Геномная эпидемиология COVID-19 в провинции Гуандун и штате Вашингтон

Гуандун — первая по численности населения провинция Китая (113 млн. человек) и один из самых густонаселенных регионов мира. Транспортное сообщение между Гуандуном и провинцией Хубэй, где были зарегистрированы первые случаи заболевания COVID-19, достаточно активное; дополнительно способствовал распространению инфекции китайский Праздник Весны, который начался 10 января 2020 года. Несмотря на то, что к 30 января были введены меры по предотвращению распространения инфекции (проверка всех возвращающихся из Хубэя, их контактов и т.д.), к 19 марта 2020 года в провинции Гуандун было зарегистрировано 1388 подтвержденных случаев COVID-19. Ученые из Китая и Великобритании исследовали генетическое разнообразие, эволюцию и эпидемиологию SARS-CoV-2 в Гуандуне. Препринт статьи размещен на medRxiv.

В больницах и частных клиниках провинции с 30 января по 19 марта 2020 года было проведено около 1,6 миллиона тестов и выявлено 1 388 случаев заболевания COVID-19 в 20 из 21 префектуры провинции. Около четверти всех случаев заражения (336) были признаны связанными с местной передачей инфекции, а две трети (1014) — завозными из Хубэя. Более половины случаев (60%) приурочены к городам Шэньчжэнь и Гуанчжоу.

Исследователи получили полные и частичные последовательности геномов вируса от 53 пациентов с COVID-19 из провинции Гуандун, используя комбинацию метагеномного секвенирования и мультиплексной ПЦР с последующим нанопоровым секвенированием на MinION. Даты отбора проб варьировали от 30 января до 28 февраля 2020 года. Чтобы понять, как формировалось генетическое разнообразие SARS-CoV-2 в Гуандуне, авторы работы провели филогенетический кластерный анализ методами максимального правдоподобия и байесовских молекулярных часов. Анализировали как последовательности, полученные ими самими, так и ранее опубликованные, всего 250.

Результаты указывали на то, что линии SARS-CoV-2 были многократно импортированы в провинцию во второй половине января 2020 года: последовательности из Гуандуна на филогенетическом дереве оказались в пяти различных кластерах. Для каждого из этих кластеров определили время жизни последнего общего предка; для трех оно совпадало с началом гуандунской эпидемии, для двух оказалось более поздним, ближе к пику эпидемии в провинции.

Интересно, что в более ранние кластеры попало больше геномов вирусов, полученных от путешественников из других стран, которые побывали в Китае. Видимо, это связано с ограничением авиаперелетов из Гуандуна после января.

Проведенный авторами анализ показывает, что после того, как в начале января был обнаружен первый случай COVID-19 в провинции, большинство последующих случаев относилось к завозным, а цепи местной передачи были ограниченными по размеру и продолжительности. Это говорит о том, что крупномасштабные противоэпидемические меры, осуществленные в Гуандуне, оказались эффективными и предотвратили передачу инфекции в густонаселенном городском регионе.

Авторы предупреждают, что эти данные следует интерпретировать с осторожностью, так как число мутаций, определяющих филогенетические линии, было весьма невелико и, по-видимому, сходно с числом ошибок, вносимых при обратной транскрипции, ПЦР-амплификации или секвенировании.

Другая публикация на medRxiv рассматривает менее успешную историю: вспышку COVID-19 в штате Вашингтон. Авторы проанализировали 346 геномов SARS-CoV-2 из образцов, собранных с 20 февраля по 15 марта 2020 года. Аналогичным способом они показали, что подавляющее большинство инфекций, по-видимому, происходит от одного завозного случая (время жизни общего предка, по оценке авторов — с 18 января по 9 февраля). Инфекция распространялась в популяции незамеченной до тех пор, пока в конце февраля не был выявлен случай заболевания, явно не связанный с путешествиями в Китай, и начаты более энергичные противоэпидемические действия. Исходя из геномных данных, авторы сделали вывод, что экспоненциальное удвоение количества инфицированных происходило за 2,4—5,1 дней.

Эти результаты, с одной стороны, подчеркивают необходимость эпиднадзора и контролирующих мероприятий при угрозе эпидемии, а с другой, демонстрируют возможности геномики в расследовании истории вспышек.