Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном днк под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

Коронавирус нового типа covid-19 принадлежит семейству РНК-содержащих коронавирусов (Coronaviridae). Всего их насчитывается 40 видов. Они поражают человека и животных. Впервые коронавирусы были открыты еще в 1965 году. Однако, до covid-19 не вызывали никаких осложнений и не привлекали особого внимания. Подробнее о симптомах коронавируса.

Covid-19 вызывает острые респираторные заболевания и поражает преимущественно органы дыхательной системы. В 15% случаев развивается пневмония с риском кислородной недостаточности и летальным исходом.

Коронавирус и его корона

Свое название вирус получил из-за особенностей строения. При рассмотрении под микроскопом можно заметить шиповидные ворсинки, которые выступают на округлой поверхности вируса. Именно они помогают ему прикрепляться к оболочкам клеток в организмах людей и животных. Внешне форма и выступы напоминают корону.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

Коронавирус под микроскопом – фото и видео

Государственный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» опубликовал снимки нового штамма коронавируса COVID-19.
Снимки подготовлены на электронном микроскопе JEM-400. Размер частиц штамма – 100-120 нанометров.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека



Очень интересные фотографии COVID-19 предоставил национальный институт инфекционных заболеваний США Rocky Mountains Laboratories.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека
Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

В чем отличие коронавируса от вируса гриппа?

COVID-19 схож с вирусом обычного гриппа. Однако, генетически они отличаются. Именно поэтому вакцина и лекарства от гриппа не действуют на коронавирус.
Грипп быстрее размножается, поэтому инкубационный период составляет всего 2-3 дня, тогда как у коронавируса 5-14 дней.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

Пути заражения

Как и вирус гриппа и других инфекций, коронавирус передается воздушно-капельным путем – через вдыхание мелких капель, распыленных больным человеком кашлем, чиханием или дыханием. Капли с вирусом могут попадать и на поверхности предметов и жить на них до нескольких дней.

Согласно исследованиям Китайского центра по контролю и профилактике заболеваний, вирус был обнаружен и в фекалиях больных людей. Таким образом, существует возможность и фекально-оральной передачи вируса, например, через воду или контаминированные руки.

Лабораторная диагностика

В качестве источника образцов для анализа используют мокроту и слизь верхних дыхательных путей. Современная диагностика проходит при помощи полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией. Системы для анализа на этой основе разработаны в январе 2020 года в Германии.

В конце февраля появилась информация о разработке Серологических тестов на основе определения специфических антител в организме. Такое тестирование позволит определить факт недавнего заражения коронавирусом и наличие инфекции на более поздней стадии. Время тестирования составляет всего 15 минут, а чувствительность на разные типы иммуноглобулинов составляет до 90.63%.

Вот как выглядит вирус COVID-19 под микроскопом

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

Вирус COVID-19 (также неофициально известный как 2019-nCoV) вызвал серьезную угрозу здоровью и более 1000 случаев смерти. С момента своего открытия в декабре прошлого года он широко освещался в средствах массовой информации .

Но хотя микробиологи во всем мире используют вирус для разработки вакцины, многие из нас, не являющихся учеными, на самом деле не видели, как выглядит этот новый коронавирус.

Лаборатории Скалистых гор (RML) Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID) только что выпустили изображения коронавируса, полученные с помощью сканирующего и трансмиссионного электронного микроскопа, и они… удивительно эстетичны.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

То, что вы видите выше, это изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, в ложном цвете, показывающее вирус COVID-19 от пациента в США; вирусные частицы окрашиваются в желтый цвет по мере того, как они выходят на поверхность клетки, которая окрашивается в синий и розовый цвета.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

Изображение выше было получено с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Оно не столь острое, как первое, но на поверхности вируса видны шипы (что дает коронавирусу его название, означающее «корона»).

Если они выглядят немного знакомыми , это потому, что большинство коронавирусов, таких как SARS и MERS, выглядят одинаково снаружи, разделяя выпуклый сферический вид.

Вирусы семейства коронавирусов имеют лишь небольшие различия в геноме, причем между тремя из них всего пять нуклеотидных различий. Тем не менее, вирусы могут иметь заметно различную внешность, когда речь заходит о заражении человека.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

Изображения, которые вы видите здесь, были результатом совместной командной работы. Исследователь RML Эмми де Вит предоставила вирус, микроскопист Элизабет Фишер создала изображения, а отдел визуального медицинского искусства окрасил изображения.

Вы можете увидеть весь набор на Flickr здесь.

Как выглядит ДНК человека

Как выглядит ДНК? Общеизвестное представление дезоксирибонуклеиновой кислоты, как двух нитей закрученных в спираль, известно с 1953 года. НО, были открыты и другие формы этой молекулы:

  1. А-форма — считается, что это исключительно лабораторная форма, поскольку она образуется только при недостатке влаги. В отличии от классической В-формы, хромосома немного изогнута.
  2. Б-форма – классическое изображение хромосомы и двойной спирали ДНК внутри неё.
  3. Z-форма – самая необычная из всех форма. Если все прочие формы имеют спираль ДНК закрученную вправо, то в этой форме она закручена влево. И сама спираль больше зигзагообразная, чем спиральная.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

Фото ДНК и ее структуры

Как выглядит молекула ДНК? Открытие молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты было совершено швейцарским биологом Фридрихом Мишером в 1869 году. На тот момент об этой молекуле не было известно ничего: ни ее строение, ни биологические функции.

То, что дезоксирибонуклеиновая кислота является носителем информации о развитии и работе всего организма стало известно только в 1944. В 1953 году ученые использовали рентгеновские лучи для облучения молекулы и по данным, составленным по отраженным молекулой лучам, составили первую схему ее строения.

ДНК под микроскопом

Под обычным микроскопом ДНК не рассмотреть: они подходят для изучения клеток, вирусов, состава крови и т.д. А электронным микроскопам нашего времени не хватает чувствительности, что бы показать детали строения нитей дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Так же современные цифровые микроскопы просвечивают образец потоком электронов, и этот поток слишком силен, он может повредить цепочки молекулы наследственности или вовсе их разорвать.

