We use cookies in order to improve the quality and usability of the HSE website. More information about the use of cookies is available here, and the regulations on processing personal data can be found here. By continuing to use the site, you hereby confirm that you have been informed of the use of cookies by the HSE website and agree with our rules for processing personal data. You may disable cookies in your browser settings.

  • A
  • A
  • A
  • ABC
  • ABC
  • ABC
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Regular version of the site

Коронавирус завозили в Россию не менее 67 раз

SARS-CoV-2 попал к нам не из Китая

Сначала коротко

Проблема: Многие в России считают, что переболели COVID-19 ещё в декабре 2019 года или в январе 2020. Можно ли узнать, когда действительно в России началась эпидемия коронавируса и откуда его к нам завезли? Ответ дала биоинформатика.

Решение: Учёные сравнили мутации 211 геномов коронавируса от пациентов из 25 регионов России. На основе этих данных они построили эволюционные деревья вируса. Оказалось, что SARS-CoV-2 завезли к нам из Европы в промежутке между концом февраля и началом марта. А первый случай его внутрироссийской передачи состоялся не раньше 11 марта 2020 года. 

Теперь подробнее

Исследовательская группа из Высшей школы экономики и Сколтеха, совместно со специалистами НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева в Санкт-Петербурге и ИППИ им. А.А. Харкевича РАН установили, что коронавирус SARS-CoV-2 независимо проникал на территорию России не менее 67 раз, главным образом в конце февраля и начале марта 2020 года. Подавляющее большинство завозов произошло из стран Европы. Не зафиксировано ни одного ввоза из Китая, вероятно, благодаря своевременному закрытию границ с этой страной. На текущий момент в России циркулирует девять собственных штаммов вируса, которые больше не встречаются нигде в мире. При том, что наша страна активно «импортировала» коронавирус извне, случаев «экспорта» любых штаммов SARS-CoV-2 в другие страны также не обнаружено. С препринтом научной статьи с полными результатами исследования можно ознакомиться в базе medRxiv.

О чём речь?

В первой половине мая Россия вошла в число лидеров по количеству заражений коронавирусом SARS-CoV-2. На текущий момент, по официальным данным Правительства РФ, в нашей стране выявлено 777 486 инфицированных с начала эпидемии. Однако сама дата её возникновения до недавнего времени была неизвестна. Первые два случая заражения обнаружили ещё в январе — и оба оказались связаны с прямым завозом из Китая, после чего российские власти закрыли границы с этой страной. Тем не менее, ни один из них не привёл к передаче вируса другим людям и новым заболеваниям внутри России. 

Вновь COVID-19 выявили лишь 2-го марта 2020 — у женщины, вернувшейся из поездки в Италию, после чего начался неуклонный рост заболеваемости, а коэффициент распространения коронавируса Rt приблизился к значению 2. Всё это стало толчком к принятию в нашей стране последовательно усиливающихся нефармацевтических интервенций (карантина в обсерваторах для въезжающих из зарубежных стран, режима самоизоляции и т.д.) 

Rt, или коэффициент распространения вируса, — обозначает среднее количество людей, которых инфицирует один больной до его изоляции. Рассчитывается он на основе данных по приросту новых случаев за последние восемь суток по формуле: Rt = (X8+X7+X6+X5) / (X1+X2+X3+X4), где X1...X8 — число зарегистрированных больных коронавирусом в регионе за соответствующие сутки.

Несмотря на все усилия властей, принятые меры не возымели эффекта — и в нашей стране произошла полномасштабная эпидемия. Как и откуда она началась, из каких стран к нам занесли коронавирус SARS-CoV-2, и как он мутировал и видоизменялся уже на нашей территории, решили изучить биологи и математики из НИУ ВШЭ, Сколтеха и ИППИ РАН. 

Как изучали?

Наиболее точные данные о распространении вируса и эффективности тех или иных мер можно получить с помощью филогенетического анализа вирусных образцов. Такой подход называют геномной эпидемиологией. Дело в том, что вирусы быстро мутируют. У тех же коронавирусов в среднем происходит одна мутация в геноме за две недели. Это приводит к появлению их новых штаммов. Поэтому отследив, где они впервые возникли, как разошлись друг от друга и в каких регионах чаще всего регистрировались в тот или иной момент времени, можно восстановить процесс эволюции и распространения вируса в популяции.

Для анализа и построения филогенетических деревьев исследователи использовали 211 геномов вирусов, секвенированных в НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева. Все геномы были получены от пациентов из 25 регионов РФ (включая республику Крым) в период с 11 марта по 23 апреля 2020 года. Сформированный датасет отражал ситуацию на ранних стадиях эпидемии в России. 

Секвенирование генома позволяет установить последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК (как в случае коронавирусов) — отдельных «кирпичиков» генетического кода. Сравнив два сиквенса — расшифрованных последовательностей — можно обнаружить несовпадающие участки — мутации, указывающие, что перед нами уже новый штамм вируса, иногда функционирующий иначе, чем его предки.

Кроме того, чтобы установить полную совокупность филогенетических связей, исследователи использовали датасет из 19 623 геномов SARS-CoV-2 полученных со всего мира к 26 мая 2020 года. Также в анализе широко использовались и данные о перемещении людей через границу России и внутри страны. 

Что получили?

Построенные филогенетические деревья показали, что на территории России на ранних стадиях эпидемии были распространены практически все штаммы коронавируса SARS-CoV-2, возникшие к тому времени. Впрочем, подавляющее большинство геномов принадлежало к штаммам, доминирующим в Европе. А вот азиатских оказалось всего 2%, хотя в Китае их в тот момент «ходило» около 50%. Таким образом, основным каналом «импорта» коронавируса стал пассажиропоток из европейских стран. Причём оттуда же, вероятно, были ввезены и китайские штаммы, так как с самим Китаем границы были уже давно закрыты.  

