Совсем скоро повторные заражения коронавирусом станут обычным делом

Коронавирус продолжает мутировать, и этот процесс ускоряется за счет многочисленных носителей вируса в разных уголках мира, пишет автор. Она предупреждает: совсем скоро случаи повторного заражения могут стать ужасающей реальностью. Но с чем именно это связано? С мутацией вируса или «странными» сбоями работы иммунной системы?

На первый взгляд в понятии «реинфицирование», или «повторное заражение», нет ничего сложного. В буквальном смысле «повторное заражение» можно сравнить, если можно так сказать, со «свиданием» — это когда человек, который уже оправился от первой встречи с вирусом, оказался на втором рандеву с тем же самым вирусом. Реинфицирование давно описано в научной литературе, посвященной инфекционным заболеваниям. При этом ученые используют знакомые, достаточно безобидные слова, такие как «микробное эхо» или «иммунологический вызов на бис».

Но во времена пандемии появление случаев реинфицирования вызвало смысловую и научную путаницу.

На фоне разыгравшейся пандемии covid-19 реинфицирование приобрело пугающий смысл — возник призрак бесконечных циклов заболевания. Реинфицирование оказалось в центре научной дискуссии о тестировании, иммунитете и вакцинах; его смысл оказался скрыт от широкой публики за зловещими заголовками, и его понимают совершенно неправильно. Когда я спрашиваю иммунологов о том, как понимать повторное заражение в контексте нынешнего коронавируса, многие из них только вздыхают в ответ.

Ничуть их не виню. В основе любого разговора о реинфицировании лежит загадка, ответ на которую еще предстоит найти: действительно ли те, кто выздоровел от covid-19, теперь полностью защищены от коронавируса? Прошлым летом очевидные случаи повторного заражения, казалось, давали понять, что вирус оказался сильнее иммунитета человека; кроме того, случаи реинфицирования (довольно редкие), казалось бы, можно списать на сбой в иммунной защите организма.

Однако в случае инфекционного заражения человека свои роли «играют» две стороны, и изменения, имеющие место в структуре вируса или иммунной системе человека, способны повлиять на характер повторного столкновения между вирусом и организмом. В одних случаях начинают ослабевать и покрываться трещинами «защитные цитадели» организма. В других — свою «внешность» изменяет сам вирус, причем так, что организм человека не может его распознать, несмотря на то, что перед этим он одержал верх над подобным же вирусом-пришельцем и «защитные стены», возведенные во время первого инфицирования, остались высокими и прочными. Менее строго эти случаи можно считать как реинфицирование, а не как новое заражение.

Поскольку коронавирус продолжает мутировать, — а этот процесс ускоряется с помощью огромного количества вирусоносителей в разных уголках мира — совсем скоро случаи повторного заражения могут стать ужасающей реальностью. На протяжении большей части 2020 года общепризнанным считался единственный вариант повторного заражения коронавирусом, известным как OG SARS-CoV-2. Не так давно ученые установили несколько случаев, когда выздоровевшие от covid-19 люди заражались новыми вариантами вируса. К настоящему времени эксперты не пришли к единому мнению относительно классификации этих случаев и не могут отличить их от тех случаев, когда иммунная защита человека исчезала.

Чтобы помешать коронавирусу повторно обосноваться в организме человека, необходимо разобраться в механизме повторного заражения. Ясное понимание механизма реинфицирования позволит нам ускорить разработку вакцин и методов лечения, а также поможет нам отследить распространение вируса. Кроме того, мы смогли бы оценить реальную устойчивость иммунитета к коронавирусу и очертить границы, в которых коронавирус способен меняться.

***

Чтобы понять, что представляет собой реинфицирование, следовало бы разобраться с обычным инфицированием. По словам иммунолога Брианны Баркер (Brianne Barker) из Университета Дрю, инфицирование, по сути, представляет собой взаимодействие вируса и хозяина: вирус находит себе «жилье», в котором он может размножаться.

Некоторые инфекции причиняют хозяину одно беспокойство. Они сопровождаются вполне определенными признаками и симптомами заболевания, поскольку возбудитель вызывает переполох в организме, а организм никак не может выселить незваного гостя. Другие микроагрессоры ведут себя «тише воды, ниже травы», и мы их просто не замечаем. Коронавирусные инфекции, похоже, используют к своей выгоде весь спектр поведенческих моделей. Результаты тестирования человека ничего не говорят о том, способен ли он распространять «потомство» вторгшегося в его организм вируса или нет. Как пояснила вирусолог Катя Коэль (Katia Koelle) из Университета Эмори: «Человек может заразиться и остаться незаразным».

Эти же правила распространяются на реинфицирование. В классическом портрете повторного заражения вирус остается фактически тем же самым, но ваш организм, у которого сохранилась память о вирусе, — нет. Вероятно, это означает, что организм оказался «не так восприимчив, как в первый раз». Так считает вирусолог Анджела Расмуссен (Angela Rasmussen) из Джорджтаунского университета.

