Практически каждый год в научных журналах появляются сообщения о двух-трех новых потенциально опасных для людей вирусах. Большая часть так и остается в разряде любопытных находок — интересных для специалистов, но не вызывающих особого шума за пределами лабораторий. Но иногда среди них попадаются те, что потом меняют правила игры на годы вперед. Достаточно вспомнить ВИЧ, который выявили в начале восьмидесятых, или тот коронавирус, что в 2020-м привел к глобальным последствиям.
Чтобы каждый раз не начинать оценку нового вируса с нуля, исследователи обновили и опубликовали каталог всех известных РНК-вирусов, способных инфицировать человека. Сейчас в нем собраны сведения о 239 видах, включая их главные характеристики: круг хозяев, пути передачи, умение распространяться между людьми и другие важные параметры. Благодаря этому новые находки можно быстрее сопоставлять с уже изученными вирусами и гораздо раньше понимать, насколько серьезную угрозу они потенциально представляют.
Что за каталог и как его создавали
Сбор информации велся методично на протяжении нескольких лет. Команда опиралась на публикации в научных базах, отчеты международных организаций, сообщения из систем раннего предупреждения и проверяла соответствие критериям Международного комитета по таксономии вирусов. В список попали только те виды, для которых нашлись надежные доказательства естественного заражения человека — лабораторные или экспериментальные случаи сознательно исключили. Итог — 239 видов из 23 семейств и 61 рода. По сравнению с версией 2018 года прибавилось 25 позиций, какие-то — совершенно новые для науки, часть — результат уточнения классификации и открытий.
В таблице для каждого возбудителя указали год и место первого описанного случая заражения, географические координаты, круг известных хозяев, основные пути передачи и уровень способности поддерживать инфицирование между людьми. Отдельно собрали ссылки на доступные полногеномные последовательности — их удалось найти примерно для 80% видов. Все данные опубликованы в открытом доступе в виде электронной таблицы, которую любой исследователь может скачать и использовать в своей работе.
Информация для каталога накапливалась постепенно и регулярно дополнялась по мере появления новых данных. Наибольшее число открытий пришлось на середину XX и начало XXI вв., тогда как в последние годы темпы заметно снизились. Возможно, большинство наиболее очевидных видов уже обнаружено, а развитие методов метагеномного секвенирования постепенно меняет сам подход к поиску новых вирусов. Каталог позволяет не только систематизировать известные виды, но и выявлять статистические закономерности между их свойствами и способностью распространяться среди людей.
Как это поможет определить пандемию
Главный фактор, определяющий, перерастет ли локальное заражение в масштабную вспышку, — способность вируса устойчиво передаваться от человека к человеку на протяжении длинных цепочек. Большинство РНК-вирусов, попадающих к людям от животных, на этом этапе и останавливаются: они могут заражать человека, но не способны эффективно распространяться дальше. При этом история пока не знает случаев, когда РНК-вирус, существовавший исключительно среди животных, со временем самостоятельно приобрел устойчивую межчеловеческую передачу. Либо это свойство уже заложено в его эволюционной линии, либо нет.
Второй важный ориентир — место нового вируса на эволюционном дереве. Многие возбудители, впоследствии вызвавшие крупные вспышки, оказывались близкими родственниками патогенов, уже распространявшихся среди людей. При этом они не происходили от уже известных человеческих вирусов, а возникали в результате новых переходов вирусов от животных к Homo Sapiens. Именно по такому сценарию появился SARS-CoV-2. Еще до его возникновения исследователи отмечали, что наибольшую опасность представляют новые случаи передачи вирусов человеку из уже известных эволюционных линий животных. При этом первые недели, а иногда и месяцы, такие вспышки могут оставаться незамеченными. Чем раньше удается определить происхождение и основные свойства нового возбудителя, тем меньше времени для бесконтрольного распространения.
Дополнительно играет роль высокая изменчивость РНК-вирусов — они довольно быстро мутируют и иногда обмениваются участками генома, что дает шанс лучше приспособиться к человеку или обойти уже существующий иммунитет. Пути передачи тоже важны: воздушный или тесный контакт обычно создает больше возможностей для распространения, чем те варианты, что зависят от насекомых-переносчиков или прямого контакта с кровью. Сопоставление этих признаков с данными по ближайшим родственникам позволяет понять, насколько профиль нового вируса похож на уже известные угрозы.
