Рассказываем впечатляющую, но короткую историю варианта «дельтакрон», сочетающего мутации омикрона и дельты Похоже, его обнаружение — лабораторная ошибка
Откуда взялся дельтакрон?
7 января в издании Cyprus Times вышла заметка, в которой профессор Университета Кипра Леонтиос Кострикис рассказал об обнаружении 25 геномов SARS-CoV-2 варианта дельта, содержащих при этом мутации, характерные для варианта омикрон. Семь характерных для омикрона мутаций были обнаружены в S-белке коронавируса, что дало повод говорить о новом варианте «дельтакрон». В сообщении для Cyprus Times Кострикис также рассказал о повышенной частоте обнаружения такого варианта среди пациентов, которым потребовалась госпитализация.
Статистический анализ результатов молекулярно-эпидемиологического анализа показал, что относительная частота инфицирования штаммами дельтакрон выше среди пациентов, госпитализированных по поводу симптомов заболевания COVID-19, по сравнению с пациентами, которым госпитализация не требовалась. В частности, анализ с использованием теста независимости хи-квадрат показал, что связь между дельтакроном и появлением более тяжелых симптомов болезни COVID-19 (требующих госпитализации) не только не случайна, но и статистически высоко значима (p < 0,001).
За несколько дней информация о «дельтакроне» разлетелась по мировым СМИ.
Как на слова Кострикиса отреагировали другие ученые?
Леонтиос Кострикис довольно известный в своей области вирусолог, специалист по ВИЧ, публикующийся в том числе в The Lancet HIV и имеющий индекс научной активности Хирша выше 40 (что довольно много). Однако новый вариант, о котором он говорит, был обнаружен в одной лаборатории и одним методом. И это само по себе требует крайней осторожности при разговорах о «дельтакроне».
Как указывают многие эксперты, на самом деле появление таких же мутаций в образцах можно объяснить простым лабораторным загрязнением в сочетании с недостатками технологии детекции коронавируса методом ПЦР.
Если это ошибка, а к этому склоняется сейчас большинство экспертов, то возникла она в результате использования неудачной системы чтения геномов SARS-CoV-2 в сочетании с загрязнением образцов другими вариантами вируса.
Подробнее объяснить нетехническим языком сложно, но если вас это не пугает
Непосредственно перед чтением в автоматическом секвенаторе нуклеиновая кислота (ДНК или, как в случае коронавируса, кДНК, полученная из РНК в процессе обратной транскрипции) всегда амплифицируется в ПЦР-реакции. Это необходимо для того, чтобы обеспечить достаточный уровень ДНК в секвенаторе независимо от количества исходной нуклеиновой кислоты в образце. Амплификация бывает неспецифической (она используется, например, для чтения метагеномов, там применяют вырожденные случайные праймеры) или специфической (когда амплифицируется только нужная ДНК).
При работе с конкретными вирусами, конечно, используется специфическая амплификация — то есть в реакции участвуют специально подобранные для конкретного вируса наборы праймеров. Поскольку коронавирусы имеют довольно большой геном, то для его амплификации используется множество пар праймеров, они входят в состав стандартных наборов реагентов для секвенирования SARS-CoV-2 от разных производителей.
Отдельные участки генома вируса, которые располагаются между праймерами и амплифицируются в ходе ПЦР, называются ампликонами. Эффективность синтеза с геномной кДНК разных ампликонов в ПЦР может быть очень разной, даже если они перекрываются: разные праймеры связываются со своими участками генома с разной эффективностью, которая зависит от последовательности участка генома. Вообще говоря, праймеры специально подбираются таким образом, чтобы эффективность синтеза ампликонов была максимально близкой. Но при появлении в геноме мутаций, которые приходятся на участок посадки праймера, эта эффективность может резко падать, что сказывается на эффективности синтеза ампликона. Особенно сильно эффективность работы падает, если мутация задевает 3'-концевой участок праймера, с которого начинается синтез ДНК, — тогда праймер просто перестает «работать».
