Лимнологическим институтом СО РАН восстановлена хронология первой волны пандемии короновируса (SARS-CoV-2) в Мире и России
Специалисты из лаборатории геносистематики Лимнологического института СО РАН, лаборатории природно-очаговых вирусных инфекций Иркутского научно-исследовательского противочумного института Роспотребнадзора, НИИ Био-медицинских технологий Иркутского государственного медицинского университета, с использованием вычислительных ресурсов Иркутского суперкомпьютерного центра СО РАН провели реконструкцию истории эволюции и распространения вируса SARS-CoV-2 в России и Мире. В исследовании использовалась информация из международной базы данных GISAID. В анализе рассматривались данные по 319 полным вирусным геномам из России и 232 полным геномам из 20 различных стран мира, включая Китай.
Сравнение геномов вирусов показало, что первый случай заболевания новым короновирусом SARS-CoV-2 в мире произошел в период с сентября по ноябрь 2019 года в Китае. После этот генотип вируса быстро распространился практически по всему миру. Начиная с середины и до конца января 2020 года вирус попал во все 20 рассматриваемых стран Азии, Африки, Северной и Латинской Америки, Россию и страны ближнего зарубежья (см. рис. 1). К концу февраля 2020 года в мире сформировалось множество очагов заболевания COVID-19, а генетическое разнообразие вируса SARS-CoV-2 достигло максимальных значений (см. рис. 2).
Наше исследование показывает, что в начальный период эпидемии COVID-19 ни Всемирная организация здравоохранения, ни правительства разных стран мира не смогли взять под контроль эпидемию и распространение заболевания. Мы наблюдаем картину (см. рис. 2), когда все особо важные решения по борьбе с пандемией во всех странах мира принимались постфактум с опозданием на полтора - два месяца. Та же Всемирная организация здравоохранения объявила об угрозе всемирной пандемии COVID-19 30 января 2020 года, когда пандемия фактически была в полном разгаре (см. рис. 1 и 2).
|
Рис.1. Реконструированное филогенетическое древо с молекулярными часами происхождения различных генотипов вируса SARS-CoV-2 в России и в мире в начальный период развития пандемии. |
В Российской Федерации наблюдается два четко выраженных периода роста эффективного размера популяции SARS-CoV-2 (см. рис. 2). Первый период соответствует общемировой тенденции роста в период с начала февраля по начало марта 2020 года. Второй период наблюдался с начала по середину апреля 2020 года. Мы предполагаем, что второй подъём эффективного размера популяции связан с заносом новых генотипов россиянами, которые в этот период массово возвращались из-за границы. Карантинные меры по сдерживанию проникновения вируса извне путем содержания пребывающих на самоизоляции и в обсерваторах сработали только частично. Эффективный размер популяции – величина прямо пропорциональна количеству циркулирующих в популяции генотипов вируса (генетическое разнообразие).
Исследование показало, что скорость эволюции вируса SARS-CoV-2, равная в среднем 0.054% изменений в геноме за один год, меньше чем скорость эволюции таких вирусов, как вирус Зика (0.072%), вирус гепатита C (0.095%), вирус иммунодефицита человека тип 1 (0.135%), вирус кори (0.062%), вирус геморрагической лихорадки Эбола (0.132%), но больше чем у вирусов гриппа типа A (0.0014%). При такой скорости эволюции геном короновируса будет накапливать в среднем всего 1.4 мутационных замены за один месяц. Учитывая то, что распространение вируса по всему миру по данным геномного анализа произошло буквально за один месяц, а по официальным данным ВОЗ за 2.5 месяца, определить пути миграции и перехода вируса из одной страны в другую только по геномным данным за этот период времени без дополнительной информации о перемещении конкретных заболевших не представляется возможным.
Положительным следствием достаточно медленной скорости накопления замен в геноме вируса SARS-CoV-2 является то, что если разработанные вакцины покажут свою эффективность для профилактики заражения и (или) развития тяжелых форм заболевания, то частого обновления антигенного состава они не потребуют.
|
Рис.2. Динамика изменения эффективного размера популяции SARS-CoV-2 в России и в мире в начальный период развития пандемии. I) первый период быстрого роста эффективного размера популяции в России и в Мире. II) второй период быстрого роста эффективного размера популяции в России. Цифрами на оси времени обозначены ключевые события в развитии пандемии: 1 – 31.12.2019 Китай впервые сообщил о вспышке новой, неизвестной вирусной инфекции; 2 – 05.01.2020 в Китае расшифрован первый геном SARS-CoV-2, установлена биологическая природа заболевания; 3 –30.01.2020 ВОЗ объявила вспышку COVID-19 чрезвычайной ситуацией в области мирового здравоохранения; 4 – 11.03.2020 ВОЗ признала, что распространение COVID-19 приняло характер всемирной пандемии; 5 – 31.01.2020 первые два подтверждённых клинических случая COVID-19 на территории России; 6 – 07.03.2020 четыре новых случая COVID-19 у граждан России, вернувшихся из Италии (официальная дата начала эпидемии в России); 7 – 19.03.2020 в России происходит отмена массовых мероприятий и переход школ и вузов на дистанционный режим работы; 8 – 26.03.2020 в России прекращено авиасообщение с другими странами, за исключением чартерных авиарейсов для возвращения россиян. |