Но это ограничение будет преодолено уже в ближайшее время, что позволит более детально изучить строение молекулы наследственности и ее взаимодействие с РНК.

Как впервые сфотографировали ДНК

Первую фотографию ДНК человека смогли сделать лишь в 2012 году.

Современные сверхмощные цифровые микроскопы позволяют сделать снимок столь небольшого объекта, но имеют и заметные недостатки – из-за сильного облучения электронами нити дезоксирибонуклеиновой кислоты разрушаются, и получить более детальную картинку пока не представляется возможным. Но в общих деталях на снимках уже хорошо видно, как выглядит цепь ДНК.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человека

Фотография дезоксирибонуклеиновой кислоты и нанотехнологии

Первые попытки сделать фото ДНК не оказались напрасными, и дали толчок развитию новой методике изучения структуры цепочки наследственности. На основе первой «положки» для фотографирования ДНК был изобретен наносенсор. А ученные из Иллинойса изобрели наноконденсатор, через который можно пропускать молекулу ДНК и определять ее структуру.

Факты из истории

 В истории изучения дезоксирибонуклеиновой кислоты если несколько интересных фактов, некоторые из которых могут в бедующем раскрыть весь генетический потенциал человека, и в корне изменить нашу жизнь:

  •  В генах человека заложена способность к самоизлечению и самоомоложению. Что будет, когда наука откроет эти механизмы?
  •  Пока наука имеет представление о том, как работает 3% всей структуры молекулы наследственности и в них уже входит почти все о здоровье, питании и наследственных болезнях.
  •  С изучением дезоксирибонуклеиновой кислоты ученые пришли к выводу, что потенциально человек может жить до тысячи лет.
  •  В штате Мэриленд, США, булл проведен интересный ряд анализов. Один из тестов на биологическое родство показал, что у некой американки все её три дочери ей не родные. Женщина была беременна четвертым ребенком, но, когда он родился, тест показал, что и этот ребенок женщине не родной! Как такое может быть? Может слухи о телегонии и мифичны, но этот случай показал, что женщину могут одновременно оплодотворить двое мужчин, что и привело к таким странным результатам тестов.

Интересна тема ДНК-тестов? Оставьте свои контакты, мы расскажем вам подробнее

Wired (США): почему некоторые люди так тяжело переносят Covid-19? Спросите их ДНК

Коронавирус SARS-COV-2, впервые всплывший на поверхность в прошлом году в Китае, это агрессор равных возможностей. Если вы человек, он хочет в вас проникнуть. Похоже, что вирус одинаково заражает людей вне зависимости от их возраста, расы и пола. Это логично, так как это совершенно новый болезнетворный микроорганизм, от которого ни у кого нет иммунитета.

Коронавирус: как выглядит вредная молекула, геном ДНК под микроскопом, в анализе, covid 19 внутри человекаScience08.04.2020Ilta-Sanomat30.03.2020Le Monde25.03.2020

Но вызываемая вирусом болезнь Covid-19 более непредсказуема в своих проявлениях. Очень немногие инфицированные люди реально заболевают. У заболевших очень разные симптомы. У кого-то высокая температура и кашель. У кого-то желудочные колики и диарея.

Кто-то теряет аппетит. Кто-то перестает различать запахи. Кто-то способен преодолеть недуг, сидя дома, потребляя много жидкости и радуя себя сериалами.

А кто-то попадает в реанимацию, где к нему подключают множество трубок, которые безуспешно качают воздух в его больные легкие. Пожилые люди с хроническими заболеваниями и мужчины составляют большинство летальных исходов. Но не всегда.

В США большой процент госпитализированных с серьезными симптомами — это люди моложе 40 лет. Дети, особенно грудного возраста, тоже не защищены на сто процентов.

Дабы понять, чем вызваны такие различия, ученые изучают обрывочные эпидемиологические данные, поступающие из очагов заражения, таких как Китай, Италия и США. Они ищут особенности и закономерности в возрасте пациентов, их расе, поле, социально-экономическом положении, поведении и в доступности для них медицинских услуг. А сейчас они стали копать глубже, стараясь отыскать отгадки в нашей ДНК.

В понедельник компания 23andMe начала новое исследование, имеющее целью выявить генетические различия, которыми можно объяснить, почему у заболевших Covid-19 людей такая разная реакция на инфекцию.

Эта фирма потребительской геномики присоединилась к целой серии новых научных проектов, ищущих ответ на один и тот же вопрос. Проведенные ранее исследования показывают, что некоторые варианты генов при заболевании определенными инфекционными болезнями подвергают людей повышенной опасности.

Другие же обеспечивают им защиту, скажем мутация гена CCR5, делающая носителя невосприимчивым к ВИЧ. Пока еще рано говорить о том, насколько существенно ДНК защищает от Covid-19 или наоборот, делает человека уязвимым.

Читайте также:  Сканирование щитовидной железы: радиоизотопное, радионуклидное, подготовка, обследование узлов с радиоактивным йодом

Однако полученную информацию можно будет когда-нибудь использовать для выявления людей, в большей степени подверженных риску заражения, а также для целенаправленного поиска новых лекарств и методов лечения.

«Мы хотим понять, как наши гены влияют на нашу реакцию на вирус, — говорит вице-президент компании 23andMe по исследовательской работе Джойс Танг (Joyce Tung). — У нас есть надежда, что собрав данные у людей, которым сделали анализы и поставили диагноз Covid-19, мы сумеем узнать что-то о биологических особенностях этого заболевания и помочь научному сообществу успешнее лечить заболевших».

