a

ACT T 32 ACT s 9 ATT I 18 AAT N 34

АСС T 5 AGC s 2 АТС I 7 AAC H 20

АСА T 16 AGA Б 14 ATA I 10 AAA к: 18

ACG T 2 AGG R 6 ATG H 4 AAG к 14

ССТ p 19 CGT R 6 CTT L 18 CAT H 6

ССС p 2 CGC R Û CTC L 4 CAC H 3

ССА p 14 CGA R 1 СТА L 6 CAA Q 15

CCG p 0 CGG R 3 CTG L 1 CAG Q 12

GCT A 22 GCT G 30 GTT V 32 GAT D 22

GCC A 3 GGC G 5 GTC V 13 GAC D 9

GCA A 13 GGA G 7 GTA V 8 GAA E 17

GCG A 1 GGG G 4 GTG V 3 GAG S 6

Примечание: код аминокислот и нуклеотидов представлен в примечании к таблице 2. Note: the signature of amino acids and nucleotides is presented in Table 2.

в отношении других вариантов SARS-CoV-2 по части снижения числа госпитализаций, тяжёлых и смертельных случаев COVID-19, слабо защищая от самого заражения омикронами. Примечательно, что эпидемиологические показатели заболеваемости и летальности при пандемии COVID-19 значительно различаются между разными географическими регионами и странами и являются результатом сложного взаимодействия множества факторов, накладывающихся на патогенетические механизмы вторгнувшегося в организм вирианта SARS-CoV-2. Среди них нельзя игнорировать социальную

составляющую и этнические особенности, имея в виду существенно более низкие показатели заражаемости и летальности от COVID-19 в странах Азиатского региона даже до внедрения вакцинации. В Японии, например, в которой высокая плотность населения и преобладают лица пожилого возраста, под конституционным запретом локда-ун, население придерживалось трёх ограничений в коммуникации (избегание закрытых пространств, многолюдных мероприятий и тесных контактов), что, по-видимому, обусловило низкие показатели заражаемости и летальности в стране [21]. Строгие

ограничения по коммуникации в Китае подтверждают их роль в блокировании распространения волны пандемии. Не исключено, что особенности распространения новых волн пандемии, вызываемых возникающими штаммами SARS-Cov-2, в разных государствах определяются их программами вакцинации и особенностями используемых вакцин. К примеру, векторная вакцина, используемая в России, из-за вклада самих векторов по антигенному составу богаче, чем мРНК вакцина, и потенциально способна обеспечивать гетерогенный иммунитет к разным штаммам коронавирусов, чем можно было бы объяснить меньший, по сравнению с другими странами, всплеск заражений в России в последнюю волну пандемии.

В долгосрочной перспективе необходимы вакцины с широким спектром специфичности. Применительно к COVID-19 пришлось расстаться с концепцией коллективного иммунитета, на которую ориентировались первоначально с развертыванием по миру кампании вакцинации. Эта концепция оказалась полезной в случае тех возбудителей инфекций, которые фенотипически стабильны, например для вируса кори или оспы [2], но в случае SARS-CoV-2, превосходящего по скорости мутирования вирус гриппа (свидетельством чего служат особенно омикроны [1]), и последней волны пандемии, вызванной возникновением омикронов, всплыла иллюзорность надежд на всеобщую вакцинацию моноспецифичной вакциной как спасение от Covid-19.

На сегодняшний день имеется множество вакцин различной конструкции, но в большинстве их, кроме тех, что изготовлены из цельных вирионов, носителем антигенов SARS-CoV-2 служит в различной форме S-белок, пептиды из него, либо мРНК S-белка. Быстрое введение вакцинации против Соvid-19 оказалось возможным благодаря разработкам вирусологов, иммунологов и вакцинологов прошлых десятилетий, и все многообразие вакцин к уханьскому штамму SARS-CoV-2, по существу, основано на использовании разных матриц.

В стартовавшей гонке за вакциной против COVID-19 у её участников нет недостатка в вариантах её изготовления: убитая вакцина, множество вариантов векторных вакцины, мРНК, субъединичная и пептидная вакцины, вирусоподобные частицы, нановакцины. Если класть на чашу весов, определяющих важность вклада иммуноге-на и его платформы в эффективность и безопасность вакцины, то, признавая существенную роли платформы в реализации эффекта иммуногена, бесспорно то, что первоначально решается проблема выбора самого иммуногена, а лишь потом «примеряется» к нему соответствующая платформа. Изобретательность по части платформ вакцин по своему характеру является биотехнологической. Что же касается выбора «правильного» иммуно-гена, то он предполагает основываться на глубоких фундаментальных положениях иммунологии

и представлется очень сложной проблемой, и первая генерация вакцин против COVID-19 построена в основном на ловле удачи с платформой при единообразии носителя антигена. Важность вклада платформы вакцины в индукцию самих антител неоспорима, но особенность индуцируемого иммунного ответа в отношении свойств антител (нейтрализующих или протективных), широта их специфичности, долговременность иммунитета обусловливаются природой самого иммуногена.

В качестве возможных перспективных вакцин второй генерации рассматриваются ДНК-вакцины, самореплицирующиеся РНК-вакцины, рекомби-нантные белки с адъювантами, поливалентные (с панкоронавирусным охватом) вакцины, живой аттенуированный вирус с поливалентным спайком, а также наночастицы из рецептор-связывающих доменов и последовательная иммунизация спайками коронавирусов, обеспечивающие панкоронави-русный охват [22].

