Тяжелый острый респираторный синдром коронавирус 2 - Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2

Тяжелый острый респираторный синдром коронавирус 2
Электронная микрофотография вирионов SARS-CoV-2 с видимыми коронами
Просвечивающая электронная микрофотография вирионов SARS-CoV-2 с видимыми коронами
Иллюстрация вириона SARS-CoV-2
Иллюстрация вириона SARS-CoV-2
   Красные выступы: белки-шипы (S)
   Серый налет: оболочка , состоящая в основном из липидов, которую можно разрушить спиртом или мылом.
   Желтые отложения: белки оболочки (E)
   Апельсиновые отложения: мембранные белки (M)
Классификация вирусов е
(без рейтинга): Вирус
Царство : Рибовирия
Царство: Орторнавиры
Тип: Писувирикота
Класс: Pisoniviricetes
Порядок: Нидовиралес
Семья: Coronaviridae
Род: Бетакоронавирус
Подрод: Сарбековирус
Виды:
Штамм:
Тяжелый острый респираторный синдром коронавирус 2
Варианты
Синонимы
  • 2019-nCoV

Коронавирус 2 ( SARS-CoV-2 ) тяжелого острого респираторного синдрома - это вирус , вызывающий коронавирусное заболевание 2019 года (COVID-19), респираторное заболевание, ответственное за пандемию COVID-19 . Разговорно известный как просто коронавируса , он был ранее называют по его временным названием , 2019 роман коронавируса ( 2019-nCoV ), а также называют человеческим коронавируса 2019 ( HCoV-19 или hCoV-19 ). Всемирная организация здравоохранения объявила о вспышке общественного здравоохранения чрезвычайной ситуации в области 30 января 2020, а пандемию 11 марта 2020 года.

SARS-CoV-2 - это вирус с одноцепочечной РНК с положительным смыслом (и, следовательно, класс IV по Балтимору ), который заразен для людей. Согласно описанию Национального института здравоохранения США , он является преемником SARS-CoV-1 , штамма, вызвавшего вспышку SARS в 2002–2004 годах .

Таксономически SARS-CoV-2 представляет собой штамм коронавируса, связанного с тяжелым острым респираторным синдромом (SARSr-CoV). Считается, что он имеет зоонозное происхождение и имеет близкое генетическое сходство с коронавирусами летучих мышей, что позволяет предположить, что он произошел от вируса, переносимого летучими мышами . Пока нет доказательств связи промежуточного хозяина с его введением человеку. Вирус демонстрирует небольшое генетическое разнообразие, что указывает на то, что вторичное событие, вызвавшее заражение людей SARS-CoV-2, вероятно, произошло в конце 2019 года.

Эпидемиологические исследования оценивают, что каждая инфекция приводит к 5,7 новым случаям, когда никто из членов сообщества не имеет иммунитета и не принимаются профилактические меры . Вирус в основном распространяется между людьми при тесном контакте и через респираторные капли, образующиеся при кашле или чихании. В основном он проникает в клетки человека путем связывания с ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2).

Терминология

Название «2019-nCoV» используется на трехъязычной вывеске в медицинском учреждении Лиссабона в феврале 2020 года.

Во время первоначальной вспышки в Ухане , Китай, для вируса использовались разные названия; некоторые названия, используемые разными источниками, включали «коронавирус» или «коронавирус Ухани». В январе 2020 года Всемирная организация здравоохранения рекомендовала «новый коронавирус 2019 года» (2019-nCov) в качестве временного названия вируса. Это соответствовало руководству ВОЗ от 2015 г. о запрете использования географических местоположений, видов животных или групп людей в названиях болезней и вирусов.

11 февраля 2020 года Международный комитет по таксономии вирусов принял официальное название «коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2» (SARS-CoV-2). Чтобы избежать путаницы с заболеванием SARS , ВОЗ иногда называет SARS-CoV-2 «вирусом COVID-19» в сообщениях общественного здравоохранения, а название HCoV-19 было включено в некоторые исследовательские статьи.