Как правило, второе свидание человека с патогеном протекает гораздо мягче. Одновременно уменьшается и опасность дальнейшей передачи вирусов. Иммунные клетки способны к более быстрым и решительным контратакам; иногда эти быстрые контратаки настолько сильны, что вирус убирается восвояси и не может повторно инфицировать организм. В других случаях слишком слабые или медлительные иммунные реакции не позволяют полностью предотвратить заражение, но они достаточно сильны, чтобы уничтожить нарушителя спокойствия до появления симптомов его присутствия. Как рассказывает Брианна Баркер, большинство людей, вероятно, «много раз повторно заражались разными вирусами, но не знали об этом, так как не заболевали». Определенные преимущества дают и повторные «драки» с одним и тем же возбудителем болезни. При каждой новой встрече с потенциальным захватчиком иммунные клетки получают дополнительную информацию о нем и осваивают новые приемы борьбы с ним, в полном соответствии с учебником по иммунологии: организм учится на собственном опыте.

Но в некоторых случаях иммунная система может страдать беспамятством. Например, о вирусе кори (или о вакцине от этой болезни) человеческий организм хранит память десятилетиями, а то и всю жизнь, однако вирус свинки (или эпидемического паротита), по-видимому, не производит большого впечатления на иммунную систему и сравнительно быстро забывается.

Исследователи не могут точно сказать, почему одни вирусы запоминаются организмом лучше, чем другие. Но им известны несколько подсказок. В некоторых случаях запоздалые реакции иммунной системы объясняются характером первого контакта. Например, в каких-то случаях тяжелое заболевание заставляет организм отнестись к угрозе более серьезно и надолго сохранить о нем информацию. (В то же время очень серьезные заболевания способны нанести столь сильный удар по организму, что иммунная система плохо запомнит вирус). Некоторые вирусы оказывают непосредственное влияние на память иммунных клеток. Наконец, на эффективность иммунных ответов могут повлиять возраст человека или его биологический пол.

По словам Кати Коэль, при встрече с такими респираторными вирусами, как новый коронавирус, «организм человека обычно демонстрирует очень сильный иммунный ответ». Пока ученые располагают данными только за прошедший год, и они не могут с уверенностью предсказать, надолго ли хватит этой иммунной защиты. Но все больше данных позволяют предположить, что она будет сохраняться сравнительно долгое время.

Прошлым летом ученые из Гонконга сообщили о первом в мире подтвержденном повторном заражении коронавирусом, произошедшем примерно через пять месяцев после первоначального заболевания пациента. Но если в первом случае болезнь протекала легко, то во втором — бессимптомно; в общем-то, это неудивительный и в чем-то успокаивающий факт. В то время многие эксперты высказывали мнение, что в первом случае иммунный ответ повторно инфицированного человека был сравнительно слабым, что на каком-то уровне его организм дал сбой. Но с тех пор исследователи наблюдали и задокументировали десятки подобных более легких повторных инфекций. А количество случаев, в которых повторное заражение только подозревается, еще больше.

Рассмотрим, как ведет себя в этой борьбе противная сторона. Хотя коронавирус мутирует медленнее, чем другие респираторные вирусы, он эволюционирует с головокружительной скоростью. Одно-единственное генетическое изменение не делает вирус невидимым для иммунной системы в целом, но последовательные изменения «внешности» способны полностью переделать его в незнакомца. Получается, что последующие случаи инфицирования связаны не столько с плохой памятью организма, сколько с маскировкой вируса — это подобно разнице между ограблением в случае неисправной системы безопасности и преступлением, успех которого объясняется костюмом, в который был одет мошенник. «Организм полагает, что это кто-то совсем другой», — объясняет Брэндон Огбуну (Brandon Ogbunu), эколог и специалист в области вычислительной биологии из Йельского университета. В конце концов, каждый эволюционирующий вирус может настолько измениться, что новое заражение уже будет не реинфицированием, а отдельным случаем, хотя и связанным с первым случаем инфицирования, — сороральным инфицированием или эпи-инфицированием (после-инфицированием).

По словам эволюционного биолога и вирусолога Джесси Блума (Jesse Bloom) из Вашингтонского университета, подобная тактика уклонения, по-видимому, играет определенную роль в том, что коронавирусы, вызывающие простуду, регулярно проникают в человеческую популяцию. В декабре прошлого года исследовательская группа Блума опубликовала препринт исследования, в котором подробно описывается во всех подробностях «гонка вооружений» между человеком и вирусом: антитела, способные подавить одну разновидность простудного коронавируса, сохраняются в человеческом организме годами, однако они с трудом справляются с истреблением его генетически измененных потомков.

