Вчений-біохімік Володимир Галицький: Ми вже на порозі коронавірусної катастрофи

На вихідних у Києві та області запроваджується жорсткий карантин. Ще раніше до червоної карантинної зони потрапили західноукраїнські регіони. Ліжко-місця, визначені у лікарнях для пацієнтів з коронавірусом, стрімко завершуються по всій країні.

Зі свого боку науковці забили на сполох набагато раніше за владу. На початку березня старший науковий співробітник Інституту біохімії імені О.В. Палладіна НАН України

Володимир Галицький оприлюднив страшний прогноз – 40 тисяч нових хворих на день і до 1 тис. померлих на добу. На думку вченого, пік весняної хвилі захворювань очікується уже за кілька тижнів.

Про те, чим викликаний такий прогноз, коли чекати нових хвиль Covid-19 та чому поточних карантинних заходів замало в інтерв’ю «Главкому» розповів кандидат біологічних наук Володимир Галицький.

Ви прогнозуєте у квітні до 40 тис. хворих на добу. За яких умов саме такий сценарій загрожує Україні?

Це консенсусне значення, отримане нами при екстраполяції даних інших країн. Рамки, у яких лежать отримані результати – від 20 до 60 тис. нових випадків щодня на піку епідемії. Кількість летальних випадків щоденно на піку – від 500 до 1 тис. У прогнозі було наведено середні значення, які зустрілися найчастіше. Це найбільш ймовірний сценарій, але у той же час я сумніваюся, що офіційно буде зареєстровано таку кількість випадків, тому що кількість зразків, які можуть опрацювати лабораторії, взагалі обмежена і на даний час становить десь 50 тис. на добу.

Якщо говорити про альтернативні сценарії? Є щось для нас оптимістичніше?

У різних країнах епідемія розвивалася по-різному, адже різні умови розповсюдження вірусу: різна щільність населення, погода, різна мобільність населення. Для прикладу, у штаті Каліфорнія, США, котрий за кількістю населення приблизно відповідає Україні, на піку весняної хвилі було 51 тис. нових та 755 летальних випадків. Але треба мати на увазі, що у Каліфорнії, за певними винятками, сухий теплий клімат, і осіння хвиля майже одразу перейшла у весняну.

Головне навіть не щоденна кількість нових випадків, а кількість госпіталізованих хворих. Лікарні у Києві уже практично заповнені, з Харкова і Одеси теж повідомляли про критичну нестачу місць. Ми вже на порозі катастрофи навіть при нинішніх значеннях щоденної захворюваності. А захворюваність зростає чимдалі більше.

Влада розділила Україну на кольорові карантинні зони. Наскільки це допомагає зупинити розповсюдження вірусу?

Нам потрібен повномасштабний карантин зараз. Це б дещо зменшило навантаження на лікарні. Звертаю увагу, різке соціальне напруження викличе неможливість госпіталізації важкохворих, які потребуватимуть кисневої підтримки. Внаслідок неможливості надати медичну допомогу різко зросте смертність, а родичі хворих будуть доведені до відчаю.

Ті обмеження, які ввела влада, – недостатні. Навіть для червоної зони вони залишаються досить м’якими. Необхідно вживати таких заходів, як минулого року. Весняну хвилю тоді нам вдалося загасити, але цей позитивний досвід влада не зрозуміла і не оцінила.

Київ та область запровадили локдаун з 20 та 21 березня відповідно. Перед цим таке рішення ухвалив Львів та ще кілька регіонів. Наскільки це вчасно?

Рішення є однозначно запізнілим. Більше того, воно є частковим як територіально, так і щодо об’єму запроваджених обмежувальних заходів.

Завданням обмежувальних заходів як таких є суттєве зменшення кількості контактів між людьми. Локдаун мав вводитися вже на початку березня, коли після зими відновився ріст захворюваності. Але хоча б щось вже розпочато.

Я застерігаю всіх: весняна хвиля – не осіння. Весняна хвиля набагато небезпечніша. Не просто так минулої весни були переповнені реанімації у лікарнях Ломбардії та Нью-Йорка і мала місце висока летальність. Необхідно вжити усіх можливих обмежувальних заходів. Необхідно вже готувати відповідні приміщення і розгортати тимчасові коронавірусні госпіталі. Необхідно прискорити вакцинацію і зробити все можливе, аби сповільнити розгортання епідемії та зберегти життя якомога більшої кількості людей.