Широкая общественность часто называет и вирус, и вызываемое им заболевание коронавирусом. Президент США Дональд Трамп неоднократно называл вирус «китайским вирусом» в твитах, интервью и брифингах для прессы в Белом доме, что вызывало некоторую критику за то, что он клеймил болезнь расовым или националистическим подтекстом.

Вирусология

Инфекция и передача

Передача SARS-CoV-2 от человека к человеку была подтверждена 20 января 2020 года во время пандемии COVID-19 . Первоначально предполагалось, что передача происходит главным образом через респираторные капли при кашле и чихании на расстоянии около 1,8 метра (6 футов). Эксперименты по рассеянию лазерного света предполагают, что речь является дополнительным способом передачи. Другие исследования показали, что вирус также может передаваться по воздуху, а аэрозоли потенциально могут передавать вирус. Считается, что при передаче от человека к человеку в среднем 1000 инфекционных вирионов SARS-CoV-2 инициируют новую инфекцию.

Косвенный контакт через загрязненные поверхности - еще одна возможная причина заражения. Предварительные исследования показывают, что вирус может сохранять жизнеспособность на пластике ( полипропилен ) и нержавеющей стали ( AISI 304 ) до трех дней, но не сохраняется на картоне более одного дня или на меди более четырех часов; вирус инактивируется мылом, которое дестабилизирует его липидный бислой . Вирусная РНК также была обнаружена в образцах стула и сперме инфицированных людей.

Степень заразности вируса во время инкубационного периода неизвестна, но исследования показали, что пиковая вирусная нагрузка в глотке достигается примерно через четыре дня после заражения или в первую неделю появления симптомов, а затем снижается.

Исследование, проведенное группой исследователей из Университета Северной Каролины, показало, что носовая полость, по-видимому, является доминирующим начальным местом заражения с последующим посевом вируса, опосредованным аспирацией, в легкие в патогенезе SARS-CoV-2. Они обнаружили, что существует градиент инфекции от высокого в проксимальном к низкому в дистальных легочных эпителиальных культурах с очаговой инфекцией в ресничных клетках и пневмоцитах 2 типа в дыхательных путях и альвеолярных областях соответственно.

Имеются некоторые свидетельства передачи SARS-CoV-2 от человека к животному, в том числе примеры у кошачьих . Некоторые учреждения рекомендовали инфицированным SARS-CoV-2 ограничить контакт с животными.

Бессимптомная передача

1   февраля 2020 года Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) указала, что «передача в бессимптомных случаях, вероятно, не является основным фактором передачи». Один метаанализ показал, что 17% инфекций протекают бессимптомно, а у бессимптомных людей вероятность передачи вируса на 42% ниже.

Однако эпидемиологическая модель начала вспышки в Китае предполагает, что «предсимптоматическое выделение может быть типичным среди задокументированных инфекций» и что субклинические инфекции могли быть источником большинства инфекций. Это может объяснить, как из 217 на борту круизного лайнера , пришвартовавшегося в Монтевидео , только 24 из 128, у которых был обнаружен положительный результат на вирусную РНК, проявили симптомы. Аналогичным образом, исследование девяноста четырех пациентов, госпитализированных в январе и феврале 2020 года, показало, что пациенты выделяют наибольшее количество вируса за два-три дня до появления симптомов, и что «значительная часть передачи, вероятно, произошла до появления первых симптомов в индексном случае ».

Реинфекция

По-прежнему остается много вопросов о повторном заражении и долгосрочном иммунитете. Неизвестно, насколько распространено повторное заражение, но в отчетах указано, что это происходит с разной степенью тяжести.

Первым зарегистрированным случаем повторного заражения стал 33-летний мужчина из Гонконга, у которого первый положительный результат был получен 26 марта 2020 года, он был выписан 15 апреля 2020 года после двух отрицательных тестов и снова дал положительный результат 15 августа 2020 года (142 дня спустя). , что было подтверждено полногеномным секвенированием, показывающим, что вирусные геномы между эпизодами принадлежат к разным кладам . Результаты показали, что коллективный иммунитет не может уничтожить вирус, если повторное инфицирование не является редкостью, и что вакцины не могут обеспечить пожизненную защиту от вируса.