Создатели первой генерации вакцин против Соvid-19 затруднялись ответить на вопрос относительно долговременности индуцируемого их вакцинами иммунитета против SARS-Cov-2. Оказалось, что вызываемый иммунитет кратковременный и для поддержания иммунитета было предложено вводить третью дозу вакцины, но и она не создаёт долговременного иммунитета. В Израиле и уже в других странах пошли на введение четвёртой дозы. Многократная иммунизация чревата для иммунной системы неблагоприятными эффектами (особенно в случае пожилой части населения), поскольку она связано с риском индукции супрессии иммунной системы (природными примерами антигенной перегрузки служат беременность и опухоли) и со значительным уменьшением резервов наивных иммунных клеток у пожилых людей, что в целом может способствовать всплеску среди населения аутоиммунных заболеваний и опухолей. Поэтому последний вариант из приведённых выше перспективных вакцин, связанный с последовательной панкоронавирусной иммунизацией, представляется рискованным

Что касается других вариантов вакцинных конструкций, то следует перейти из области теоретизирования к практической реальности, оценивая их с точки кратковременных и долговременных эффектов. Практика показала, что вакцины на основе S-белка с использованием разных платформ не способны обеспечить долговременный иммунитет. В экспериментах на животных рецептор-свя-зывающие домены S-белка SARS-CoV-2 в качестве вакцины [23,24] либо наночастицы с фрагментом S-белка из 24 аминокислот [25], конъюгирован-ным с ферритином, вызывали образование против коронавирусов антител с широким спектром специфичности. Но все эти эксперименты выполнены до выявления омикронов, и неясно, распространется ли их действие на омикроны, рецептор-связываю-щие домены которых подверглись столь большому

числу мутаций. Кроме того, неизвестно, обладают ли вакцины на основе рецептор-связывающего домена S-белка долговременным эффектом, когда самому S-белку он не свойственен. Выяснение этой характеристики вакцин представляется принципиально важным для развития стратегии построения вакцинных конструкций на основе рецептор-свя-зывающего домена S-белка либо его фрагментов. Относительно же реальности создания широкоспецифичных вакцин за счёт их поливалентности, уместно помнить и неудачные опыты конструирования широкоспецифичиых противогриппозных вакцин, так как ещё на стадии преклинических испытаний таких вакцин возникали новые мутанты, резистентные к ним. Омикроны же по скорости мутирования, как отмечено выше, могут десятикратно превосходить вирусы гриппа [1], что вызывает сомнение относительно успеха в начинаниях по созданию против них вакцин с широким спектром специфичности, формирующих долговременный иммунитет.

Биоинформативный анализ белков вирусов (например вирусов кори, краснухи паротита и др.), вызывающих долговременный иммунитет, показал, что их поверхностные белки резко отличаются от S-белка коронавирусов по аминокислотному составу, особенно по пролину и его сочетанию в первичной структуре с другими аминокислотами. Это сравнение дополняет аргументацию относительно невозможности создания вакцин на основе S-белка или его фрагментов, формирующих долговременный иммунитет [26]. Для выяснения вклада пролина в структуру иммунных эпитопов (ИЭ) в S-белке 10 пандемических штаммов коронавирусов (уханьского, «а», «в», «у» , «5», ВА.1, ВА.2, ВА.2.12.1, ВА. 4 и ВА.5) и поверхностных белков вирусов, вызывающих пожизненный иммунитет, а также тех белков других вирусов (вирусы кори, паротита, краснухи, папилломы, полиовируса и др. ), для которых успешно были получены вакцины с длительным эффектом, нами были сгенерированы таблицы данных частот встречаемости аминокислот в каждой из 15 позиций ИЭ, рестрик-тированных по МНС II и узнаваемых Т-клетками. Для интегрального отражения данных полученных таблиц были составлены последовательности условных ИЭ, в каждой позиции которых представлена наиболее часто встречающаяся в ней аминокислота. Ими оказались соответственно для вирусных белков, вызывающих длительный иммунитет, и пандемических коронавирусов последовательности L Т L L Р V/G Р L Р L Р L Т L L и G/T D Т L S N S L S/T V L L I V Ь

Приведенные последовательности условных ИЭ резко отличаются прежде всего по наличию пролина, он отсутствует в последовательности условного ИЭ коронавирусов. Составы дипептидов в ИЭ, ре-стриктированных по МНС II, белков этих же групп вирусов также резко отличаются. Для иллюстрации по каждой группе сравнения приводим (в порядке

убывания их частот) по 10 наиболее часто встреча-ющиихся дипептидов: РР, LL, LV/ST, GL, LG, SG/PG/ LS, ^ (поверхностные белки вирусов, вызывающих длительный иммунитет) и DS, SV, GV, LD, !А, FN, NS, AL, SN, !Т ^-белки коронавирусов). Очевидно отсутствие совпадения хотя бы по одному дипептиду. Кроме того, при наличии у S-белков коронавирусов наибольшей длины среди РНК-содержащих вирусов их репертуар дипептидов существенно беднее, чем у поверхностных белков вирусов, вызывающих длительный иммунитет. Запреты на дипептиды приходятся не только на сочетания с редко встречающимися в белках аминокислотами (гистидин, цистеин, метионин или триптофан), но распространяются даже и на аминокислоты с высокой частотой встречаемости. Полученные данные подтверждают особую роль пролина в ИЭ ( она, возможно, связана со стабилизацией пролином развёрнутой линейной конформации ИЭ, что могло бы содействовать успешному распознаванию ИЭ) и полезность им-муноинформационного анализа белков в аспекте поиска эффективных вакцин и прогнозирования их потенциала обеспечивать долговременный иммунитет. Применительно к пандемическим корона-вирусам они аргументируют непродолжительный эффект вакцин против них на основе S-белка.