В результате возникает ситуация, когда для некоторых вариантов использование некоторых стандартных праймеров может приводить к выпадению целых ампликонов из генома. По результатам секвенирования это выпадение заметить не всегда просто, ведь «прочитываться» такой ампликон в секвенаторе обычно все равно будет, — достаточно наличия в образце лишь минимального количества исходной, не несущей мутаций ДНК, которая прекрасно амплифицируется вместо мутантной.
Тим Пикок из Имперского колледжа в Лондоне предполагает, что с высокой вероятностью именно такая ситуация имела место с «появлением» варианта «дельтакрон»: загрязнение образов дельты вариантом омикрон привело, в сочетании с использованием праймеров ARTIC v3, к кажущейся рекомбинации, когда единственный амликон генома прочитывался как омикрон, а остальные — как последовательности дельты. На то, что это может происходит с использованием праймеров ARTIC v3 для чтения геномов варианта дельта, ранее уже указывала группа Альбана Раметта из Университета Берна. Подробнее об этом можно прочитать в посте Лорецо Черутти на форуме Virological.
Очень весомым аргументом в пользу такого сценария служит тот факт, что прочитанные Леонтиосом Кострикисом последовательности «дельтакрона» не образуют четкой ветви на эволюционном дереве геномов варианта дельта. Если бы «дельтакрон» действительно возник в результате рекомбинации дельты и омикрона, его геномы были бы близки только к одному — участвовавшему в рекомбинации варианту дельты, — в то время как в реальности они разбросаны по всему дереву этого варианта.
Что ответил Кострикис?
Кострикис успел ответить на подозрения в лабораторной ошибке в письме Bloomberg. По его словам, данные анализа геномов «указывают на существование эволюционного давления в предковой линии, которое привело к приобретению найденных мутаций, а не на результат единичного события рекомбинации». Это, по мнению Кострикиса, исключает возможность лабораторного загрязнения и указывает на естественное возникновение нового варианта (подробнее об этом ниже).
Однако группа Кострикиса не представила никаких подробностей — ни упомянутого эволюционного анализа последовательностей, ни проверки метода детекции «дельтакрона». Ученым было доступно только несколько геномов, выложенных в международной базе GISAID.
Министр здравоохранения Кипра Михалис Хаджипантел обещал в ближайшие дни провести пресс-конференцию, на которой должны были объявить недостающие подробности. При этом министр говорил, что новый вариант не повод для беспокойства, так как характерное для него сочетание мутаций уже встречалось ранее в образцах SARS-CoV-2 на Кипре.
Но 11 января все последовательности «дельтакрона» были удалены из GISAID самими авторами. Состоится ли теперь пресс-конференция и о чем на ней будут говорить, неясно — скорее всего, на этом история «дельтакрона» и закончится.
Но в будущем подобные гибриды могут появиться на самом деле? И надо ли их бояться?
Георгий Базыкин, профессор Сколтеха
Те данные, которые есть сейчас, не убеждают меня в том, что эти конкретные образцы — результат рекомбинации. При этом рекомбинация, вообще-то, вполне возможна. Например, раньше довольно убедительно была показана рекомбинация между альфой и дельтой. Но пока рекомбинация не была важным механизмом эволюции SARS-CoV-2. Думаю, это из-за того, что сейчас все варианты этого вируса в общем довольно близки. Если вы заменяете в мозаике один кусочек на другой того же цвета, то у вас не получится ничего радикально нового. Но по мере эволюции кусочки будут становиться все менее похожими друг на друга. И если в человеке или в других видах сохранятся несколько вариантов коронавируса с разной эволюционной историей, которые могут быть источником таких кусочков, — вот тут рекомбинация может стать важной. Именно так, например, появляются радикально новые варианты вируса гриппа.
В исходном сообщении [Кострикиса] было также про избыток якобы рекомбинанта среди госпитальных случаев по сравнению с негоспитальными. Это было бы пугающе, но, во-первых, я не вижу данных и, во-вторых, если это техническая ошибка, то у такой зависимости могут быть технические же причины. Предположение навскидку: у госпитальных инфекций позже относительно начала заболевания берутся образцы, отсюда более высокие Ct и больше вероятность ошибки.
Александр Ершов