«И это логично — так поступают все вирусы, — говорит вирусолог Оливер Фрегосо (Oliver Fregoso) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. — Вирусы будут эволюционировать в том направлении, которое позволяет им продолжать заражение. Иначе они вымрут».

***

Ни одна из фаз, характеризующих повторное заражение патогеном, не является заранее предопределенной. Каждая вирусная инфекция, вообще ни разу не встречавшаяся или уже нам знакомая, в какой-то степени отражает притяжение и отталкивание между иммунитетом и вирусной эволюцией — из-за этого некогда известный враг может предстать совсем незнакомым. Как говорит Джесси Блум, к сожалению, «трудно оценить, каким будет ответ организма пациента на те или иные свойства вируса». Большинство людей, инфицированных коронавирусом, не имеют возможности измерить свой иммунный ответ или подвергнуть проникший в них вирус генетическому секвенированию. Между тем, только так можно определить, изменился ли патоген, превратившись в нечто новое.

Однако чем глубже мы разбираемся в этой динамике изменений патогенов, тем лучше мы умеем на нее воздействовать и тем бóльшие преимущества получает человеческий организм. «Мы должны уметь объяснить любое непредвиденное изменение», — говорит Брэндон Огбуну. В этом случае ученые получили бы возможность подбирать более эффективные методы лечения. Одни из них, возможно, больше подходили бы людям с ослабленной иммунной системой, другие были бы предельно сконцентрированы на борьбе с конкретными вариантами вируса. Та же самая информация могла бы использоваться для производства и распределения вакцин с измененной формулой, такие вакцины были бы способны опережать появление новых вариантов вирусов. Если ученые научатся по большому счету понимать механизм повторного инфицирования коронавирусом, то это поможет нам расставить приоритеты в методах борьбы с пандемией — укрепить ли оборону или же нанести мощный удар по вирусу с помощью лучшего оружия из нашего арсенала.

Иммунолог из Чикагского университета Сара Коби (Sarah Cobey) рассказывает, что предыдущий год не поколебал ее веру в иммунную систему человека. Некоторые из повторно заразившихся коронавирусом пациентов (их было совсем немного) чувствовали себя очень плохо, часть из них — хуже, чем в первый раз. Однако вряд ли отказ иммунной системы или ее дисфункция станет нормой. По словам Коби, скорее всего, большинство документально подтвержденных повторных заражений станут происходить из-за того, что коронавирус будет принимать какой-нибудь новый, неизвестный ранее облик, а не из-за «действительно странных, сбоев работы иммунной памяти».

Во многих отношениях повторное заражение, вызванное измененной версией вируса, — это более простой случай. В нем нет ничего удивительного, его можно отслеживать с помощью тестов и исследования генома; повторное заражение подобного рода можно остановить, если принять меры, ограничивающие распространение вируса и не позволяющие ему задерживаться у хозяев. Обнадеживает и тот факт, что ни один из вариантов подобного коронавируса пока, по-видимому, не способен полностью избежать типичного иммунного ответа на OG-коронавирус или на вакцину на основе OG, что также является очень хорошей новостью. Это позволяет предположить, что наша иммунная система работает как нужно. Прививки, которые мы делаем для защиты от коронавируса, значительно снижают риски заболевания covid-19 в тяжелой форме; вместе с этим производителям придется модифицировать вакцины, чтобы учесть возможные варианты вируса. Если человек будет естественным образом инфицирован сначала одним вирусным вариантом, а затем другим, то при повторном заражении у него, вероятно, будут наблюдаться ослабление симптомов; в крайнем случае, он вообще не вообще не почувствует недомогания. (Прогноз в отношении тех, кто столкнется с частыми симптоматическими повторными заражениями, менее оптимистичен).

Скорее всего, нынешний коронавирус останется с нами даже после того, как об окончании пандемии будет объявлено официально. У этого коронавируса сохранятся возможности для эволюции, и многие из нас будут неоднократно сталкиваться с его бесчисленными модификациями. «Вероятно, нам придется привыкнуть к повторным инфекциям», — говорит Брианна Баркер. Но, постепенно, привыкая друг к другу, вирус и человек придут к чему-то вроде «разрядки напряженности»; со временем иммунитет будет все более и более высоким, его формирование будет напоминать строительство дамбы.

В процессе столкновения с новой реальностью человечеству необходимо будет сохранять бдительность. Фиксируемые случаи повторного инфицирования говорят нам, по крайне мере, о следующем: чем меньше вирус мутирует, тем дольше человеческий организм сможет себя защищать. Если вирусам не хватает хозяев, то они лишаются возможности размножаться и эволюционировать, а нам давно известно, как лучше всего перекрыть пути распространения вирусной инфекции. Чтобы уверенно смотреть в будущее, мы должны извлечь уроки из прошлого. Возможно, человеческий иммунитет научится приспосабливаться к любому вирусу.

Кэтрин Ву (Katherine J. Wu) —научный журналист, штатный сотрудник журнала The Atlantic