Лечение реконвалесцентной плазмой влияет на эволюцию коронавируса

Международная команда ученых описала эволюцию коронавируса SARS-CoV-2 в организме пациента в процессе лечения. Результаты работы опубликованы в Nature.

Мужчина в возрасте между 70 и 79 годами был госпитализирован летом 2020 года через 35 дней после положительного ПЦР-теста на SARS-CoV-2. У мужчины наблюдался дефицит B- и T-клеток, что, по всей вероятности, было связано с диагностированной в 2012 году B-клеточной лимфомой и последующей химиотерапией. КТ-исследование легких выявило обширные аномалии, соответствующие пневмонии при COVID-19. Пациенту назначили два десятидневных курса ремдесивира на 41 и 54 день от первого положительного ПЦР-теста. Затем на 63 и 65 день пациент получил реконвалесцентную плазму. Несмотря на терапию, состояние пациента ухудшалось. На 95 день он получил дополнительные дозы реконвалесцентной плазмы и ремдесивира, однако на 102 день мужчина скончался от гипервоспаления, вызвавшего полиорганную недостаточность.

В течение 101 дня болезни у пациента взяли 23 образца из респираторного тракта: мазки из носа и горла или эндотрахеальный аспират в период интубации. Все образцы дали положительный результат ПЦР-теста, вирусная нагрузка в них не изменялась на фоне лечения. Образцы секвенировали по протоколу ARCTIC и на платформе Illumina. Дополнительно амплифицировали и секвенировали последовательность гена, кодирующего S-белок.

Вариант SARS-CoV-2, вызвавший инфекцию, был отнесен к линии 20B, несущей замену D614G в S-белке. Используя результаты секвенирования, ученые проследили эволюцию структуры коронавирусной популяции. Они обнаружили зависимость доминирующих мутаций от стадии лечения пациента. Так, применение реконвалесцентной плазмы приводило к увеличению частоты вариантов с заменой D796H в субъединице S2 S-белка и делецией Δ69-70HV на N-конце субъединицы S1. В перерыве между курсами плазмы ведущие позиции восстанавливал исходный вариант: за время болезни он обзавелся заменами Y200H и T240I в S-белке и N177S в РНК-связывающем белке NSP15. На 93 день доминирующим стал отдельный вариант коронавируса с заменами P330S в рецептор-связывающем домене (RBD) S-белка и W64G на N-конце S1, при этом частота вариантов D796H/Δ69-70HV упала до 1% и ниже. Во время третьего курса ремдесивира и реконвалесцентной плазмы снова увеличилось обилие вариантов D796H/Δ69-70HV.

Ученые сделали вывод о конкуренции между популяциями вируса, несущими разные паттерны мутаций. По их мнению, реконвалесцентная плазма работала как фактор давления отбора. Под этим давлением популяция D796H/Δ69-70HV занимала ведущие позиции, но теряла их, как только давление снималось. Делеция Δ69-70HV характерна для «британской» коронавирусной линии B.1.1.7. Она также присутствует в «кластере норок». Независимое появление мутации Δ69-70HV в процессе эволюции вируса в организме пациентки описано российскими учеными. Это позволяет предположить, что мутации D796H/Δ69-70HV могут быть связаны с уклонением от антительного ответа.

Чтобы проверить это предположение, ученые сконструировали псевдовирусы, несущие S-белок SARS-CoV-2 дикого типа, S-белок с комбинацией мутаций D796H + Δ69-70HV или с этими мутациями по отдельности. В экспериментах in vitro они установили, что замена D796H снижает чувствительность SARS-CoV-2 к реконвалесцентной плазме, но также снижает инфекционность. При этом делеция Δ69-70HV увеличивает инфекционность в два раза по сравнению с вирусом дикого типа. Двойная мутация D796H + Δ69-70HV немного снижает чувствительность вируса к плазме, сохраняя инфекционность на уровне дикого типа. Дальнейшие эксперименты, а также компьютерное моделирование структуры S-белка показали, что мутации затрагивают эпитопы вне RBD, а значит влияют на связывание антител, направленных на другие мишени.

Таким образом, SARS-CoV-2 находится под сильным давлением отбора во время терапии реконвалесцентной плазмой, что приводит к возникновению вариантов со сниженной чувствительностью к нейтрализующим антителам.