В поисках новых вакцин и прогнозирования диапазона эффектов уже используемых вакцин против новых вариантов коронавирусов ценным представляется выявление изменений локализации ИЭ в S-белке новых вариантов коронавирусов по отношению к коронавирусам, из которых изготовлены используемые вакцины. Разработанный нами компьютерный метод позволяет распознавать линейные ИЭ [26]. Усовершенствованный его вариант (путем введения дополнительных правил классификации принадлежности пептидов) позволяет более строго дифференцировать распределение в белках ИЭ, рестрикторованных по МНС I и МНС II (соответственно длиною в 9 и 15 аминокислот) и узнаваемых Т-клетками, не ИЭ, а также фрагментов с неясной рестрикцией по отношению к МНС. В таблицах 3 и 4 в качестве примеров представлены результаты анализа линейного распределения их (обозначенных соответственно как «+», «-» и «?» ) в S-белке уханьского и «5» штаммов и трёх омикронов с выделением области, приходящейся на рецептор-связывающие домены. Поскольку представленные в таблицах 3 и 4 последовательности являются «преломлением» первичных структур белков в иммунологическом контексте, то условно будем именовать их далее как компакты линейных ИЭ белков.

Таблицы 3 и 4 информативны в нескольких аспектах. Для оценки эффективности вакцин и чувствительности к ним разных вариантов SARS-Cov-2 на протяжении пандемии полезно сравнивать их между омикронами и доомикрона-ми. Такое сопоставление оправдано тем, что эти группы коронавирусов резко отличаются по числу

Practical Aspects of Epidemiology and Vaccine Prevention

Таблица 3. Распределение в S-белке коронавирусов иммуноэпитопов, рестриктированных по MHCII и узнаваемых Т-клетками

Table 3. Distribution in the coronaviruses S-protein of the immunoepitopes restricted by MHC 11 and recognized by T cells

Примечание: серым цветом выделена область, приходящаяся на рецептор-связывающий домен. Note: The region of receptor binding dnmen is in grey colour.

Practical Aspects of Epidemiology and Vaccine Prevention

Таблица 4. Распределение в S-белке коронавирусов иммуноэпитопов, рестриктированных по MHCI и узнаваемых Т-клетками

Table 4. Distribution in the coronaviruses S-protein of the immunoepitopes restricted by MHC I and recognized by T cells

1 91 i ui 271 361. . «1 541 СЭ1 721 611 »01 »91 1 DU1 1171

-?-++?---

__■>•*•>-■>__у_7_____»1____

---1-------7----47-----7---

-7?----

__7___7_+-?__7____■????__•

=?--?«----*--+77--7-7?-----1

Wonnri-Hli-l

7-7-7 77__!-■»___7______7 7___77____4

--y—---------7--?-I-----

---7------7777----7-----?----V-4-7-7-17----

—»---77-77—7-7-------7----»77----^---•---7-+-—7-» —

___»7_________).'>..'>____»>■). _______4._____I.»I_________О-!____9___

?-?-----7-1-1--:---„111---771+----??—---?---??-?---1--I7?-

----> -7----7----7--7-77—7-----7--7-7--fít+тТТ---7—+—7-»-+—++—7-1---7--7777—7--7--

___►--??___?___________?___?__7?______►??__1______►____________a__>___4___?__»_

-+—I?-/—7----------7------77-77—77777--•--7----7—+7+-+7-7--—7—+---—77-----7

—---——7---»1-?-—?-??—77—?-------►--——?---77-?--77»-??•>--

-7----77-+----7—7--77—«--7--7-7----7—1—17----i---7-7---7-----7»7-«-7--

i____77__4-t -■>—i_________7_______»7____7______________77___94.it.l-

D.a.«17.1 delta

^ ->_'>_ О ■>■>__,-'->___»________M____W_____4_0-4.4.9________О______'J'J__________4_________

91 -?---?—?-.—-----?-?---?--?-.-----------—-?--—7-—?-?-—4—7--------?-4--

AB1 ---7--1---7777----7----7---7-4 -? ?-ll---с---1----7771--7----»7---7---7-7-77----

271 7-4________7___4.4"> _ 4 — 7______7 4_____7_I _ 7_ 4 J>7_>____________4—— +___7___7_4-7__7____77U__

341--■---77-TV—?-?—7----?——+??---. . —?->----i---?———.--7-4-7-7-»——*

431---►?------7-7--7----777-1—47?----+----+74------7—4—--7--7-7—»----7-7-77*7

631------V----7----7--7-77—7-----7---7-->77---7—•-7-» ♦—• .--7-<---7--7777-7--7--

721____4______7__________. -___T .___7 _--OO.____.___477__4._____4___74___..____..____— 7___.7__,.+——_.—_ 7 _

»11 -4._7_7I4.7~----------Í------—-?2-?7—77???—.—7----7-4.74—47-?----7-4.1-4—77--1--7

901 -+-77—7-----7------7«---1-7-1--7-7+7-77-7-----+7-----7--»--7—7------7-«-i— *-7-->-7-7

991__>4_ >________>___4-47 — >___?—? ?____7_____4_+________4.7____7__»__> -'>'> ♦_? ?4__

1171 ■+----77--4-1-7-4------77.?_4-. 7----7--------77----7---------------77.

11Л.2, 00»

7-7-7-7----——77» ____7_4________ 9_♦ г ^ ---- —7?7-7—7— 7- 7__ —7------------ —7

>__»_____У???____?-■ ■—? t T T * T ___» ___777 ————*-7— -7---7-7-77--- ?-»

__ "31_"i __. 1 __ •>_______. ">_ ...... -------t-- —^—"7--- -4— 7--7---777--- 7-

— / / — t f—■ / — Í-----*-I— ? ^ 7 ?■— __7 щ * 7—-7-*---—■ 4-7----'2-77----

------- ___f_ ■y _ —7__7 777__7__7__

^ TT I —

911 4-7-7—47----------V-------77-77-77777-4--7-----7—47^—47^7--7-4-4--77-----7-4—

W1 77—7----7-----71--•—?—«--7-7*7-1-7-7-7--7---7 4-7—7 — <-7-7------74.-4—7----»7-7—7

791 -4__'»_>'»_ F______7___4.4.7—>____'f _>>__714___7___________4________7____'» "T_____*?*___77й*___■»1 Dai -+1-1Í71-Í----7--?--77—1+—7I-7I7-H-4—4^7--7--1—4.7----4---4-7--7 ?--II7I----11-74-? 47—1-11171---77—«—7-+------77-7-1—7-----7----------77------7------------------77-----?'•>«-