По мнению учёных, столь высокое вирусное разнообразие получено благодаря как минимум 67 независимым завозам вируса в разные города России в конце февраля - начале марта. Из них девять завозов привели к появлению собственных российских штаммов вируса, которые циркулируют только в нашей стране. Ведущий автор исследования, профессор Сколтеха Георгий Базыкин, отмечает, что эти цифры далеко не окончательные. Вероятно, как «зарубежных поставок» коронавируса, так и наших «доморощенных» штаммов гораздо больше. Это выяснится по мере накопления датасета из новых секвенированных геномов.

Один из самых интересных результатов — вирус, положивший начало эпидемии, появился в России довольно поздно. Большинство людей, принесших в РФ коронавирус, приехали сюда в конце февраля-начале марта. Никаких следов более раннего происхождения отдельных штаммов в нашей стране нет.

Во многих случаях можно проследить всю цепочку передачи коронавируса. Так, житель Чеченской республики съездил на хадж в Мекку, поэтому его штамм входит в один кластер (ветвь филогенетического дерева) с другими вирусами из Саудовской Аравии. Топ-менеджеры ПАО «Якутская топливно-энергетическая компания» прилетели из Швейцарии — и геномы якутских вирусов в одном кластере со швейцарскими. Хотя есть и отдельные интересные аномалии: так, вирус, который россиянин привёз из поездки в Египет, не совпадает по геному с распространёнными в этом регионе штаммами. 


Попав в Россию, SARS-CoV-2 тут остался. Нет никаких свидетельств «экспорта» российских вариантов вируса за рубеж (по крайней мере в те страны, откуда есть данные). Это выгодно отличает нашу страну от таких мировых суперспредеров, как Италия и Испания, откуда и началась европейская эпидемия, или Великобритания. При этом внутри России вирус начал циркулировать почти сразу же после ввоза. Первая внутрироссийская передача произошла уже 11 марта.

Отдельное внимание ученые уделили вспышке инфекции в одной из неинфекционных больниц Санкт-Петербурга — НИИ им. Вредена, где более 700 человек было заперто на месяц под карантином, а свыше 400 из них переболело. По заявлениям губернатора города Александра Беглова, вирус туда принёс один сотрудник, вернувшийся с отдыха из Турции. Однако анализ нескольких десятков геномов из этого медучреждения показал, что коронавирус проникал туда от двух до четырёх раз. И каждый раз это давало отдельную вспышку, которые внешне слились и стали похожи на одну большую.

По своим особенностям — изолированному сообществу — кейс НИИ им. Вредена напоминает знаменитое заражение лайнера Diamond Princess в самом начале пандемии. Обычно, такие замкнутые популяции действительно заражаются одним заносом. Не было никаких причин считать, что и в Петербурге картина была иная. И только использование геномного анализа позволило выявить реальную динамику инфицирования в больнице — с многократными повторными заносами вируса.

При этом в начале заражения SARS-CoV-2 распространялся очень быстро, с коэффициентом Rt равным, примерно, 3,7. Потом, после того как часть медиков и пациентов переболела, а отделения изолировали друг от друга, коэффициент распространения упал до 1,4. Что интересно, карантин не помог удержать вирус внутри НИИ им. Вредена, — есть ряд пациентов, не имевших к этой больнице прямого отношения, но инфицированных циркулировавшими там штаммами.

Для чего это нужно?

Геномная эпидемиология не только способна помочь развеять слухи и мифы о «ранней эпидемии» в России в ноябре 2019 — январе 2020, упорно муссирующиеся в соцсетях. Она показывает и эффективность ограничительных мер государства. Так, своевременное закрытие границ с Китаем не позволило коронавирусу проникнуть оттуда в Россию в январе и феврале 2020 года. 

В то же время, меры по контролю пассажиропотока из Европы и других стран мира в феврале и марте 2020 оказались недостаточными. Именно оттуда привезли SARS-CoV-2 в страну, что спровоцировало несколько региональных вспышек, вылившихся в полномасштабную эпидемию. 

Сейчас в связи с планируемым дальнейшим смягчением ограничений и открытием границ, геномная эпидемиология также способна помочь в определении источников новых вспышек — вызвали ли их местные штаммы или коронавирус вновь завезли к нам извне. 

 Наше исследование показывает, как можно объективно изучить пути и характер распространения вируса в популяции. Сейчас для учёных совершенно уникальная ситуация: мы получаем данные, включая геномные, практически в режиме реального времени. Так, «благодаря» пандемии, мы узнаём очень много нового об эпидемиях в целом, что поможет в их предсказании и контроле в будущем.

Щур Владимир Львович
Международная лаборатория статистической и вычислительной геномики: Заведующий лабораторией

Помимо этого, геномная эпидемиология — хороший подручный инструмент и для эпидемиологов, врачей и разработчиков вакцин. Чем больше времени проходит с начала пандемии, тем больше объём секвенированных геномов вирусов, полученных в разных уголках планеты. Разные штаммы будут расходиться всё сильнее, что позволит понять общий вектор эволюции SARS-CoV-2 — как он адаптируется к человечеству и проявляет ли признаки аттенюации (снижения вредного воздействия на организм людей и вирулентности). Вполне вероятно, что вакцины, созданные для определенных штаммов в одном регионе, не подойдут для предотвращения распространения коронавируса в других регионах. Поэтому накопление и анализ массива геномов SARS-CoV-2 так важен для дальнейшей борьбы с ним.

IQ

Author: Daniil Kuznetsov, July 20, 2020