Уже рік разом з вами працює група науковців, які вивчають Covid-19. До яких висновків ви дійшли у процесі роботи?

Збір інформації та з’ясування закономірностей розповсюдження епідемії ми розпочали одразу після спалаху в Китаї у січні минулого року. Зі швидкості поширення інфекції одразу стало ясно, що Covid-19 стане проблемою для усієї планети. Коли епідемія перекинулась на Іран, відомий сухим весняним кліматом, ми зауважили, що може бути зв’язок між кліматичними умовами і спалахами епідемії. Відтоді ми збираємо дані про динаміку розповсюдження коронавірусної інфекції. Перша наша задача полягала у тому, аби оцінити, коли коронавірус дістанеться України і чого чекати. За місяць, до того як це сталося, практично точно було передбачено і момент, коли були зареєстровані перші випадки, і період, за який період епідемія охопить всю країну.

Окрім того ми намагалися з’ясувати молекулярні основи сприйнятливості організму до коронавірусу. Врешті-решт, ще минулої осені ми здогадались, що за це відповідають сезонні коливання кількості вірусних рецепторів – ангіотензин-перетворюючого ферменту-2 (ACE2) та нейропіліну-1 (NRP1) – на поверхні клітин, які вистилають верхні та нижні дихальні шляхи, а також кон’юнктиву (слизову оболонку ока).

Ви стверджуєте, що для поширення інфекції сприятливий сухий і теплий клімат. Але спершу медики припускали, що SARS-CoV-2 – це сезонний вірус, який поширюватиметься у холодну пору року, тобто восени і взимку. Що є причиною відмінностей Covid-19 і гострої респіраторної вірусної інфекції (ГРВІ)?

Різні вірусні рецептори, різні сезонні закономірності зміни їхньої кількості (експресії) та інші обставини зараження клітин вірусами.

Віруси є точними молекулярними машинами та інфікують не будь-які клітини, а лише ті, на поверхні яких знаходяться вірусні рецептори – білкові молекули, що їх вірус може розпізнати як ключ-замок.

Віруси, які викликають звичайні ГРВІ, вражають переважно епітелій верхніх дихальних шляхів, де знаходяться їх рецептори. ГРВІ мають переважно осінньо-зимову сезонність тому, що з холодом має місце порушення функції миготливого епітелію (війчастих клітин), який відповідає за видалення сторонніх частинок з дихальних шляхів. На холоді війки клітин працюють погано, віруси затримуються та мають значно більше шансів заразити клітини. Це характерно для інфекцій верхніх дихальних шляхів.

Коронавірус SARS-CoV-2 справді може вражати верхні дихальні шляхи, зв’язуючись з одним зі своїх рецепторів – нейропіліном-1. Такий шлях його проникнення у організм характерний для осінньо-зимового періоду (осіння хвиля). До речі, це його унікальна особливість – з нейропіліном-1 не умів взаємодіяти ані коронавірус SARS-CoV, збудник атипової пневмонії SARS, ані коронавірус MERS-CoV, збудник MERS. Ці інфекції могли тліти, але не досягати розміру епідемії у осінньо-зимовий період.

Але основним рецептором для коронавірусу SARS-CoV-2 і двох інших, згаданих щойно є ангіотензин-перетворюючий фермент-2 (ACE2), розташований на клітинах нижніх дихальних шляхів – альвеол, бронхіол, тобто легеневої тканини. Для розвитку епідемії вирішальне значення має сприйнятливість, обумовлена кількістю рецепторів. І є дані що кількість молекул ACE2 змінюється у різні пори року. У мешканців більшості країн, розташованих у середніх широтах, експресія ACE2, очевидно, досягає максимуму наприкінці зими – на початку весни. Цим і обумовлене, на наш погляд, різке підвищення сприйнятливості до інфікування коронавірусом у даний період – для гарантованої зустрічі віріонів (одинарних, повноцінних інфекційних частин вірусу), з рецепторами на поверхні клітин альвеол легень стає потрібна у сотні разів менша кількість віріонів. Окрім того, коронавірус, реплікуючись у заражених клітинах, може встигнути інфікувати значну площу альвеолярного епітелію за час, протягом якого імунна система готує імунну відповідь.