ПЛ. Я .12 . 1, «o>

1 7-7-7-7--+7—I------77---77---I_?_4I7----777-7--7--7----77-----7----4---4-----1

101 7--------7777-7---7--7-—7-7-4-7---1---------777---7-----r-----7---7-7-77---7—4

»71--------7--4-4.7—4-7------74----7—4-7-4.77-4.-----------1---4---7---7—4—7--7-----777---»--

361 —.—11 -77—7-7-----—7——4-7» ......-7——-7—---7-4---1----7—7+—----+7?—^-4—77+—7™

СЭ1 —4—7----7-----7—-1—7----—7---------7-7—Í7----7——-7-*-.—.+-7—.----?—ÍÍ77--7—7----

811 4-7—7—4-7------------7---------77-77-77777-4—7------7-4.74—4.7-7----7-4--4--»7-----7-4—

>01 77—7----7-----7"--- - ? - ---7-7+7-4-7-7-7--1---T-+-7—2 — «--7-?------.-7----»7-7—7

»31 +-7-77-7----7---«7-7--7-77-77--7-----------------7--77-7----77+---77*---71 oai — 4---77--4----7--7--77----7--7-7--M— 1— 7--7----------1--+7 ---7-7 -----7------74-7-47—1--

¿171---??—+4—7—+------77-7—»-7-----7--------27-----7---------------7?——.7++++-

IUV.3

«ОМ

1 7-?-?-?—+?—------7?----77----1-?-»»?-----777-7-77—„77------------------?—

191 —1---777?---7----7---7—4—7—7—»7------------9??+—?-------7--?-?-7?----7—--

271----7—uV-1-7------7+--7-1-7-177-4—-------1--1--7--7—1—7--7----777---7---

3 61__??-??__?-?______7____4. >4____47____7__4.__9-4___4____■>__7+___1__+7____?- ?-1____4___4-7

4П--11-11--1—--1-77-7--f-4----1+----77--7—-----1-1--T-7--7-4---7—7—77+77—T—-

«31 —7---7-----7—---7—?----7-------7-7—7?--?-++-?-+---?—????—?—7---—

721 -77---7----------7---7---77------77-1-----4—-7+---------1--1—1---r------7--*----17

till -7—*7____________7________7»_7>_7?»»7__4__?____7_4.74_4.7_7___7—4__4__77_______7___77

901 --7------7------7----+ -7—•---7-7*7—+7-7-7---7---7-—7—7--+—7-7-----------?-?--<•<—

971 7_77_7_____7___.4-4-7-7_,--7—77_7 J___7___4___4__

1091 -7?-—---—7I-7—77-.1+--?—7-7-i. 1-7—7-—+-+-7---

1171 -77--+-4—7-4------77-7—#—7-----7----------77------7-

_______7__77 — 7___77+_____7_4

---„•}---7-?--1-1-*—-+1—-------------------77-----? 4 414-

Примечание: серым цветом выделена область, приходящаяся на рецептор-связывающий домен. Note: The region of receptor binding dnmen is in grey colour.

мутаций и изменениями по составу ИЭ, особенно в рецептор-связывающем домене. В частности, у доомикронов в рецептор-связывающем домене 1-3 мутации (табл. 6, в [19]), а у омикронов - 15-17 (см. рис. 2), что заметно повлияло на состав их ИЭ. Учёт этих особенностей позволяет прогнозировать чувствительность коронавирусных штаммов к используемым вакцинам и рационально конструировать вакцины с широким спектром специфичности, особенно тех, что основаны на использовании рецептор-связывающих доменов.

При внимательном просмотре компактов линейных ИЭ видно, как от штамма к штамму перекраивается череда следования ИЭ и неИЭ (см. в табл. 3 за каждым знаком «+», «-»или «?» стоит последовательность из 14 аминокислот, а в табл. 4 - 9 аминокислот), что позволяет ретроспективно спрогнозировать разную чувствительность штаммов «5» и «о» к вакцинам, разработанным против уханьского штамма. Примечательно, что между представителями выделенных выше двух групп доомикронов (уханьский и «5» штаммы) и омикронов (ВА.2, ВА.2.12.1 и ВА.5) череда следования ИЭ и неИЭ по обеим рестрикциям по МНС различаются, особенно по рецептор-связывающим доменам. В пределах же группы компакты линейных ИЭ S-белков вариантов SARS-CoV-2 близки, включая другие, не отражённые в таблицах 3 и 4 доомикроны ( «а», «в» и «у»), с одной стороны, и омикроны (ВА.1 и ВА. 4) - с другой стороны. Различия соответственно доомикронов и омикронов по ИЭ, составляющим их компакты, видны также в обобщающих портретах (TDTLSNSLSVLVI/ А^ и GSALSNG/SLSVLLIVL) их рестриктированных по МНС II условных ИЭ, составленных, как и выше, из наиболее часто встречающихся аминокислот в каждой из 15 позиций. Они особенно заметны по 10 наиболее часто встречающимся в их ИЭ дипептидам (соответственно SV, NS/IA, GV, DS, LD, AL/SN, FN, SF и DS, FN/LD, GV/AL, VN, !А, SS, GI, NS - приведены в порядке убывания), аргументируя сообщения об избегании омикронами антител, индуцированных вакцинами против ухань-ского штамма и подтверждают чувствительность доомикронов к вакцинам, полученным к ухань-скому штамму, и слабый их эффект в отношении омикронов, свидетельствуя о возможности использования компактов линейных ИЭ S-белка возникающих в циркуляции новых штаммов для прогнозирования их чувствительности к ранее использованным вакцинам.