В другом тематическом исследовании был описан 25-летний мужчина из Невады, у которого 18 апреля 2020 года и 5 июня 2020 года был получен положительный результат на SARS-CoV-2 (разделенных двумя отрицательными тестами). Поскольку геномный анализ показал значительные генетические различия между вариантом SARS-CoV-2, взятым в эти две даты, авторы тематического исследования определили, что это было повторное заражение. Вторая инфекция мужчины была симптоматически более серьезной, чем первая инфекция, но механизмы, которые могли это объяснить, неизвестны.

Резервуарное и зоонозное происхождение

Передача SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2 от млекопитающих в качестве биологических носителей человеку

Первые известные инфекции, вызванные штаммом SARS-CoV-2, были обнаружены в Ухане, Китай. Первоначальный источник передачи вируса человеку остается неясным, равно как и то, стал ли штамм патогенным до или после события распространения вируса . Поскольку многие из первых зараженных были рабочими на рынке морепродуктов Хуанань , было высказано предположение, что штамм мог появиться на рынке. Однако другие исследования показывают, что посетители, возможно, занесли вирус на рынок, что затем способствовало быстрому распространению инфекций. Филогенетический сетевой анализ 160 ранних геномов коронавируса, отобранных с декабря 2019 по февраль 2020 года, показал, что тип вируса, наиболее тесно связанный с коронавирусом летучих мышей, был наиболее распространен в провинции Гуандун , Китай, и обозначен как тип «А». Преобладающий тип среди образцов из Ухани, «В», более отдаленно связан с коронавирусом летучих мышей, чем предковый тип «А».

Исследование естественного резервуара штамма вируса, вызвавшего вспышку атипичной пневмонии в 2002–2004 годах , привело к открытию многих коронавирусов летучих мышей, подобных атипичной пневмонии , большинство из которых происходят из рода подковоносов Rhinolophus . Филогенетический анализ показывает, что образцы, взятые из Rhinolophus sinicus, показывают 80% сходство с SARS-CoV-2. Филогенетический анализ также показывает, что вирус из Rhinolophus affinis , собранный в провинции Юньнань и обозначенный как RaTG13 , на 96% похож на SARS-CoV-2.

Образцы, взятые у Rhinolophus sinicus , вида подковообразных летучих мышей , показывают 80% сходство с SARS-CoV-2.

Летучие мыши считаются наиболее вероятным естественным резервуаром SARS-CoV-2, но различия между коронавирусом летучих мышей и SARS-CoV-2 предполагают, что люди были инфицированы через промежуточного хозяина. Хотя исследования предложили некоторых вероятных кандидатов, количество и личности промежуточных хозяев остаются неопределенными. Почти половина генома штамма имеет филогенетическую линию, отличную от известных родственников.

Исследование, опубликованное в июле 2020 года, показало, что панголины являются промежуточным хозяином коронавирусов, подобных SARS-CoV-2. Однако дополнительные исследования показывают, что панголины вряд ли будут резервуарами или промежуточными хозяевами для SARS-CoV-2. Изоляты, полученные от ящеров, изъятых в провинции Гуандун, были только на 92% идентичны по последовательности геному SARS-CoV-2, число, которое слишком мало для вируса панголина, чтобы быть промежуточным хозяином. Кроме того, панголины вряд ли будут резервуарами для вирусов, подобных SARS-CoV-2, потому что они заболевают от инфекции, в отличие от настоящих резервуаров, таких как летучие мыши. Рецептор-связывающий домен спайкового белка вируса панголина очень похож на таковой у SARS-CoV-2, при этом пять критических аминокислотных остатков в рецептор-связывающем мотиве идентичны у обоих вирусов. Однако оказалось, что вирус панголина плохо связывается с человеческим рецептором ACE2.