Що дуже важливо, стає можливим (і, скоріш за все, поширеним серед інфікованих осіб) явище суперрозповсюдження – з великої площі сприйнятливого і зараженого епітелію легень виділяється величезна кількість нових віріонів, причому у вигляді аерозолю. Контакт із суперрозповсюджувачем практично неминуче гарантує інфікування, а без засобів індивідуального захисту така зустріч небезпечна зараженням відразу усього об’єму легень з відповідними наслідками. І взагалі, за умов гіперекспресії ACE2 для одномоментного зараження значного об’єму легень теж достатньо меншої кількості віріонів.

Масивне вірусне ураження легень може спричинити вивільнення великої кількості медіаторів запалення – цитокіновий шторм. Таким чином, під час весняної хвилі легенева тканина стає первинним і основним об’єктом ураження у організмі (що не виключає й інших ускладнень).

Відповідно, для весняної хвилі Covid-19 характерний стрімкий розвиток хвороби, значна кількість важких і летальних випадків.

Узагальнюючи, можна стверджувати, що коронавірусна інфекція у різні пори року поводиться як два неоднакові захворювання: восени як важка ГРВІ, а весною як особливо небезпечна інфекція з переважним ураженням легеневої тканини.

ACE2 функціонально пов’язаний з ренін-ангіотензин-альдостероновою системою (сукупністю пептидів, які є регуляторами артеріального тиску та водно-сольового обміну організму), разом з якою відповідає, серед іншого, за адаптацію організму до існування у широтах, де має місце зміна пір року, а також періоди дефіциту вологи. Тому в умовах жаркого і сухого клімату мають місце свої особливості поширення Covid-19 – експресія ACE2 відновлюється скоріше, і осіння хвиля епідемії переходить у весняну без періоду згасання, а влітку можлива ще одна хвиля.

Є британський, південноафриканський, бразильський штами Covid-19 і той, який походить з Вуханю. Як відрізняється симптоматика, який штам найбільш небезпечний?

Небезпечність визначається здатністю вірусу ефективніше передаватись від людини до людини, викликати більш важкий перебіг захворювання та обходити імунний захист, у тому числі той, який сформований завдяки вакцинації.

Вірус обов’язково спробує пристосовуватись і обійти імунний бар’єр. У цьому плані найбільш небезпечним є південноафриканський штам 501.V2, супроти якого окремі вакцини не дають настільки ефективного захисту, як супроти вихідного штаму WIV04/2019 (Вухань).

Якщо мова про здатність більш ефективно заражати клітини та викликати важчий перебіг, то небезпеку становить британський штам VOC-202012/01 (він же – лінія B.1.1.7), який здатний більш ефективно зв’язуватися з рецептором ACE2.

В Україні зараз відбувається вакцинація. Наскільки безпечною і ефективною може є препарат CoviShield, враховуючи появу нових штамів?

Взагалі, усі вакцини, дозволені до виробництва і використання, пройшли необхідні клінічні випробування, котрі довели їх ефективність і безпечність. Щодо поодиноких випадків тромбоемболії після введення вакцини AstraZeneca, то представники цієї фармацевтичної компанії заявили, що ці випадки були вивчені і виявились не пов’язані з вакцинацією. Так само безпечні й вакцини виробництва Moderna та Pfizer. У будь-якому разі, краще, щоб у нас були різні вакцини, з найбільш можливою ефективністю.

Батьківщиною SARS-СoV-2 є Південно-Східна Азія. Є думка, що цей вірус передали людині кажани. Кажанами передається і такий небезпечний вірус з цього регіону як Nipah. Наскільки велика ймовірність, що цей небезпечний вірус може повторити шлях SARS-CoV-2 і розповсюдитися по планеті? А як щодо інших коронавірусів, які з них можуть також розповсюдитися по світу?

Щодо Nipah, то він нам не загрожує. Для того, щоб викликати таку пандемію, як має місце, потрібен вірус саме такого типу, як SARS-CoV-2: поширюється головним чином через повітря, за деяких умов має можливість до поширення навіть у вигляді аерозолю, використовує кілька рецепторів для проникнення в організм, може передаватись новим жертвам ще в інкубаційному періоді, у значного числа інфікованих може не викликати появи симптомів.