Второй аспект полезности компактов линейных ИЭ белков различного происхождения связан с самим конструированием вакцин. Распознавание ИЭ в белках востребовано во многих областях: при аутоиммунных, аллергических, онкологических заболеваниях, при трансплантации органов и для быстрого создания вакцин, например, пептидных или субъединичных, против вновь возникших инфекций или неоантигенов при раке. Проиллюстрируем эту

возможность для поиска вакцины с широким профилем специфичности, ставшего ныне основным направлением в конструировании вакцин нового поколения против множества вариантов SARS-CoV-2.

Как отмечено выше, многие исследовательские группы сосредоточились на использовании в качестве источника антигенов рецептор-связы-вающий домен S-белка либо его фрагментов и показали возможность индуцирования ими антител с широким профилем специфичности. Попытаемся объяснить, как фрагмент рецептор-связывающе-го домена из 24 аминокислот от одного варианта SARS-CoV-2 (последовательность не опубликована) [25] способен индуцировать антитела с широким профилем специфичности, для чего в качестве примера обратимся к распределению ИЭ в компактах линейных ИЭ рецептор-связывающих доменов S-белков в таблице 3.

Распределение ИЭ в них неравномерное,преобладает локализация одиночных ИЭ и отсутствуют кластеры из непосредственно соседствующих ИЭ. Для индукции коротким фрагментом белка разных антител необходимо, чтобы в его последовательности близко соседствовали ИЭ и он был бы общим для вариантов омикронов и дооми-кронов. Такой последовательности в рецептор-связывающем домене S-белка нет, но в самом С-конце S1-субъединицы при переходе в S2-субъединицу содержится общий фрагмент, обо-гащённый ИЭ и позволяющий выкроить из него пептид длиною в 24 аминокислоты. Поскольку полость молекулы МНС II вмещает лишь пептид длиною в 13-15 аминокислот, то этот фрагмент в зависимости от посадки в полости МНС II может узнаваться разными рецепторами на Т-клетках, индуцируя образование антител разной специфичности. Наличие такого фрагмента у всех коронавирусов потенциально способно придать вакцине полиспецифичность.

В случае же выбора стратегии конструирования вакцины с широким спектром специфичности на основе конгломерата рецептор-связывающих доменов из разных штаммов из-за различий в числе мутаций и родства по ним у доомикронов и омикронов в минимальном варианте достаточно включить в вакцину по одному представителю от каждой группы. Конечно, смешивание в вакцине антигенов из разных источников чревато неопределённостью, связанную с проявлением иммуно-доминантности антигенов и порождающую вопрос: будут ли образовываться антитела к антигенам разных источников либо только к антигенам одного из них? (Этой неопределенности не лишена и принятая в США рекомендация по включению компонентов омикронов ВА.4 и ВА.5 в бустерные дозы.) Маловероятно, чтобы оба рассмотренных подхода конструирования вакцин с широким спектром специфичности решили бы проблему обеспечения ими долговременного иммунитета. Примечательно, что в S-белках численность ИЭ, рестриктированных

по МНС I, заметно уступает таковой ИЭ, рестрикти-рованным по МНС II, и в них нет кластеров ИЭ, что может обусловливать различия в силе гуморального и клеточного иммунных ответов при иммунизации вакцинами на основе S-белка.

При угрозе перехода коронавирусной инфекции в тяжёлую форму или иммунной недостаточности показаны специфичные к коронавирусам моноклональные антитела, и сейчас со сменой вариантов SARS-CoV-2 развернуты интенсивные поиски антител с широким спектром нейтрали-зующей/протективной активности. Источником их служат сыворотки переболевших COVID-19, вакцинированных и переболевших COVID-19 с последующей вакцинацией. Хотя встречаемость В-клеток, синтезирующих моноклональные антитела с широким спектром активности, редкая, совершенствование биотехнологий позволило выявить более 100 таких моноклональных антител [27-29]. В перспективе их можно использовать для пассивной иммунотерапии как с профилактической, так и с терапевтической целью по отдельности либо в комбинации. Посредством биотехнологий выделенные моноклональные антитела могут быть оптимизированы по нескольким параметрам: удлинить время их полужизни при циркуляции в организме, увеличить нейтрализующую активность, модулировать эффектор-ные функции, опосредуемые константной ^с) областью антител с целью активировать через них разные клетки иммунной системы, обладающие Fc-рецепторами. Модифицированные антитела обладают не только нейтрализующей активностью (на период терапии пациента) против многих циркулирующих в мире штаммов SARS-CoV-2, но и способны обеспечивать защиту организма от них не менее года лишь одной введённой дозой, что позволяет рассматривать их как мощное средство для борьбы с особенно тяжёлым течением COVID-19.

В заключение, оценивая потенциал вакцинации в противостоянии пандемии Соvid-19, хотелось бы подчеркнуть возможную ограниченность её эффективности при новой волне пандемии. Ограниченность связана прежде всего с тем, что используемые вакцины лимитированы, как отмечалось выше, в своей эффективности, воздушно-капельный путь передачи возбудителя предопределяет то, что большинство населения является бессимптомным носителем коронави-русов и, кроме того, часть населения перенесла инфекцию в латентной форме. Значительная доля населения иммунизирована. Поэтому не исключена ситуация, что из-за сформировавшегося у населения иммунного статуса к коронавирусам новая массовая кампания вакцинации может спровоцировать более сильные и частые проявления реактогенности на неё из-за механизмов иммунного импритинга. Возможности иммунной системы не беспредельны, и поражение новыми штаммами

SARS-CoV-2, и многократная вакцинация против них способны привести к её супрессии со многими осложнениями [26].