Все имеющиеся данные свидетельствуют о том, что SARS-CoV-2 имеет естественное животное происхождение и не является генетически модифицированным . Тем не менее нельзя исключать лабораторное происхождение SARS-CoV-2. В соответствии с вычислительным моделированием на сворачивания белка , то РДО из шипа белка из SARS-COV-2 должна иметь ничем не примечательную аффинность связывания. В действительности, однако, он очень эффективно связывается с рецептором ACE2 человека. Чтобы выставить RBD для слияния, протеазы фурина должны сначала расщепить S-белок. Протеазы фурина широко распространены в эпителиальных клетках дыхательных путей и легких. Кроме того, остов вируса не похож на какие-либо ранее описанные в научной литературе, используемые для генетической модификации. Возможность того, что вирус мог получить необходимые адаптации посредством культивирования клеток в лабораторных условиях, оспаривается учеными, которые утверждают, что «образование предсказанных O-связанных гликанов ... предполагает участие иммунной системы ».

Филогенетика и систематика

Геномная информация
SARS-CoV-2 genome.svg
Геномная организация изолята Wuhan-Hu-1, самого раннего секвенированного образца SARS-CoV-2
Идентификатор генома NCBI 86693
Размер генома 29,903 базиса
Год завершения 2020 г.
Браузер генома ( UCSC )

SARS-CoV-2 принадлежит к обширному семейству вирусов, известных как коронавирусы . Это вирус с одноцепочечной РНК с положительным смыслом (+ оцРНК) с одним линейным сегментом РНК. Другие коронавирусы способны вызывать различные заболевания, от простуды до более тяжелых заболеваний, таких как ближневосточный респираторный синдром (MERS, летальность ~ 34%). Это седьмой известный коронавирус заражать людей, после 229Е , NL63 , OC43 , HKU1 , МЭРС-CoV , и оригинальный SARS-CoV .

Как и штамм коронавируса, связанный с SARS, причастный к вспышке SARS в 2003 году, SARS-CoV-2 является членом подрода Sarbecovirus ( линия бета-CoV B). Его последовательность РНК составляет приблизительно 30 000 оснований в длину, что относительно долго для коронавируса. Скорость мутации пропорциональна длине, но у вируса есть механизмы, снижающие скорость мутации. SARS-CoV-2 уникален среди известных бета-коронавирусов тем, что он включает многоосновный сайт расщепления , который, как известно, увеличивает патогенность и трансмиссивность других вирусов.

Имея достаточное количество секвенированных геномов , можно восстановить филогенетическое древо истории мутаций семейства вирусов. К 12 января 2020 года пять геномов SARS-CoV-2 были выделены из Ухани, о чем сообщил Китайский центр по контролю и профилактике заболеваний (CCDC) и другие учреждения; количество геномов увеличилось до 42 к 30 января 2020 года. Филогенетический анализ этих образцов показал, что они «сильно связаны максимум с семью мутациями по отношению к общему предку », что означает, что первое заражение человека произошло в ноябре или декабре 2019 года. По состоянию на 7 мая 2020 года в открытом доступе было 4690 геномов SARS-CoV-2, взятых на шести континентах.

11 февраля 2020 года Международный комитет по таксономии вирусов объявил, что согласно существующим правилам, которые вычисляют иерархические отношения между коронавирусами на основе пяти консервативных последовательностей нуклеиновых кислот, различия между тем, что тогда называлось 2019-nCoV, и штаммом вируса из 2003 года. Вспышки атипичной пневмонии было недостаточно, чтобы выделить их в отдельный вирусный вид . Таким образом, они определили 2019-nCoV в качестве штамма из тяжелого острого респираторного синдрома , связанных с коронавируса .

В июле 2020 года ученые сообщили, что более заразный вариант SARS-CoV-2 с вариантом белка-шипа G614 заменил D614 в качестве доминирующей формы в пандемии. В октябре 2020 года ученые сообщили в препринте, что вариант 20A.EU1 впервые был обнаружен в Испании в начале лета и стал наиболее частым вариантом во многих европейских странах . Они также иллюстрируют появление и распространение других часто встречающихся кластеров последовательностей с использованием Nextstrain .