Если другие компании по изучению ДНК переоборудовали свои лаборатории и теперь проверяют людей на Covid, то 23andMe решила воспользоваться своим уникальным достоянием — базой данных на 10 с лишним миллионов клиентов, 80% которых дали согласие на использование в научно-исследовательских целях своей генетической информации и прочих данных, которые они сообщили сами. Компания несколько лет формировала эту базу данных, которая облегчает проведение массовых опросов среди потенциальных участников исследования. В результате каждый генетический профиль включает сотни фенотипических единиц информации, скажем, сколько сигарет клиент выкурил за свою жизнь, и был ли диабет у кого-нибудь из его родственников. Огромный объем данных, которыми располагает компания, позволил ей начать поиски лекарства и сделал ее мощным источником информации из области генетических исследований.

Последний опрос, опубликованный на клиентском портале 23andMe, включает вопросы о том, где живет человек, какие меры социального дистанцирования он соблюдает, проверялся ли он на коронавирус, контактировал ли с инфицированными, и ставили ли ему диагноз Covid-19. (В опросе могут участвовать только американские клиенты компании.

) 23andMe надеется привлечь к исследованию сотни тысяч своих клиентов, включая тех, кому поставлен диагноз Covid-19, у кого тест дал отрицательный результат, у кого есть похожие на грипп симптомы, но кто проверку пока не проходил, а также членов семей инфицированных.

Для людей с положительным результатом теста проведут дополнительный опрос о тяжести болезни, о проявлении симптомов и о том, были ли они госпитализированы. Об этом рассказал главный научный сотрудник компании Адам Отон (Adam Auton), который возглавляет новое исследование Covid-19.

Всех участников будут каждый месяц приглашать на новый опрос с дополнительными вопросами, благодаря чему 23andMe сможет выявлять новые случаи заболевания среди респондентов.

Если компания соберет достаточно ответов у людей, заразившихся Covid-19, ее исследовательская команда проведет статистический анализ под названием полногеномный поиск ассоциаций (GWAS). Этот метод широко используется в генетических исследованиях.

При проведении GWAS людей делят на разные группы, в нашем случае, скорее всего, на основании симптомов. После этого проводится сканирование данных их ДНК с тем, чтобы выяснить, проявляются ли определенные однобуквенные вариации в генетическом коде чаще среди людей с определенными симптомами.

Если такое происходит достаточно часто, можно с определенной долей уверенности говорить о том, что такие вариации связаны с этими симптомами.

Трудно предугадать, какие гены удастся найти во время этих экспедиций по поиску ДНК.

Но многие из них наверняка отметятся в тех частях генома, которые отвечают за иммунную реакцию организма, говорит Майк Снайдер (Michael Snyder), возглавляющий кафедру генетики в Стэнфордском университете и никак не связанный с компанией 23andMe и с ее исследованиями.

«В общем мы знаем, что генетика влияет на ход вирусной инфекции, — говорит он. — В этом нет ничего неожиданного, так как в процессе исторического развития люди в различных условиях окружающей среды подвергались воздействию вполне определенных патогенов.

Вполне логично, что у разных людей иммунные системы настраиваются по-разному». (Надо сказать, что чрезмерная защитная реакция, известная как гиперцитокинемия, вызвала немало смертей среди больных атипичной пневмонией. Есть подозрения, что гиперцитокинемия является также причиной некоторых летальных исходов среди молодых людей, заболевших Covid-19.)

Еще одним потенциальным кандидатом является ген, предназначенный для рецептора ACE2. Он находится на поверхности легких и других клеток человека, и является тем молекулярным проходом, через который в организм проникает SARS-CoV-2.

Небольшие изменения в этом гене могут привести к тому, что проникнуть через определенные рецепторы станет легче или труднее. Кроме того, свою роль могут сыграть и вариации на том участке генома, который включает или выключает рецептор ACE2.

Если гены менее активны, клетки человека производят меньше рецепторов, и вирусу труднее за них ухватиться.

Пока рано строить догадки о той роли, которую гены играют в определении исхода болезни Covid-19, говорит Снайдер.

Но он готов поставить на то, что проекты типа тех, которые реализует 23andMe, вряд ли дадут единый генетический вариант, который решает, окажется человек в реанимации или нет.

«Я удивлюсь, если они найдут нечто столь же убедительное, как ВRСА», — заявляет Снайдер, имея в виду один из самых мощных предсказателей рака, обнаруженный учеными. Мутации в генах ВRСА в четыре раза увеличивают шансы на возникновение у человека определенных форм рака груди.

Все дело в том, что полногеномный поиск ассоциаций — это игра в числа.

С его помощью лучше всего выявляются мутации, вновь и вновь возникающие во всей популяции, причем каждая из них оказывает лишь очень небольшое воздействие на подверженность человека болезни.

А поскольку полногеномный поиск ассоциаций обычно проводится на основе ограниченного набора генетических данных, типа того, что собрала 23andMе (статическое представление о 600 000 локациях генома), эти общие варианты выявить проще, чем редкие.

Однако именно очень редкие мутации, скорее всего, являются причиной крайней подверженности Covid-19, говорит пульмонолог Стивен Чапман (Stephen Chapman), работающий исследователем в Центре человеческой генетики Оксфордского университета и не участвующий в проекте 23andMe.

В середине 2000-х годов он проводил первые генетические исследования предрасположенности к бактериальной пневмонии и обнаружил редкие мутации в отвечающих за иммунитет генах, которые делали здоровых в остальном детей и взрослых крайне восприимчивыми к проникновению в организм одной особой бактерии.

Чапман подозревает, что столь же редкие мутации, участвующие в иммунной функции и в реакции на воспалительные процессы, укладывают в кровати реанимационных отделений молодых и здоровых людей, у которых нет других факторов риска. «На мой взгляд, в этом серьезный недостаток GWAS, — говорит он.

 — При полногеномном поиске ассоциаций из виду упускаются эти редкие, вызывающие болезнь мутации».

Чтобы найти их, потребуется взять анализы крови у нестандартных пациентов и секвенировать их геномы целиком.