Заключение

Трудности преодоления продолжающейся пандемии COVID-19 раскрываются не сразу. Незначительная изменчивость уханьского штамма при его начальном глобальном распространении породила надежды остановить пандемию вакцинацией, используя предшествующий опыт в борьбе с другими инфекциями. Были быстро, опираясь на достижения предшествующих лет, созданы разные варианты моноспецифичных вакцин, в которых носителем антигенов служил S-белок уханьского штамма SARS-CoV-2. Но новые штаммы SARS-CoV-2 опрокинули эти надежды. Возникшие на втором году пандемии омикроны с разной степенью успешности обходят сформированный моноспецифичными вакцинами иммунитет, однако полезность использованных вакцин не отрицается, поскольку с новой волной пандемии, вызванной омикронами, заметно были снижены потребность в госпитализации, число тяжёлых и смертных случаев. В самих омикронах последовательное снижение в ряду ВА.1, ВА.2, ВА.4 и ВА.5 патогенности, по данным биоинформационного анализа, связано, по-видимому, со специфической тенденцией сопряжённого изменения аминокислотного состава в их рецептор-связывающем домене и количества фрагментов, гомологичных белкам человека. В триаде необычности омикронов (внезапное возникновение, высокая частота мутаций и их состав) определенные тенденции и ограничения в мутациях их S-белка и особенно необычное в них соотношение между трансверсиями и транзициями аргументируют версию об их искусственном проихождении.

Оценивая проблемы вакцинации и разработки вакцин на протяжении пандемии Соvid-19 в глобальном аспекте, можно констатировать, что из-за быстрого возникновения вариантов коронавирусов и непродолжительности защитного действия вакцин, ни вакцинация более 90% населения страны, ни политика нулевой толерантности к социальным контактам не способны «запереть врата» стран для возрождающихся волн пандемии и не решают всех проблем с противостоянием ей. Признано, что применительно к SARS-CoV-2 практически невозможно сформировать коллективный иммунитет и обезопаситься от ДК. Избавление от ДК оказалось серьёзной дополнительной нагрузкой для здравоохранения и останется ею по прошествии пандемии.

Смена вариантов SARS-CoV-2 и их социркуляция на протяженнии пандемии побудили к разработке вакцин второго поколения с широким спектром специфичности. Показана возможность их получения, но проблемой остаётся придание им надёжной панкоронавирусной специфичности и долговременного эффекта. Медицина уже сталкивалась с ситуацией возникновения непреодолимых трудностей

Practical Aspects of Epidemiology and Vaccine Prevention

в создании вакцин против разных вирусов. Например, минуло уже несколько десятилетий, в течение которых попытки создания вакцин против ВИЧ оказались тщетными, как и в случае поиска универсальной вакцины против гриппа. Природа породила патологические состояния и реакции на них иммунной системы различной сложности, и некоторые из них, возможно, следует признать как неизбежную угрозу

для человечества, памятуя слова математика Р. Тома ТЬют): «Познание не обязательно будет обещанием успеха или выживания» [30]. Поэтому для лечения коронавирусной инфекции в пандемическом, эпидемическом либо эндемическом вариантах актуальным представляется развитие также поисков специфичных противовирусных и иммуномодулирующих фармакологических препаратов.

Литература

1. Yewdell J. W. Antigenic drift: Understanding COVID-19. Immunity. 2021. doi: 10.1016/j.immuni.2021.11.016

2. Morens D. M, Folkers G. K, Fauci A. S. The Concept of Classical Herd Immunity May Not Apply to COVID-19. J Infect Dis. 2022. doi: 10.1093/infdis/jiac109.

3. WHO. A clinical case definition of post-COVID-19 condition by a Delphi consensus. Доступно на: https://www.who.int/publications/i/item/WH0-2019-nCoV-Post_ CO-VID-19_condition-Clinical_case_definition-2021.1 (2021).

4. Crook H., Raza S., Nowell J, et al. Long covid - mechanisms, risk factors, and management. BMJ 2021; Vol. 374, N.1648. doi: 10.1136/bmj.n1648.

5. Akbarialiabad H., Taghrir M. H, Abdollahi A, et al. Long COVID, a comprehensive systematic scoping review. Infection 2021;49:1163-1186. doi: 10.1007/s15010-021-01666-x

6. Shin Jie Yong. Long COVID or post-COVID-19 syndrome: putative pathophysiology, risk factors, and treatments. Infectious Diseases 2021;53(10):737-754. doi: 10.1080/23744235.2021.1924397.

7. Proal A. D., VanElzakker M. B. Long COVID or post-acute sequelae of COVID-19 (PASC): an overview of biological factors that may contribute to persistent symptoms. Front. Microbiol. 2021;12:698169. doi: 10.3389/fmicb.2021.698169.

8. Garg M, Maralakunte M, Garg S., et al. The Conundrum of 'Long-COVID-19. International Journal of General Medicine. 2021;14:2491-2506. doi: 10.2147/IJGM.S316708

9. Subramanian A., Nirantharakumar K., Hughes S., Myles P., et al. Symptoms and risk factors for long COVID in non-hospitalized adults. Nature Medicine. doi:10.1038/s41591-022-01909-w.

10. Харченко Е. П. Вакцины против Covid-19: сравнительная оценка рисков аденовирусных векторов. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020; 19 (5): 4-17. https://doi: 10.31631/2073-3046-2020-19-5-4-17.

11. Харченко Е. П Артериальная гипертония: расширяющийся патогенетический континуум и терапевтические ограничения. Терапевтический Архив 1, 2015:100-104. doi:10.17116/terarkh2015871100-104.

12. Харченко Е. П. Коронавирус SARS-Cov-2: особенности структурных белков, контагиозность и возможные иммунные коллизии. // Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020;19 (2):13-30. https://doi: 10.31631/2073-3046-2020-19-2-13-30.

13. Natarajan A, Zlitni S., Brooks E. F., et al. Gastrointestinal symptoms and fecal shedding of SARS-CoV-2 RNA suggest prolonged gastrointestinal infection. 2022. doi: 10.1016/j. medj.2022.04.001 .

