Ирина Якутенко - Вирус, который сломал планету. Почему SARS-CoV-2 такой особенный и что нам с ним делать

Еще в феврале большинство людей смеялось над паникерами, сообщавшими, что в Китае все плохо и нужно готовиться к пандемии, но уже в марте количество запросов «где сдать тест на коронавирус» резко пошло вверх. И чем дольше мы существуем с COVID-19, тем очевиднее, что без массового тестирования невозможно сдерживать вирус, сохраняя при этом подобие нормальной жизни. Если правительства не понимают, сколько на самом деле людей инфицировано SARS-CoV-2 и какова динамика числа заболевших, они не могут вводить адекватные сдерживающие меры — или, наоборот, снимать ограничения. Недооценив количество зараженных, легко просчитаться с оборудованием больниц и палат реанимации, переоценив — угробить экономику чрезмерно длительным карантином.

Первый тест, позволяющий определить, болен ли человек COVID-19, появился уже в середине января (тогда болезнь называли 2019-nCov). И сделали его не в Китае, как можно было бы подумать, а в Германии: протокол выявления РНК вируса в мазках из глотки разработали исследователи Института вирусологии при берлинской клинике «Шарите» [318] «Researchers develop first diagnostic test for novel coronavirus in China», German Center for Infection Research , 16-Jan-2020. . Руководитель группы — директор этого института Кристиан Дростен много лет изучал вирусы SARS и MERS и в том числе разрабатывал тест-системы для их выявления. Именно поэтому, как только китайские ученые выложили первые расшифрованные геномы нового коронавируса, Дростен и его коллеги смогли быстро подготовить протокол определения SARS-CoV-2. Они передали его ВОЗ, и та выложила инструкции по изготовлению тест-систем на сайте, чтобы ученые и медики в других странах смогли быстро создать собственные тесты. С тех пор их количество увеличилось до нескольких десятков, и сегодня можно провериться «на корону» множеством самых разных способов: от «серьезных» лабораторных анализов до домашних тест-полосок вроде тех, которыми выявляют беременность. Ниже мы подробно обсудим, чем отличаются друг от друга существующие тест-системы и насколько хорошо в целом они работают, но начать нужно с разделения двух основных видов тестов: на РНК вируса и на антитела к нему (на самом деле есть еще тесты на антигены коронавируса — эта разновидность быстрых тест-систем только входит в практику; мы еще поговорим о ней ниже в этой главе).

Попав в клетку, SARS-CoV-2 синтезирует новые вирусные частицы, заставляя клеточные ферменты считывать информацию, записанную в его геноме. Белки вируса не похожи на человеческие, а значит, его можно выявить, обнаружив в клетках нетипичные для Homo sapiens последовательности нуклеотидов, кодирующих эти белки. Именно так работает генетический тест на коронавирус: из соскоба клеток, обычно из рото- или носоглотки, выделяют нуклеиновые кислоты, а затем определяют, есть ли среди них те, которые принадлежат не человеку, а коронавирусу. Но даже в образце зараженного SARS-CoV-2 слишком мало «неправильных» нуклеиновых кислот, чтобы их можно было обнаружить напрямую (вопреки тому, что показывают в фильмах и сериалах про больницы, рассмотреть ДНК или РНК из образца в настольный микроскоп нельзя). Поэтому ученые придумали хитрую технологию: они многократно копируют отдельные кусочки вирусного генома до тех пор, пока их можно будет буквально увидеть глазами, если особым образом покрасить нуклеиновые кислоты. В 1993 году изобретатель этой реакции — американский биохимик Кэри Муллис был удостоен Нобелевской премии по химии. Метод называется ПЦР (полимеразная цепная реакция), и он полностью перевернул молекулярную биологию: фактически именно благодаря ПЦР началась эта наука в современном ее понимании.

За создание копий отвечает фермент полимераза {53} 53 Полимеразу, работающую в ПЦР, выделяют из термостойких бактерий, так как технология требует многократного нагревания реакционной смеси до высоких температур . Она садится на нить ДНК или РНК, по одной считывает записанные в ней буквы-нуклеотиды и строит вторую нить, которая повторяет первую {54} 54 Вторая нить не идентична первой: она ей комплементарна. Нуклеотиды как ДНК, так и РНК легко «спариваются» друг с другом: А (аденин) образует пару с Т (тимином), а Г (гуанин) с Ц (цитозином). Соответственно, если полимераза видит последовательность ААТТГГЦАЦ, она построит новую нить ТТААЦЦГТГ. В случае РНК вместо тимина пару с аденином образует урацил (У). . Этот процесс проводят много раз. Для того чтобы полимераза размножала не все имеющиеся нуклеиновые кислоты, а только нужный кусочек, ученые указывают ей, какой фрагмент воспроизводить, при помощи праймеров. Это небольшие отрезки ДНК, которые прилипают к выбранному исследователями месту на копируемой нити. Два праймера с двух сторон ограничивают участок, который должен быть размножен, примерно как таблички с названием населенного пункта на дороге указывают его границы.