Если расшифровать ДНК молодого взрослого человека, подключенного к искусственной вентиляции легких, не исключено, что удастся раскрыть уникальную генетическую предрасположенность к Covid-19.

С другой стороны, ДНК пожилых людей, у которых обнаружен коронавирус и Covid-19, но нет симптомов, может содержать защитные мутации, предохраняющие от самых тяжелых форм болезни.

В научных лабораториях по всему миру реализуется уже свыше 90 таких проектов секвенирования, и ученые спешно пытаются понять болезнь, от которой в мире умерло уже более 76 000 человек. Некоторые проекты — это начатые уже давно генетические исследования на населении, в которых длительное время участвуют тысячи добровольцев.

Исландская компания DeCODE Genetics, которая на протяжении десятилетий занимается сбором данных о геномах и состоянии здоровья 364 000 жителей этой островной страны, получила от правительства разрешение на публикацию результатов анализов на Covid-19. Есть и новые исследования, проводимые исключительно среди больных Covid-19.

Чтобы объединить все генетические данные, поступающие от различных исследовательских коллективов, ученые из Хельсинкского университета недавно создали координационный информационный центр под названием «Генетика носителей Covid-19».

Когда данных появляется больше, статистика становится убедительнее и надежнее, а вместе с этим усиливается надежда на то, что удастся найти мутации, могущие изменить воздействие новой болезни на человека, а также процесс борьбы человечества против нее.

Но вряд ли стоит ждать, что мы уже в ближайшее время получим генетический оценочный лист предрасположенности к Covid-19.

Чапман говорит, что скорее всего, в результате этих исследований мы не получим возможность выявлять восприимчивых к этой болезни людей на основе их ДНК. Скорее, мы просто станем лучше понимать молекулярные пути, через которые появляются самые тяжелые формы Covid-19.

«Это совершенно новая и губительная человеческая болезнь, и нам надо срочно понять ее биологию», — объясняет Чапман.

Если выделить гены, регулирующие разные иммунные реакции, это поможет определить, что именно надо лечить новыми препаратами, а врачи смогут более целенаправленно и конкретно подходить к лечению отдельных пациентов. «GWAS и секвенирование всего генома могут сыграть здесь весьма ценную роль», — отмечает Чапман.

Возраст, прежние проблемы со здоровьем, раннее тестирование и качественный уход — все эти моменты будут иметь главное значение при определении того, кто выживет, а кто умрет от Covid-19. Но и ДНК тоже наверняка играет определенную роль, влияя на исход болезни. И здесь нам еще очень многое предстоит узнать и выяснить.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

В россии расшифровали геном коронавируса

МОСКВА, 19 мар – РИА Новости. Российские ученые полностью расшифровали геном коронавируса, сообщили в Минздраве.

Работу выполнили в НИИ гриппа имени А.А. Смородинцева, где специалисты секвенировали полный геном из материала от пациента с инфекцией из России.

«Эта информация поможет в разработке вакцин и противовирусных препаратов для лечения коронавируса», — заявил исполняющий обязанности директора института доктор медицинских наук Дмитрий Лиознов.

Позднее Роспотребнадзор показал, как выглядит коронавирус под микроскопом.

«Вирус мутирует»

В свою очередь, доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой вирусологии биологического факультета МГУ Ольга Карпова заявила, что не прослеживает четкой связи между выделением генома коронавируса и ускорением разработки вакцины от него.

Она отметила, что информация о геноме коронавируса очень важная, потому что он может очень быстро мутировать, важно выяснить, вирус с каким геномом циркулирует на территории России.

Карпова добавила, что кафедра вирусологии МГУ, на которой ведется работа по созданию прототипа вакцины от коронавируса с применением уникальной технологии, основанной на болезнях растений, не получала грантов на эту работу.

«Быстрая диагностика»

В МГУ также готовы за неделю развернуть производство ДНК-праймеров для быстрой диагностики коронавируса COVID-19, способное обеспечить выпуск миллионов тестов.

По словам декана химического факультета МГУ член-корреспондент РАН Степана Калмыкова и профессора кафедры химии природных соединений МГУ Алексея Копылова, ДНК-олигонуклеотиды являются основой таких тест-систем и их можно легко встроить в уже существующие тест-системы, производимые в России. По их словам, это покроет потребности создаваемых в стране диагностических центров миллионами тест-систем.

Как пояснили в пресс-службе, химики МГУ совместно с коллегами из РАН разработали крупномасштабный синтез и очистку ДНК-олигонуклеотидов, производство которых может быть развернуто прямо сейчас на базе созданного учеными ООО «Апто-Фарм» и в количествах, достаточных для обеспечения миллионов тестов.

Всемирная организация здравоохранения 11 марта объявила вспышку коронавирусной инфекции COVID-19 пандемией. По последним данным, в мире заразились около 218 тысяч человек, более 8,5 тысячи скончались.

Последние данные о ситуации с COVID-19 в России и мире представлены на портале стопкоронавирус.рф.

Коронавирус может быть «химерой» двух разных вирусов

В течение нескольких недель мы все узнали много нового о COVID-19 и вызывающем его коронавирусе: SARS-CoV-2. И хотя количество научных статей об этом вирусе увеличивается, все еще остается много серых областей относительно его происхождения.

Читайте также:  Бананы при диабете: можно ли при 1 и 2 типе, повышают ли сахар в крови, сколько в 1, польза и вред для диабетиков

У каких видов животных он возник? Летучая мышь, ящер или другой дикий вид? От куда он взялся? Из пещеры или леса в китайской провинции Хубэй или откуда-то еще?

В декабре 2019 года 27 человек из первых 41 госпитализированных (66 процентов) посещали рынок, расположенный в центре города Ухань в провинции Хубэй. Но, согласно исследованию, проведенному в Уханьской больнице, самый первый выявленный пациент не посещал этот рынок.

Вместо этого, оценка молекулярного датирования, основанная на геномных последовательностях SARS-CoV-2, указывает на возникновение вируса в ноябре. Это поднимает вопросы о связи между этой эпидемией COVID-19 и дикой природой.