14. Edén A., Grahn A., Bremell D., Aghvanyan A, et al. Viral antigen and inflammatory biomarkers in cerebrospinal fluid in patients with COVID-19 infection and neurologic symptoms compared with control participants without infection or neurologic symptoms. JAMA Network Open. 2022 2;5(5):e22132535:. doi: 10.1001/jamanet-workopen.2022.13253

15. Choutka J, Jansari V., Hornig M., Iwasaki A. Unexplained post-acute infection syndromes. Nature Medicine. 2022;28:911-923. doi: 10.1038/s41591-022-01810-6.

16. Wang X., Prins B.P., Snieder S.S., et al. Beyond genome-wide association studies: new strategies for identifying genetic determinants of hypertension. Curr Hypertens Rep. 2011;13:442-451. doi: 10.1007/s11906-011-0230-y

17. van Empel V.P.M., De Windt LJ., Martins P.A.C. Circulating miRNAs: reflecting or affecting cardiovascular disease? Curr Hypertens Rep. 2012;14:498-509. doi: 10.1007/ s11906-012-0310-7

18. Araf Y, Akter F, Yan-dong Tang, Fatemi R, et al. Omicron variant of SARS-CoV-2: Genomics, transmissibility, and responses to current COVID-19 vaccines. J Med Virol. 2022;94:1825-1832. doi: 10.1002/jmv.27588

19. Харченко Е. П. Общие особенности коронавирусной пандемии и пандемий гриппа и поверхностных белков их возбудителей. Параллели. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2021;20(4):4-18. doi: 10.31631/2073-3046-2021-20-4-4-18.

20. Al-Aly 2, Bowe B., Yan Xie. Long COVID after breakthrough SARS-CoV-2 infection. Nature Medicine. 2022 Jul;28(7):1461-1467. doi:10.1038/s41591-022-01840-0

21. Oshitani H. COVID lessons from Japan: the right messaging empowers citizens. // Nature. 2022. doi:10.1038/d41586-022-01385-9

22. Altmann D.M., Boyton R.J. Science. 2022;375:1127-1132. doi: 10.1126/science.abn1755

23. Saunders K.O., Lee E., Parks R., Martinez D.R., et al. SARS-CoV-2 vaccination induces neutralizing antibodies against pandemic and preemergent SARS-related coronaviruses in monkeys. doi: 10.1101/2021.02.17.431492

24. Cohen A.A., Gnanapragasam P.N.P., Lee Yu.E., Hoffman P.R., et al. Mosaic nanoparticles elicit cross-reactive immune responses to zoonotic coronaviruses in mice. Science. 2021;371:735-741. doi: 10.1126/science.abf6840

25. Saunders K.O., Lee E., Parks R., Martinez D.R., et al. Neutralizing antibody vaccine for pandemic and pre-emergent coronaviruses. Nature. 2021;594:553-559. doi: 10.1038/ s41586-021-03594-0

26. Харченко Е. П. Новый метод распознавания иммуноэпитопов, маркеры долговременного иммунитета, иммуносупрессивные домены и вакцины против COVID-19. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2022;21(1):4-20. https://doi:10.31631/2073-3046-2022-21-1-4-20

27. Pinto D., Park Y.-J., Beltramello M., Walls A.C., et al. Cross-neutralization of SARS-CoV-2 by a human monoclonal SARS-CoV antibody. Nature. 2020Jul;583(7815):290-295. doi: 10.1038/s41586-020-2349-y

28. Wec A.Z., Wrapp D., Herbert A.S., Maurer D.P., et al. Broad neutralization of SARS-related viruses by human monoclonal antibodies. Science. 2020;369:731-736. doi: 10.1126/science.abc7424

29. He Wan-ting, Musharrafieh R, Song Ge, Dueker K. et al. Targeted isolation of diverse human protective broadly neutralizing antibodies against SARS-like viruses. Nature Immunology. 2022 Jun;23(6):960-970. doi: 10.1038/s41590-022-01222-1

30. Thom R. Catastrophe theory: its present state and future perspectives. Warwick. Springer Verlag. 1974:75.

References

1. Yewdell J. W. Antigenic drift: Understanding COVID-19. Immunity. 2021. doi: 10.1016/j.immuni.2021.11.016

2. Morens D. M., Folkers G. K., Fauci A. S. The Concept of Classical Herd Immunity May Not Apply to COVID-19. J Infect Dis. 2022. doi: 10.1093/infdis/jiac109.

3. WHO. A clinical case definition of post-COVID-19 condition by a Delphi consensus. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/WHO-2019-nCoV-Post_ COV-ID-19_condition-Clinical_case_definition-2021.1 (2021).

4. Crook H., Raza S., Nowell J, et al. Long covid - mechanisms, risk factors, and management. BMJ 2021; Vol. 374, N.1648. doi: 10.1136/bmj.n1648.

5. Akbarialiabad H., Taghrir M. H, Abdollahi A, et al. Long COVID, a comprehensive systematic scoping review. Infection 2021;49:1163-1186. doi: 10.1007/s15010-021-01666-x

6. Shin Jie Yong. Long COVID or post-COVID-19 syndrome: putative pathophysiology, risk factors, and treatments. Infectious Diseases 2021;53(10):737-754. doi: 10.1080/23744235.2021.1924397.

7. Proal A. D., VanElzakker M. B. Long COVID or post-acute sequelae of COVID-19 (PASC): an overview of biological factors that may contribute to persistent symptoms. Front. Microbiol. 2021;12:698169. doi: 10.3389/fmicb.2021.698169.

8. Garg M, Maralakunte M, Garg S., et al. The Conundrum of 'Long-COVID-19. International Journal of General Medicine. 2021;14:2491-2506. doi: 10.2147/IJGM.S316708

9. Subramanian A., Nirantharakumar K., Hughes S., Myles P., et al. Symptoms and risk factors for long COVID in non-hospitalized adults. Nature Medicine. doi:10.1038/s41591-022-01909-w.