В октябре 2020 года, исследователи обнаружили возможный перекрывающий ген под названием ORF3d , в вирусе Covid-19 геноме . Неизвестно, выполняет ли белок, продуцируемый ORF3d , какую-либо функцию, но он вызывает сильный иммунный ответ. ORF3d был идентифицирован ранее в варианте коронавируса, который поражает ящеров .

Варианты

Существует много тысяч вариантов SARS-CoV-2, которые можно сгруппировать в более крупные клады . Было предложено несколько различных номенклатур клад . Nextstrain делит варианты на пять кладов (19A, 19B, 20A, 20B и 20C), а GISAID делит их на семь (L, O, V, S, G, GH и GR).

Осенью 2020 года появилось несколько примечательных вариантов SARS-CoV-2.

  • Вариант концерна 202012/01 (VOC 202012/01) , как полагают, возникла в Великобритании в сентябре. Предварительные эпидемиологические маркеры позволяют предположить, что этот вариант является более передаточным, но нет никаких доказательств того, что он влияет на тяжесть заболевания или эффективность вакцины. Среди нескольких мутаций этого варианта есть одна мутация в рецептор-связывающем домене белка-шипа, которая меняет аспарагин в положении 501 на тирозин (N501Y). Эта мутация может привести к более тесному связыванию вируса с рецептором ACE2.
  • 501Y.V2 Вариант , который имеет ту же мутацию N501Y, возникли независимо друг от друга в Южной Африке . Он был обнаружен в образцах пациентов, собранных в начале октября 2020 года. Нет никаких доказательств того, что мутации увеличивают трансмиссивность этого варианта.
  • Вариант B.1.207 появился в Нигерии. Он имеет мутацию в шиповом белке (P681H), который также обнаружен в варианте VOC 202012/01. P681H расположен рядом с сайтом расщепления фурином S1 / S2. Нет никаких доказательств того, что мутации увеличивают трансмиссивность варианта.
  • Вариант Кластера 5 появился среди норок и норокферм в Дании. У него есть набор мутаций, которые не наблюдались в других вариантах, включая четыре изменения аминокислот в белке шипа. Вариант умеренно противостоит нейтрализующим антителам . Считается, что после строгого карантина, запрета на выращивание норок и кампании по эвтаназии норок она была ликвидирована.

Нет никаких доказательств того, что эти варианты увеличивают тяжесть заболевания.

Структурная биология

Рисунок сферического вириона SARSr-CoV, показывающий расположение структурных белков, образующих вирусную оболочку и внутренний нуклеокапсид
Структура вириона SARSr-CoV

Каждый вирион SARS-CoV-2 имеет диаметр 50–200 нанометров . Как и другие коронавирусы, SARS-CoV-2 имеет четыре структурных белка, известных как S ( шип ), E (оболочка), M ( мембрана ) и N ( нуклеокапсид ); белок N удерживает геном РНК, а белки S, E и M вместе создают вирусную оболочку . Белок-спайк, который был визуализирован на атомном уровне с помощью криогенной электронной микроскопии , является белком, который позволяет вирусу прикрепляться и сливаться с мембраной клетки-хозяина; в частности, его субъединица S1 катализирует прикрепление, слияние субъединицы S2.

Спайковый гомотример SARS-CoV-2, фокусирующийся на одной субъединице белка с выделенным доменом связывания ACE2
Спайковый гомотример SARS-CoV-2 с одной белковой субъединицей выделен. Связывающий домен ACE2 имеет пурпурный цвет.

Эксперименты по моделированию белков на шиповом белке вируса вскоре показали, что SARS-CoV-2 обладает достаточным сродством к рецептору ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) на клетках человека, чтобы использовать их в качестве механизма входа в клетки . К 22 января 2020 года группа в Китае, работающая с полным геномом вируса, и группа в Соединенных Штатах, использующая методы обратной генетики, независимо и экспериментально продемонстрировали, что ACE2 может действовать как рецептор для SARS-CoV-2. Исследования показали, что SARS-CoV-2 имеет более высокое сродство к человеческому ACE2, чем исходный штамм вируса SARS. SARS-CoV-2 также может использовать базигин для помощи при входе в клетки.