Данные генома.

Геном SARS-CoV-2 был быстро секвенирован китайскими исследователями. Это молекула РНК, состоящая примерно из 30000 оснований, содержащая 15 генов, в том числе ген S, который кодирует белок, расположенный на поверхности вирусной оболочки (для сравнения, наш геном находится в форме двойной спирали ДНК с около 3 миллиардами оснований по размеру и содержит около 30000 генов).

Сравнительный геномный анализ показал, что SARS-CoV-2 относится к группе бета-коронавирусов и что он очень близок к SARS-CoV, ответственному за эпидемию острой пневмонии, которая появилась в ноябре 2002 года в китайской провинции Гуандун и затем распространилась на 29 стран в 2003 году.

Всего было зарегистрировано 8098 случаев, в том числе 774 случая смерти. Известно, что его переносчиком были летучие мыши рода Rhinolophus, и что маленький хищник, пальмовая цивета (Paguma larvata), мог служить промежуточным хозяином между летучими мышами и первыми случаями заболевания у людей.

С тех пор многие бета-коронавирусы были обнаружены, главным образом, у летучих мышей, но также у людей. Например, RaTG13, выделенный у летучей мыши вида Rhinolophus affinis, в китайской провинции Юнань, недавно был описан как очень похожий на SARS-CoV-2, с последовательностями генома, идентичными 96 процентам.

  • Эти результаты показывают, что летучие мыши, и в частности виды рода Rhinolophus, являются резервуаром вирусов SARS-CoV и SARS-CoV-2.
  • Резервуар — это один или несколько видов животных, которые не очень чувствительны к вирусу, в которых естественным образом будут находиться один или несколько вирусов.
  • Отсутствие симптомов заболевания объясняется эффективностью их иммунной системы, которая позволяет им бороться с чрезмерным распространением вируса.
  • Механизм рекомбинации.

7 февраля 2020 года мы узнали, что у панголина был обнаружен вирус, еще более близкий к SARS-CoV-2. С 99 процентами совпадения генома это предположило более вероятный переносчик чем летучие мыши.

Недавнее исследование показывает, что геном коронавируса, выделенного из малазийского ящера (Manis javanica), менее похож на SARS-Cov-2, только 90 процентами согласованности генома. Это указывает на то, что вирус, выделенный из ящера, не несет ответственности за эпидемию COVID-19, которая в настоящее время бушует.

Однако коронавирус, выделенный у панголина, сходен на 99 процентов в конкретной области белка S, что соответствует 74 аминокислотам, участвующим в связывающем домене рецептора АСЕ (ангиотензин-превращающий фермент 2), который позволяет вирусу проникать человеческие клетки, чтобы заразить их.

В отличие от этого, вирус RaTG13, выделенный из летучих мышей R. affinis, сильно отличается в этом конкретном регионе (только 77 процентов сходства). Это означает, что коронавирус, выделенный из панголина, способен проникать в клетки человека, тогда как коронавирус, выделенный из летучей мыши R. affinis, не способен.

Кроме того, эти геномные сравнения показывают, что вирус SARS-Cov-2 является результатом рекомбинации между двумя различными вирусами, один из которых близок к RaTG13, а другой ближе к вирусу панголина. Другими словами, это «химера» между двумя ранее существовавшими вирусами.

Этот механизм рекомбинации уже был изучен, в частности, чтобы объяснить происхождение SARS-CoV. Важно знать, что рекомбинация приводит к новому вирусу, потенциально способному инфицировать новый вид хозяина.

Чтобы произошла рекомбинация, два разных вируса должны были одновременно инфицировать один и тот же организм.

Два вопроса остаются без ответа: в каком организме произошла эта рекомбинация? (летучая мышь, ящер или другой вид?) И, прежде всего, при каких условиях происходила эта рекомбинация?

Александр Хасанин, Институт систем, Эволюция, Биоразнообразие (CNRS, MNHN, SU, EPHE, UA), Национальный музей естественной истории (MNHN).

В геноме коронавируса нашли первое большое изменение

ТАСС, 13 марта. Молекулярные биологи из Сингапура обнаружили первое крупное изменение в геноме коронавируса нового типа (SARS-CoV-2). По сравнению с первыми образцами из него исчез фрагмент длиной в 382 «буквы»-нуклеотида. Это говорит о том, что геном этого вируса менее стабилен, чем считалось ранее. Свое открытие ученые описали в статье для электронной научной библиотеки bioRxiv.

«До настоящего времени ученые считали геном SARS-CoV-2 более стабильным, чем у возбудителей ближневосточной лихорадки MERS и атипичной пневмонии SARS. Мы открыли первое крупное изменение – почти полное удаление участка по соседству с геном ORF8. Мы предполагаем, что благодаря этому появилась менее активная форма SARS-CoV-2», – пишут ученые.

Биологи и медики из Сингапурского национального университета пришли к такому выводу, изучая образцы вирусов из выделений, которые были собраны у всех пациентов сингапурских клиник, зараженных коронавирусом нового типа. Этот анализ неожиданно показал, что у многих больных была новая форма вируса, в геноме которого по сравнению с более ранними версиями не было участка длиной почти в четыре сотни нуклеотидов.

Он был расположен рядом с геном ORF8 – особым участком в РНК коронавируса, который отвечает за запуск процесса сборки белка N, одного из ключевых компонентов SARS-CoV-2. Этот фермент генома вируса непосредственно связан с образованием новых вирусных частиц и «упаковкой» генетического кода внутри них, а также с копированием его РНК.

Как предполагают сингапурские исследователи, фрагмент рядом с ORF8 исчез ориентировочно в начале февраля этого года. Это поменяло характер работы белка N и сделало новый подвид коронавируса менее активным на первых фазах заражения.

