Коронавирус в организме пациентки с лимфомой накопил мутации

Исследованы геномы коронавируса в образцах, полученных от женщины, которая оставалась инфицированной с апреля по сентябрь 2020 года. Препринт статьи опубликован на virological.org, авторы — сотрудники Сколтеха, Института проблем передачи информации им. А.А.Харкевича (Москва), Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова, НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева и городской больницы №31 (Санкт-Петербург).

Пациентка С. в возрасте 47 лет с диагнозом «неходжкинская диффузная В-клеточная лимфома» была госпитализирована для плановой химиотерапии в конце марта — начале апреля 2020 года. Она лежала в одной палате с пожилой женщиной, которая позднее умерла от коронавирусной пневмонии. С. заразилась коронавирусом от нее, что было подтверждено секвенированием геномов вируса из посмертного материала. Первый положительный результат теста у С. был 30 апреля. Повторные мазки, взятые в мае, июне и июле, дали отрицательный результат, хотя симптомы тяжелой формы COVID-19 сохранялись. С начала августа до начала сентября результаты тестов опять стали положительными и затем, по декабрь включительно, — снова отрицательными.

Авторы исследования сначала секвенировали образец, полученный 20 августа. От эталонного «уханьского» штамма Wuhan-Hu-1/2019 его отличали 25 мутаций. Семь известных позволили отнести этот вариант вируса к линии B.1.1. Оставшиеся 18 оказались специфичными для С., их не было и у той пациентки, от которой она заразилась. Среди этих 18 — 3 делеции, приводящие к потере аминокислот в кодируемом белке, 10 миссенс-мутаций (замена аминокислоты), 1 нонсенс-мутация (создает стоп-кодон и обрывает синтеза белка) и 4 синонимичных, не изменяющих аминокислоту. Непропорционально много несинонимичных мутаций пришлось на ген S-белка вируса, в том числе две, или 13% от общего числа, находились в рецептор связывающем домене (RBD) этого белка, который занимает всего 2% генома.

S-белок отвечает за связывание с клеточным рецептором, поэтому его изменения особенно важны. Они могут влиять как на свойства вируса, так и на способность антител нейтрализовать мутантный вирус.

Авторы секвенировали три образца, полученных от С. в двух временных точках, 17 и 20 августа. Все мутации были обнаружены в каждом образце. Некоторые присутствовали во всех прочитанных копиях вирусного генома, другие сосуществовали с вариантом без мутации.

Особое внимание привлекают две мутации в гене S-белка — замена аминокислоты Y453F и делеция Δ69-70HV. Комбинация этих мутаций, известная как ΔF, ранее была обнаружена у норок с датских звероферм. При этом вирус пациентки С. не относится к «норочьему» кластеру 5: у него нет двух других мутаций, которые есть у вирусов этого кластера. Следовательно, Y453F и Δ69-70HV в нем возникли независимо. На момент публикации в базе GISAID не было других коронавирусных последовательностей, кроме полученных от С., которые не были бы связаны с кластером 5, но содержали бы обе эти мутации.

Интересно, что частота встречаемости Δ69-70HV увеличилась с 17 августа (28% ридов) до 20 августа (63 и 54%). Частоту Y453F в образце 17 августа не удалось установить достоверно из-за низкого покрытия, но в образцах от 20 августа она превышает 50%.

Делеция Δ69-70HV уже была обнаружена в геноме коронавируса от другого пациента с ослабленным иммунитетом. Пациент проходил лечение конвалесцентной плазмой, и это позволило предположить, что мутация помогает вирусу уклоняться от антител. Однако пациентка С. не лечилась конвалесцентной плазмой, более того, она получала ритуксимаб, который снижает число В-клеток, производящих антитела.

Еще две важные мутации, ранее связанные со сниженным иммунитетом у пациентов, — делеция Δ141-144 в S-белке и нонсенс-мутация в гене белка ORF8. Функция вирусного белка ORF8 неясна, но есть мнение, что он подавляет иммунный ответ; тогда понятно, почему он имеет возможность мутировать, если иммунный ответ у человека и так снижен. У знаменитого «британского варианта» коронавируса B.1.1.7 (VUI-202012/01), способного распространяться с повышенной скоростью, есть другая нонсенс-мутация в гене ORF8, а также делеция 144.

Авторы отмечают, что мутация N501Y (предположительно одна из самых функционально важных мутаций «британского варианта»; у пациентки С. ее не нашли) также встречалась у пациента с ослабленным иммунитетом, инфицированного коронавирусом на протяжении трех месяцев. Вообще, происхождение «британского варианта» связывают с хронической инфекцией, хотя подчеркивается, что это гипотеза.

Таким образом, SARS-CoV-2 быстро изменялся в организме пациентки: 18 мутаций за 132 дня, что значительно превышает среднюю скорость эволюции коронавируса. Есть и другие данные, подтверждающие, что ослабленный иммунитет и хроническая инфекция способствуют более быстрой эволюции вируса. Повышенное количество мутаций, изменяющих аминокислотную последовательность, говорит о том, что причина скорее в положительном отборе и (или) ослаблении ограничений на определенные мутации, чем в увеличении скорости мутагенеза или менее успешном редактировании.

Наблюдать за изменчивостью коронавируса очень важно, причем не только за мутациями в S-белке: несинонимичные изменения в других белках вируса могут способствовать ускользанию от Т-клеточного иммунитета. Совместное появление определенных мутаций в разных линиях указывает на то, что этим комбинациям благоприятствует отбор в организмах людей с ослабленным иммунным ответом, но не в общей популяции. «Тем не менее варианты, возникшие у пациентов с ослабленным иммунитетом (и у норок), могут позже распространиться в общей популяции и повлиять на характеристики циркулирующих штаммов», — пишут в заключение авторы.