Щодо нової пандемії, викликаної якимсь іншим коронавірусом, то тепер однозначно зрозуміло, що колись таке трапиться. Тому проблемам біобезпеки повинна активно приділятися увага.

Віруси, здатні викликати проблему, з’являються з періодом приблизно у 10 років – коронавірус SARS-СoV викликав епідемію SARS у 2002-2004, коронавірус MERS-CoV, збудник близькосхідного респіраторного синдрому, з’явився у 2012 р., і ось тепер маємо коронавірус 2019-2021 років.

Чим можна пояснити такий інтервал у 10 років?

Очевидно, співвідношенням між імовірністю зустрічі людини з вірусом, що може викликати інфекцію, і часом, необхідним для еволюції вірусу у дикій природі з моменту появи першої потенційно небезпечної мутації до набуття усіх інших мутацій, необхідних вірусу аби мати змогу заражати клітини людини, розмножуватись у них і передаватись іншим жертвам.

В Україні є багато хворих з імуносупресією внаслідок туберкульозу, ВІЛ-інфекції, онкозахворювань. Наскільки велика імовірність, що наша країна може стати, як Південно-Східна Азія, джерелом небезпечних вірусів, їх нових мутацій?

Такі інфекції є зоонозними, для еволюції вірусів необхідні ареали проживання сприйнятливих видів тварин і умови, що переважно мають місце у Південно-Східній Азії, тому я вважаю, що імовірність появи нових небезпечних вірусів у нас низька.

Щодо появи нових штамів SARS-CoV-2 у людей з імуносупресією, то треба мати на увазі, що взагалі еволюція переслідує завдання обійти якусь проблему. Низькоефективна імунна відповідь може спричинити тривалу присутність вірусу у організмі, але таке можливо і у осіб з нормальною імунною відповіддю. Але реальною проблемою могла б стати спроба лікування Covid-19 при імуносупресії шляхом введення моноклональних антиліл супроти коронавірусу. Відомо, що за таких умов вірус стає стійким за лічені дні. Але у нас імунотерапія Covid-19 моноклональними антитілами не проводиться, оскільки препарати вкрай дорогі. Це може мати місце у більш розвинутих країнах.

Тому я не вважаю, що у нас більш сприятливі умови для появи нових небезпечних вірусів, а також штамів існуючих вірусів, аніж де-інде у світі.

З початку пандемії Covid-19 влада заявляє, що у нашій країні також може з’явитися вакцина власного виробництво. То чи дійсно Україна має можливості для розробки і виробництва коронавірусної вакцини?

Це питання слід розділити на теорію і практику. Теоретичний дизайн вакцини на даний момент не є надскладною задачею. У науковій літературі детально описано увесь відповідний алгоритм дій. Відповідні обчислювальні можливості дозволяють моделювати взаємодії in silico (за допомогою комп’ютерної симуляції), підібрати оптимальний фрагмент білка, визначити послідовність РНК чи ДНК, підібрати відповідний вектор.

Більша проблема – це перевірка. Необхідно вести лабораторні дослідження, у тому числі з живим вірусом, для чого потрібні лабораторії з найвищим рівнем біобезпеки BSL4. В Україні таких нема, лише у Одесі є одна лабораторія з рівнем BSL3. Але її робота під питанням.

Далі, потрібно вести клінічні дослідження. Це потребує і часу, і витрат, і становить етичну проблему – чи маємо право вести випробування вакцини тоді, коли вакцини світових виробників уже пройшли усі випробування і мають доведену ефективність. Окрім того, вакцинація населення в найближчій перспективі торкнеться переважної більшості населення і просто не залишить осіб, що є неімунними, аби перевірити, чи дійсно їх захищає вакцина.

Окрім того, у нас нема біотехнологічного виробництва для виготовлення вакцин у необхідній кількості, мільйони доз.

Щодо створення вітчизняної вакцини, то, наскільки мені відомо, було два гранти на їхню розробку ще минулого року. Один з них отримав наш Інститут біохімії, другий отримав Інститут біології клітини у Львові. В будь-якому разі необхідно налагодити увесь технологічний ланцюжок, бо невідомо, що нас чекає у майбутньому.

Михайло Глуховський, «Главком»