Точные последствия этих изменений ученым еще предстоит узнать, однако специалисты предполагают, что подобная модификация РНК могла сделать SARS-CoV-2 менее заметным для иммунитета и помочь ему адаптироваться к жизни в клетках человека. Благодаря этому, возможно, коронавирус стал быстрее распространяться в условиях активной борьбы с ним.

О новом коронавирусе

Сейчас в мире зарегистрировано более 128 тыс. случаев заражения новым коронавирусом, около 4,7 тыс. инфицированных умерли, выздоровели свыше 68 тыс. человек. За пределами КНР заболевание было выявлено в 116 странах, включая Россию. За пределами Китая наиболее сильные региональные вспышки COVID-19 произошли в Италии, Иране и Южной Корее. 

Вспышку заболевания COVID-19, которое вызывает новый коронавирус, зафиксировали в конце декабря прошлого года в китайском городе Ухань. Всемирная организация здравоохранения признала, что эта болезнь распространилось по всему миру, назвав ситуацию с COVID-19 пандемией.

Коронавирус нового типа относится к той же группе вирусов, что и SARS и MERS – возбудители атипичной пневмонии и ближневосточной лихорадки.

За последние десять лет и тот, и другой вирус унесли жизни нескольких сотен людей на Ближнем Востоке и Восточной Азии, а также неоднократно вызывали эпидемии, распространяясь через верблюдов и домашнюю птицу.

Изначальным переносчиком вируса 2019-nCoV, как предполагают ученые, выступали летучие мыши, также появлялись свидетельства о том, что в этом могут быть «виновны» также панголины или змеи.

Анализ генома предполагает, что коронавирус может быть «химерой» двух разных вирусов

В последнее время все мы узнали много нового о COVID-19 и вызывающем его вирусе: SARS-CoV-2. Но было также много слухов.

И хотя количество научных статей об этом вирусе увеличивается, все еще остается много серых областей относительно его происхождения.

У каких видов животных это произошло? Летучая мышь, ящер или другой дикий вид? От куда это? Из пещеры или леса в китайской провинции Хубэй или где-то еще?

В декабре 2019 года 27 из первых 41 госпитализированных (66 процентов) прошли через рынок, расположенный в центре города Ухань в провинции Хубэй. Но, согласно исследованию, проведенному в Уханьской больнице, самый первый человек с выявленным случаем заболевания не посещал этот рынок.

Вместо этого, оценка молекулярного датирования, основанная на геномных последовательностях SARS-CoV-2, указывает на его происхождение в ноябре. Это поднимает вопросы о связи между эпидемией COVID-19 и дикой природой.

Геномные данные

Геном SARS-CoV-2 был быстро секвенирован китайскими исследователями. Это молекула РНК, состоящая примерно из 30000 оснований, содержащая 15 генов, в том числе ген S, который кодирует белок, расположенный на поверхности вирусной оболочки (для сравнения, наш геном находится в форме двойной спирали ДНК около 3 миллиардов оснований и содержится около 30000 генов).

Сравнительный геномный анализ показал, что SARS-CoV-2 относится к группе бета-коронавирусов и что он очень близок к SARS-CoV, ответственному за эпидемию острой пневмонии, которая появилась в ноябре 2002 года в китайской провинции Гуандун и затем распространилась на 29 стран в 2003 году.

Всего было зарегистрировано 8098 случаев, в том числе 774 случая смерти. Известно, что первыми носителями были летучие мыши рода Rhinolophus (возможно, из нескольких пещер), и что маленький хищник, пальмовая цивета (Paguma larvata), мог служить промежуточным хозяином между летучими мышами и первыми случаями заболевания у людей.

С тех пор многие бета-коронавирусы были обнаружены, главным образом, у летучих мышей. Например, RaTG13, выделенный из летучей мыши вида Rhinolophus affinis в китайской провинции Юнань, недавно был описан как очень похожий на SARS-CoV-2, с последовательностью генома, идентичной на 96 процентов.

Эти результаты показывают, что летучие мыши, и в частности виды рода Rhinolophus, являются резервуаром для вирусов SARS-CoV и SARS-CoV-2.

Но как его определить? Резервуар – это один или несколько видов животных, которые не очень чувствительны к вирусу, в которых естественным образом будут находиться один или несколько вирусов.

Отсутствие симптомов заболевания объясняется эффективностью их иммунной системы, которая позволяет им бороться с чрезмерным распространением вируса.

Механизм рекомбинации

7 февраля 2020 года стало известно, что в панголине был обнаружен вирус, еще более близкий к SARS-CoV-2. Его геном на 99 процентов совпадал с SARS-CoV-2 и это позволило предположить более вероятный резервуар, чем летучие мыши.

Однако недавнее рецензируемое исследование показывает, что геном коронавируса, выделенного из малазийского ящера (Manis javanica), менее похож на SARS-Cov-2, с только 90 процентами совпадений. Это указывает на то, что вирус, выделенный из ящера, не является причиной эпидемии COVID-19.

Однако коронавирус, выделенный из панголина, сходен на 99 процентов в определенной области белка S, что соответствует 74 аминокислотам, участвующим в связывающем домене рецептора АСЕ (ангиотензин-превращающий фермент 2), который позволяет вирусу проникать человеческие клетки, чтобы заразить их.

В отличие от этого, вирус RaTG13, выделенный из летучих мышей R. affinis, сильно отличается в этом конкретном месте (только 77 процентов сходства). Это означает, что коронавирус, выделенный из панголина, способен проникать в клетки человека, тогда как коронавирус, выделенный из летучей мыши R. affinis, не способен.

Кроме того, эти геномные сравнения показывают, что вирус SARS-Cov-2 является результатом рекомбинации между двумя различными вирусами, один из которых близок к RaTG13, а другой ближе к вирусу панголина. Другими словами, это химера, которая возникла между двумя ранее существовавшими вирусами.

Читайте также:  Иценко-кушинга: диагностика, какие анализы нужно сдать при болезни

Этот механизм рекомбинации уже был описан в коронавирусах, в частности, чтобы объяснить происхождение SARS-CoV. Важно знать, что рекомбинация приводит к новому вирусу, потенциально способному инфицировать новый вид хозяина.