10. Kharchenko EP. Vaccines against Covid-19: the Comparative Estimates of Risks in Adenovirus Vectors. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2020;19(5): 4-17 (In Russ.). doi: 10.31631/2073-3046-2020-19-5-4-17.

11. Kharchenko EP. Arterial hypertension: An expanding pathogenic continuum and therapeutic limitations. Terapevticheskii arkhiv. 2015;87(1):100-104. doi: 10.17116/ter-arkh2015871100-104

12. Kharchenko EP. The Coronavirus SARS-Cov-2: the Characteristics of Structural Proteins, Contagiousness, and Possible Immune Collisions. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2020; 19 (2): 13-30 (In Russ.). doi: 10.31631/2073-3046-2020-19-2-13-30.

Practical Aspects of Epidemiology and Vaccine Prevention

13. Natarajan A, Zlitni S., Brooks E. F., et al. Gastrointestinal symptoms and fecal shedding of SARS-CoV-2 RNA suggest prolonged gastrointestinal infection. 2022. doi: W.i0i6/j. medj.2022.04.001.

14. Edén A, Grahn A, Bremell D., Aghvanyan A, et al. Viral antigen and inflammatory biomarkers in cerebrospinal fluid in patients with COVID-19 infection and neurologic symptoms compared with control participants without infection or neurologic symptoms. JAMA Network Open. 2022 2;5(5):e22132535:. doi: 10.1001/jamanet-workopen.2022.13253

15. Choutka J, Jansari V, Hornig M., Iwasaki A. Unexplained post-acute infection syndromes. Nature Medicine. 2022;28:911-923. doi: 10.1038/s41591-022-01810-6.

16. Wang X., Prins B.P., Snieder S.S., et al. Beyond genome-wide association studies: new strategies for identifying genetic determinants of hypertension. Curr Hypertens Rep. 2011;13:442-451. doi: 10.1007/s11906-011-0230-y

17. van Empel V.P.M., De Windt LJ., Martins P.A.C. Circulating miRNAs: reflecting or affecting cardiovascular disease? Curr Hypertens Rep. 2012;14:498-509. doi: 10.1007/s11906-012-0310-7

18. Araf Y, Akter F, Yan-dong Tang, Fatemi R, et al. Omicron variant of SARS-CoV-2: Genomics, transmissibility, and responses to current COVID-19 vaccines. J Med Virol. 2022;94:1825-1832. doi: 10.1002/jmv.27588

19. Kharchenko EP. Common Features of Coronavirus and Influenza Pandemics and Surface Proteins of their Pathogens. Parallels. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2021;20(4): 4-18 (In Russ.). doi: 10.31631/2073-3046-2021-20-4-4-18

20. Al-Aly Z., Bowe B, Yan Xie. Long COVID after breakthrough SARS-CoV-2 infection. Nature Medicine. 2022 Jul;28(7):1461-1467. doi:10.1038/s41591-022-01840-0

21. Oshitani H. COVID lessons from Japan: the right messaging empowers citizens. //Nature. 2022. doi:10.1038/d41586-022-01385-9

22. Altmann D.M., Boyton R.J. Science. 2022;375:1127-1132. doi: 10.1126/science.abn1755

23. Saunders K.O., Lee E., Parks R., Martinez D.R., et al. SARS-CoV-2 vaccination induces neutralizing antibodies against pandemic and preemergent SARS-related coronaviruses in monkeys. doi: 10.1101/2021.02.17.431492

24. Cohen A.A., Gnanapragasam P.N.P., Lee Yu.E., Hoffman P.R., et al. Mosaic nanoparticles elicit cross-reactive immune responses to zoonotic coronaviruses in mice. Science. 2021;371:735-741. doi: 10.1126/science. abf6840

25. Saunders K.O., Lee E., Parks R., Martinez D.R., et al. Neutralizing antibody vaccine for pandemic and pre-emergent coronaviruses. Nature. 2021;594:553-559. doi: 10.1038/ s41586-021-03594-0

26. Kharchenko EP. Novel Method of Immunoepitope Recognition, Long-Term Immunity Markers, Immunosuppressive Domens and Vaccines against COVID-19. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2022:21(1): 4-20 (In Russ.). https://doi: 10.31631/2073-3046-2022-21-1-4-20

27. Pinto D., Park Y.-J., Beltramello M., Walls A.C., et al. Cross-neutralization of SARS-CoV-2 by a human monoclonal SARS-CoV antibody. Nature. 2020 Jul;583(7815):290-295. doi: 10.1038/s41586-020-2349-y

28. Wec A.Z., Wrapp D., Herbert A.S., Maurer D.P., et al. Broad neutralization of SARS-related viruses by human monoclonal antibodies. Science. 2020;369:731-736. doi: 10.1126/ science.abc7424

29. He Wan-ting, Musharrafieh R, Song Ge, Dueker K. et al. Targeted isolation of diverse human protective broadly neutralizing antibodies against SARS-like viruses. Nature Immunology. 2022Jun;23(6):960-970. doi: 10.1038/s41590-022-01222-1

30. Thom R. Catastrophe theory: its present state and future perspectives. Warwick. Springer Verlag. 1974:75.

Об авторе

About the Author

• Евгений Петрович Харченко - д. б. н., ведущий научный сотрудник Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова, РАН. 194223, Россия, Санкт-Петербург, пр. Тореза, 44. +7 (904) 338-22-80, neuro.children@mail.ru Поступила: 24.09.2022. Принята к печати: 09.10.2022. Контент доступен под лицензией СС БУ 4.0.

• Eugene P. Kharchenko - Dr. Sci. (Biol.), leader researcher of I. Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Russian Academy Sciences. 194223, Russian Federation, St. Petersburg, Toreza pr., 44. +7 (904) 338-22-80, neuro.children@mail.ru Received: 24.09.2022. Accepted: 09.10.2022. Creative Commons Attribution CC BY 4.0.