С начала пандемии коронавирус постоянно менялся, появлялись новые версии — штаммы. Некоторые из них особенно беспокоили ученых из-за своей заразности или способности обходить защиту от прививок. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) называла такие штаммы «вариантами, вызывающими озабоченность» (VOC).

Подробности опубликованы в издании Nature Communications.

Немецкие исследователи под руководством Алисы Макхарди создали платформу CoVerage, которая умеет вычислять такие опасные варианты почти за три месяца до того, как их официально признает ВОЗ. Система анализирует геномы вируса, выложенные в международную базу данных GISAID. К марту 2024 года там было больше 16,5 миллионов расшифрованных последовательностей SARS-CoV-2.

Мы разработали новый метод анализа для CoVerage, который помогает лучше разглядеть изменения в вирусе, важные для нашего иммунитета, — говорит Алиса Макхарди.

Ученые используют матрицу, созданную на основе многолетних наблюдений за вирусом гриппа (H3N2). Эта матрица связывает изменения в генах вируса с тем, как он себя ведет. Особое внимание уделяется мутациям в спайк-белке — том самом «шипе», которым вирус цепляется за наши клетки. Именно против этого белка в основном направлены вакцины и лекарства.

CoVerage смотрит, какие изменения в спайк-белке происходят в разных странах. С помощью статистики система находит штаммы, которые изменились сильнее, чем другие. Если вирусная линия явно выделяется на общем фоне и предполагается, что она будет быстрее распространяться, ее помечают на платформе с помощью специальных тепловых карт. Это такие цветные карты, где сразу видно, где и когда вирус сделал серьезный эволюционный скачок.

Ученые проверили свой метод на уже известных штаммах, например, на омикроне. Оказалось, что их система могла бы идентифицировать эти варианты как опасные за месяцы до официального заявления ВОЗ.

Интересно, что варианты, которые ВОЗ позже классифицировала как важные, в наших анализах показывали значительно более высокие значения, чем менее заметные штаммы, — объясняет Макхарди.

Цифры росли в четком порядке: сначала для вариантов под наблюдением (VUM), затем для представляющих интерес (VOI) и, наконец, больше всего — для самых тревожных VOC.

В целом наши результаты показывают, что метод эффективно классифицирует появление опасных вариантов SARS-CoV-2, — подводит итог биоинформатик. — Это дает ценное время, чтобы начать углубленный анализ для адаптации вакцин или принять целевые меры для защиты уязвимых групп населения.

Реальная польза этого исследования колоссальна. Оно переводит эпидемиологический прогноз из режима реактивного в режим упреждающий. Вместо того чтобы ждать, когда новый штамм вызовет волну заболеваемости и системы здравоохранения по всему миру окажутся под ударом, мы получаем инструмент для заблаговременного предупреждения. Эти почти три месяца — бесценный ресурс. За это время производители вакцин могут начать доклинические исследования обновленных препаратов, регуляторы — подготовить ускоренные процедуры, а власти — спланировать информационные кампании и меры для групп риска. Это не просто академическое упражнение; это практический инструмент для снижения заболеваемости и смертности в будущем.

Основное замечание касается ретроспективного характера валидации метода. Исследователи доказали, что их система могла бы предсказать появление известных нам вариантов, таких как Omicron. Однако ключевой вопрос заключается в том, насколько хорошо метод будет работать для предсказания принципиально новых вариантов, чьи мутации могут следовать иному паттерну, нежели у вируса гриппа H3N2, на основе которого была создана предиктивная матрица. Существует риск ложноположительных срабатываний, когда метод может выделить штамм с большим количеством мутаций, который, однако, окажется эволюционным тупиком и не получит широкого распространения. Это может привести к ненужной трате ресурсов на его изучение.

Ранее ученые нашли причину мозгового тумана после ковида.