Чтобы произошла такая рекомбинация, два различных вируса должны были одновременно инфицировать один и тот же организм.

Два вопроса пока остаются без ответа: в каком организме произошла эта рекомбинация? (летучая мышь, ящер или другой вид?) И, прежде всего, при каких условиях происходила эта рекомбинация?

Wired: Возможно, что люди по-разному переносят Covid-19 из-за ДНК

12 апреля 202002:33

Американская компания потребительской геномики 23andMe хочет проанализировать свою базу данных из миллионов клиентов, чтобы понять, почему одни люди страдают от коронавируса больше, чем другие. Возможно, что это связано с ДНК. Об этом пишет американский журнал Wired.

Коронавирус SARS-COV-2, впервые всплывший на поверхность в прошлом году в Китае, — это агрессор равных возможностей. Похоже, что вирус одинаково заражает людей вне зависимости от их возраста, расы и пола. Это логично, так как это совершенно новый болезнетворный микроорганизм, от которого ни у кого нет иммунитета, пишет автор статьи Меган Молтени.

Но вызываемая вирусом болезнь Covid-19 более непредсказуема в своих проявлениях, отмечает она. Очень немногие инфицированные люди реально заболевают. У заболевших очень разные симптомы. У кого-то высокая температура и кашель. У кого-то желудочные колики и диарея.

Кто-то теряет аппетит. Кто-то перестает различать запахи. Кто-то способен преодолеть недуг, сидя дома, потребляя много жидкости и радуя себя сериалами.

А кто-то попадает в реанимацию, где к нему подключают множество трубок, которые безуспешно качают воздух в его больные легкие. Пожилые люди с хроническими заболеваниями и мужчины составляют большинство летальных исходов. Но не всегда.

В США большой процент госпитализированных с серьезными симптомами — это люди моложе 40 лет. Дети, особенно грудного возраста, тоже не защищены на сто процентов.

Чтобы понять, чем вызваны такие различия, ученые изучают обрывочные эпидемиологические данные, поступающие из очагов заражения, таких как Китай, Италия и США.

Они ищут особенности и закономерности в возрасте пациентов, их расе, поле, социально-экономическом положении, поведении и в доступности для них медицинских услуг.

А сейчас они стали копать глубже, стараясь отыскать отгадки в нашей ДНК.

6 апреля компания 23andMe начала новое исследование, имеющее целью выявить генетические различия, которыми можно объяснить, почему у заболевших Covid-19 людей такая разная реакция на инфекцию.

Эта фирма потребительской геномики присоединилась к целой серии новых научных проектов, ищущих ответ на один и тот же вопрос. Проведенные ранее исследования показывают, что некоторые варианты генов при заболевании определенными инфекционными болезнями подвергают людей повышенной опасности.

Другие же обеспечивают им защиту, скажем мутация гена CCR5, делающая носителя невосприимчивым к ВИЧ.

«Пока еще рано говорить о том, насколько существенно ДНК защищает от Covid-19 или, наоборот, делает человека уязвимым. Однако полученную информацию можно будет когда-нибудь использовать для выявления людей, в большей степени подверженных риску заражения, а также для целенаправленного поиска новых лекарств и методов лечения», — говорится в публикации. «Мы хотим понять, как наши гены влияют на нашу реакцию на вирус, — пояснил вице-президент компании 23andMe по исследовательской работе Джойс Танг. — У нас есть надежда, что, собрав данные у людей, которым сделали анализы и поставили диагноз Covid-19, мы сумеем узнать что-то о биологических особенностях этого заболевания и помочь научному сообществу успешнее лечить заболевших».

Если другие компании по изучению ДНК переоборудовали свои лаборатории и теперь проверяют людей на Covid, то 23andMe решила воспользоваться своим уникальным достоянием — базой данных на 10 с лишним миллионов клиентов, 80% которых дали согласие на использование в научно-исследовательских целях своей генетической информации и прочих данных, которые они сообщили сами. Компания несколько лет формировала эту базу данных, которая облегчает проведение массовых опросов среди потенциальных участников исследования. В результате каждый генетический профиль включает сотни фенотипических единиц информации, скажем, сколько сигарет клиент выкурил за свою жизнь и был ли диабет у кого-нибудь из его родственников. Огромный объем данных, которыми располагает компания, позволил ей начать поиски лекарства и сделал ее мощным источником информации из области генетических исследований.

Последний опрос, опубликованный на клиентском портале 23andMe, включает вопросы о том, где живет человек, какие меры социального дистанцирования он соблюдает, проверялся ли он на коронавирус, контактировал ли с инфицированными и ставили ли ему диагноз Covid-19 (в опросе могут участвовать только американские клиенты компании). 23andMe надеется привлечь к исследованию сотни тысяч своих клиентов, включая тех, кому поставлен диагноз Covid-19, у кого тест дал отрицательный результат, у кого есть похожие на грипп симптомы, но кто проверку пока не проходил, а также членов семей инфицированных.

Если компания соберет достаточно ответов у людей, заразившихся Covid-19, ее исследовательская команда проведет статистический анализ под названием полногеномный поиск ассоциаций (GWAS). Этот метод широко используется в генетических исследованиях.

При проведении GWAS людей делят на разные группы, в нашем случае, скорее всего, на основании симптомов. После этого проводится сканирование данных их ДНК с тем, чтобы выяснить, проявляются ли определенные однобуквенные вариации в генетическом коде чаще среди людей с определенными симптомами.

Если такое происходит достаточно часто, можно с определенной долей уверенности говорить о том, что такие вариации связаны с этими симптомами.