Первоначальное праймирование белка шипа трансмембранной протеазой, серином 2 (TMPRSS2), необходимо для проникновения SARS-CoV-2. После того, как вирион SARS-CoV-2 прикрепляется к клетке-мишени, клеточная протеаза TMPRSS2 разрезает спайковый белок вируса, обнажая слитый пептид в субъединице S2 и рецептор хозяина ACE2. После слияния вокруг вириона образуется эндосома , отделяющая его от остальной части клетки-хозяина. Вирион улетучивается, когда pH эндосомы падает или когда его расщепляет катепсин , цистеиновая протеаза хозяина . Затем вирион высвобождает РНК в клетку и заставляет клетку производить и распространять копии вируса , которые инфицируют больше клеток.

SARS-CoV-2 продуцирует по крайней мере три фактора вирулентности, которые способствуют выделению новых вирионов из клеток-хозяев и подавляют иммунный ответ . Включают ли они подавление ACE2, как это наблюдается у аналогичных коронавирусов, остается в стадии расследования (по состоянию на май 2020 года).

SARS-CoV-2, возникший из клетки человека
Вирионы SARS-CoV-2, возникающие из клетки человека
Окрашенные в цифровую форму сканирующие электронные микрофотографии вирионов SARS-CoV-2 (желтый), появляющихся из клеток человека, культивируемых в лаборатории

Эпидемиология

Микрофотография вирусных частиц SARS-CoV-2, выделенных от пациента
Просвечивающая электронная микрофотография вирионов SARS-CoV-2 (красный), изолированных от пациента во время пандемии COVID-19

Основываясь на низкой вариабельности известных геномных последовательностей SARS-CoV-2 , считается, что этот штамм был обнаружен органами здравоохранения в течение нескольких недель после его появления среди населения в конце 2019 года. Самый ранний известный в настоящее время случай инфекции датируется 1 декабря 2019 года, хотя более ранний случай мог произойти 17 ноября 2019 года. Впоследствии вирус распространился на все провинции Китая и более чем в 150 других стран мира. Передача вируса от человека человеку подтверждена во всех этих регионах. 30 января 2020 года SARS-CoV-2 был объявлен ВОЗ чрезвычайной ситуацией в области общественного здравоохранения, имеющей международное значение , а 11 марта 2020 года ВОЗ объявила его пандемией .

Основной номер воспроизводства ( ) вируса, по оценкам, составит около 5,7. Это означает, что каждая инфекция от вируса, как ожидается, приведет к 5,7 новым инфекциям, когда никто из членов сообщества не имеет иммунитета и не принимаются никакие профилактические меры . Число репродукций может быть выше в густонаселенных условиях, например на круизных лайнерах . В определенных обстоятельствах могут применяться многие формы превентивных мер, чтобы уменьшить распространение вируса.

В материковом Китае зарегистрировано около 96 000 подтвержденных случаев заражения. Хотя доля инфекций, которые приводят к подтвержденным случаям или прогрессу до диагностируемого заболевания, остается неясной, по оценкам одной математической модели, 25 января 2020 года только в Ухане было инфицировано 75 815 человек, в то время как количество подтвержденных случаев во всем мире составляло всего 2015. До 24 февраля 2020 года более 95% всех случаев смерти от COVID-19 во всем мире произошло в провинции Хубэй , где расположен Ухань. По состоянию на 2 января 2021 года процент снизился до 0,18%.

По состоянию на 2 января 2021 года в рамках продолжающейся пандемии было зарегистрировано 84 105 066 подтвержденных случаев инфекции SARS-CoV-2. Общее число смертей, приписываемых вирусу, составляет 1 829 846 человек. О многих случаях выздоровления как от подтвержденных, так и от непроверенных инфекций не сообщается, поскольку некоторые страны не собирают эти данные, но, по крайней мере, 47 423 357 человек вылечились от подтвержденных инфекций.

Рекомендации

дальнейшее чтение

внешние ссылки

Классификация