Самые опасные патогены
Среди всех семейств вирусов особое внимание сегодня привлекают коронавирусы. Многие их представители уже демонстрировали способность вызывать крупные вспышки среди людей. Их геномы сравнительно крупные, а рекомбинация облегчает переход на новых хозяев. Природным резервуаром для многих коронавирусов служат рукокрылые, у которых инфекция обычно протекает без выраженных симптомов. Если такой вирус преодолевает межвидовой барьер и начинает распространяться среди людей, риск масштабной вспышки резко возрастает. В особенности, если естественный отбор благоприятствует вариантам с более эффективной передачей воздушно-капельным путем или при тесных контактах.
Не менее важную роль в истории пандемий сыграли вирусы гриппа из семейства ортомиксовирусов. Именно с ними были связаны крупнейшие эпидемии прошлого века, включая самую смертоносную — в 1918 году. Сегодня особую настороженность вызывают циркулирующие птичьи штаммы, такие как H5N1. Если один из них приобретает способность устойчиво передаваться внутри социум сохранив при этом высокую патогенность, последствия могут оказаться крайне тяжелыми. Разные подтипы гриппа A отличаются кругом хозяев и особенностями распространения. Сегментированный геном и высокая частота мутаций позволяют этим вирусам быстро изменять антигенные свойства и осваивать новые экологические ниши. Именно поэтому наблюдение за их циркуляцией среди птиц и млекопитающих остается одним из приоритетных направлений.
Семейство парамиксовирусов объединяет как хорошо известные, так и потенциально опасные для человека виды. Корь, например, отличается одним из самых высоких показателей заразности среди распространенных инфекций, но массовая вакцинация (по крайней мере, пока) позволяет эффективно сдерживать ее распространение. Гораздо большую тревогу вызывают вирусы Нипах и Хендра, природными резервуарами которых считаются летучие мыши. Они способны давать тяжелые поражения дыхательной и нервной систем и отличаются высокой летальностью. Представители этого семейства заметно разнятся по способности передаваться от человека к человеку. Вспышки чаще всего возникают после изменений в окружающей среде, из-за которых люди начинают чаще контактировать с дикими и сельскохозяйственными животными.
Филовирусы, к которым относятся эболавирусы и марбургвирус, известны прежде всего тем, что вызывают тяжелые геморрагические лихорадки с высокой летальностью. Обычно заражение происходит только при прямом контакте с кровью или другими биологическими жидкостями больного, поэтому в обычных условиях масштабные вспышки возникают редко. Однако эпидемия Эболы в Западной Африке в 2014 году показала, что при высокой плотности населения и слабой системе здравоохранения число случаев может быстро расти. К этому семейству относятся и несколько относительно недавно открытых видов. Предполагается, что их природным источником служат некоторые виды плотоядных рукокрылых. Хотя филовирусы пока не становились причиной глобальных пандемий, они остаются одной из наиболее внимательно изучаемых групп из-за потенциальной опасности при неблагоприятном развитии событий.
Помимо перечисленных, в число приоритетных патогенов входят представители и других семейств. К флавивирусам относятся вирус Зика, способный передаваться не только через комаров, но и половым путем, вирус денге, широко распространенный в тропических регионах, вирус желтой лихорадки и вирус гепатита C, вызывающий хронические поражения печени. Среди тогавирусов особое внимание привлекает вирус чикунгунья, который вызывает длительные боли в суставах. К тому же в последние годы расширяется ареал его распространения.
Буньявирусы и хантавирусы в основном связаны с грызунами, однако для некоторых из них во время вспышек была подтверждена передача от человека к человеку. Аренавирусы, включая вирус Ласса, остаются серьезной проблемой для стран Западной Африки, где их природным резервуаром служат грызуны. Большинство этих семейств объединяют высокое видовое разнообразие и наличие нескольких вирусов, способных передаваться человеку. Именно в них сосредоточена значительная часть возбудителей, которые специалисты рассматривают как потенциальные источники будущих крупных вспышек.
Что в итоге
Системы наблюдения никогда не бывают идеальными, особенно в регионах с богатой дикой природой и слабым мониторингом. Новые вирусы сегодня находят все чаще, но по одной только геномной последовательности сложно понять, насколько они опасны. Каталог помогает заполнить этот пробел: он позволяет быстро определить, к какой группе относится новый вирус и что уже известно о его ближайших родственниках. Кроме того, по собранным данным хорошо видно, в каких регионах новые вирусы обнаруживают чаще.
Открытый доступ к каталогу позволяет ученым по всему миру работать с одними и теми же данными, сравнивать результаты и лучше понимать, какие вирусы действительно могут представлять серьезную угрозу.
Конечно, сам по себе он не остановит следующую пандемию — для этого нужны быстрые тесты, эффективная работа системы здравоохранения, вакцины и международное сотрудничество. Но у исследователей как минимум будет гораздо больше информации уже в первые дни после обнаружения нового вируса.