«Трудно предугадать, какие гены удастся найти во время этих экспедиций по поиску ДНК. Но многие из них наверняка отметятся в тех частях генома, которые отвечают за иммунную реакцию организма, — сообщил Майк Снайдер, возглавляющий кафедру генетики в Стэнфордском университете и никак не связанный с компанией 23andMe и с ее исследованиями. — В общем мы знаем, что генетика влияет на ход вирусной инфекции. В этом нет ничего неожиданного, так как в процессе исторического развития люди в различных условиях окружающей среды подвергались воздействию вполне определенных патогенов. Вполне логично, что у разных людей иммунные системы настраиваются по-разному».

Ученым предстоит выяснить, почему чрезмерная защитная реакция, известная как гиперцитокинемия, вызвала немало смертей среди больных атипичной пневмонией. Есть подозрения, что гиперцитокинемия является также причиной некоторых летальных исходов среди молодых людей, заболевших Covid-19.

Ген на поверхности легких

Еще одним потенциальным кандидатом является ген, предназначенный для рецептора ACE2. Он находится на поверхности легких и других клеток человека и является тем молекулярным проходом, через который в организм проникает SARS-CoV-2.

Небольшие изменения в этом гене могут привести к тому, что проникнуть через определенные рецепторы станет легче или труднее. Кроме того, свою роль могут сыграть и вариации на том участке генома, который включает или выключает рецептор ACE2.

Если гены менее активны, клетки человека производят меньше рецепторов и вирусу труднее за них ухватиться.

Пока рано строить догадки о той роли, которую гены играют в определении исхода болезни Covid-19, говорит Снайдер. Но он готов поставить на то, что проекты типа тех, которые реализует 23andMe, вряд ли дадут единый генетический вариант, который решает, окажется человек в реанимации или нет.

«Я удивлюсь, если они найдут нечто столь же убедительное, как ВRСА», — заявил Снайдер, имея в виду один из самых мощных предсказателей рака, обнаруженный учеными (мутации в генах ВRСА в четыре раза увеличивают шансы на возникновение у человека определенных форм рака груди).

Все дело в том, что полногеномный поиск ассоциаций — это игра в числа.

С его помощью лучше всего выявляются мутации, вновь и вновь возникающие во всей популяции, причем каждая из них оказывает лишь очень небольшое воздействие на подверженность человека болезни.

А поскольку полногеномный поиск ассоциаций обычно проводится на основе ограниченного набора генетических данных — типа того, что собрала 23andMе (статическое представление о 600 тыс. локациях генома), — эти общие варианты выявить проще, чем редкие.

Мутации

Однако именно очень редкие мутации, скорее всего, являются причиной крайней подверженности Covid-19, указал пульмонолог Стивен Чапман, работающий исследователем в Центре человеческой генетики Оксфордского университета и не участвующий в проекте 23andMe. В середине 2000-х годов он проводил первые генетические исследования предрасположенности к бактериальной пневмонии и обнаружил редкие мутации в отвечающих за иммунитет генах, которые делали здоровых в остальном детей и взрослых крайне восприимчивыми к проникновению в организм одной особой бактерии. Чапман подозревает, что столь же редкие мутации, участвующие в иммунной функции и в реакции на воспалительные процессы, укладывают в кровати реанимационных отделений молодых и здоровых людей, у которых нет других факторов риска.

«На мой взгляд, в этом серьезный недостаток GWAS, — считает он. — При полногеномном поиске ассоциаций из виду упускаются эти редкие, вызывающие болезнь мутации».

Чтобы найти их, потребуется взять анализы крови у нестандартных пациентов и секвенировать их геномы целиком.

Если расшифровать ДНК молодого взрослого человека, подключенного к искусственной вентиляции легких, не исключено, что удастся раскрыть уникальную генетическую предрасположенность к Covid-19.

С другой стороны, ДНК пожилых людей, у которых обнаружен коронавирус и Covid-19, но нет симптомов, может содержать защитные мутации, предохраняющие от самых тяжелых форм болезни.

В научных лабораториях по всему миру реализуется уже свыше 90 таких проектов секвенирования, и ученые спешно пытаются понять болезнь, от которой в мире умерло уже более 76 000 человек.

Некоторые проекты — это начатые уже давно генетические исследования на населении, в которых длительное время участвуют тысячи добровольцев.

Исландская компания DeCODE Genetics, которая на протяжении десятилетий занимается сбором данных о геномах и состоянии здоровья 364 000 жителей этой островной страны, получила от правительства разрешение на публикацию результатов анализов на Covid-19.

Есть и новые исследования, проводимые исключительно среди больных Covid-19.

Чтобы объединить все генетические данные, поступающие от различных исследовательских коллективов, ученые из Хельсинкского университета недавно создали координационный информационный центр под названием «Генетика носителей Covid-19».

Когда данных появляется больше, статистика становится убедительнее и надежнее, а вместе с этим усиливается надежда на то, что удастся найти мутации, могущие изменить воздействие новой болезни на человека, а также процесс борьбы человечества против нее.

Но вряд ли стоит ждать, что мы уже в ближайшее время получим генетический оценочный лист предрасположенности к Covid-19. Чапман говорит, что, скорее всего, в результате этих исследований мы не получим возможность выявлять восприимчивых к этой болезни людей на основе их ДНК. Скорее мы просто станем лучше понимать молекулярные пути, через которые появляются самые тяжелые формы Covid-19.

«Это совершенно новая и губительная человеческая болезнь, и нам надо срочно понять ее биологию», — пояснил Чапман. — Если выделить гены, регулирующие разные иммунные реакции, это поможет определить, что именно надо лечить новыми препаратами, а врачи смогут более целенаправленно и конкретно подходить к лечению отдельных пациентов. «GWAS и секвенирование всего генома могут сыграть здесь весьма ценную роль».

Возраст, прежние проблемы со здоровьем, раннее тестирование и качественный уход — все эти моменты будут иметь главное значение при определении того, кто выживет, а кто умрет от Covid-19. Но и ДНК тоже наверняка играет определенную роль, влияя на исход болезни. И здесь нам еще очень многое предстоит узнать и выяснить.

Ссылка на основную публикацию