SARS-CoV-2 размножился в верхних дыхательных путях

Ученые обнаружили, что SARS-CoV-2 присутствует и размножается не только в легких, но и в верхних дыхательных путях, а также в кишечнике человека. Тестирование по вирусной РНК в мазке из горла эффективно уже в первые дни заболевания, когда симптомы слабы. На основе данных о наличии целых вирусных частиц в различных анализах авторы работы определили, что выписывать пациентов из больницы можно уже через десять дней после появления симптомов, даже если пробы на вирусную РНК у них все еще положительны. Наблюдение за динамикой РНК SARS-CoV-2 в мокроте может помочь предсказывать ухудшение симптомов легочной инфекции. Статья опубликована в журнале Nature.

Новый коронавирус SARS-CoV-2 генетически похож на SARS-CoV, который вызвал вспышку тяжелого острого респираторного синдрома (атипичной пневмонии) в 2003 году. Основное место нахождения этих вирусов в организме — это легкие, поэтому их диагностируют на основе анализа мокроты. SARS-CoV-2 обнаруживали и в пробах с горла, однако до сих пор было неизвестно, может ли вирус размножаться в верхних дыхательных путях и насколько проявления атипичной пневмонии сходны с COVID-19.

Группа ученых из Германии и Великобритании под руководством Романа Вёльфеля (Roman Wölfel) из Института микробиологии Бундесвера исследовала SARS-CoV-2 в анализах девяти добровольцев, которые находились на лечении в больнице в Мюнхене. Всем пациентам проводили тестирование на SARS-CoV-2 из-за того, что они контактировали с носителями вируса, а не при появлении специфических признаков болезни, поэтому результаты исследования нельзя связать с конкретными симптомами. Анализы всех участников проверили на наличие возбудителей ряда других респираторных вирусных инфекций.

Вирусную РНК определяли с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени мазков рото- и носоглотки. Также следы вируса искали в образцах мокроты, крови, мочи и кала. Чтобы оценить, может ли вирус передаваться другим людям, в пробах выделяли целые вирусные частицы.

Затем ученые определили, может ли происходить репликация вируса в верхних дыхательных путях. Для этого в образцах с помощью ПЦР в реальном времени искали субгеномную матричную РНК. Такие РНК активны только в инфицированной клетке и не входят в состав зрелой вирусной частицы, поэтому присутствуют только в клетках, в которых вирус активно размножается. Также исследователи провели полногеномное секвенирование РНК SARS-CoV-2 в мазках из горла и образцах мокроты.

Ученые определяли, когда иммунная система пациентов начинала вырабатывать антитела к SARS-CoV-2: с помощью иммунофлуоресцентного анализа находили антитела к белкам оболочки вируса, а затем проверяли способность антител нейтрализовать вирус.

В день первичного тестирования на SARS-CoV-2 у всех пациентов симптомы инфекции были слабыми или продромальными. Количество вирусной РНК в первые дни заболевания было высоким в мазке из горла, образцах мокроты и кала. Быстрее всего число РНК снижалось в мазках из горла, однако в этих образцах следы вируса обнаруживали и на вторую неделю болезни, когда симптомы уже проходили. Последнюю позитивную пробу брали на 28 день после начала заболевания. Количество вирусной РНК в образцах мокроты и кала снижалось более плавно, и превышало порог обнаружения более трех недель. В анализах крови и мочи не обнаружили РНК SARS-CoV-2.

Исследователям удавалось выделить вирус из части мазков и образцов мокроты в течение первых семи дней заболевания. После этого, несмотря на большое число РНК SARS-CoV-2, выделить вирусы не удавалось. На основе этих данных авторы работы создали модель, которая позволяет предсказывать число вирусных частиц и, соответственно, заразность пациента, в зависимости от дня с начала заболевания и количества вирусной РНК в анализах. Эта модель поможет определять, когда человека можно выписывать из больницы и снимать карантин. Авторы считают, что пациенты безопасны через десять дней после начала болезни, если в его мокроте меньше 100 тысяч копий вирусной РНК на миллилитр.

Субгеномную РНК обнаружили в образцах только в первые пять дней болезни, значит, вирус размножается в этот промежуток времени. У одного из пациентов в геноме вируса, который выделили из мазка из горла, нашли мутацию, которой не было в РНК из мокроты — это еще одно свидетельство того, что SARS-CoV-2 размножается независимо в горле и легких.

У всех пациентов болезнь протекала в легкой форме. Только у двух человек были симптомы легочной инфекции, они совпали с пиком количества вирусной РНК в мокроте, который обнаружили на десятый день только у этих пациентов. Необходимо провести исследования у пациентов с тяжелым ходом заболевания, чтобы установить, можно ли прогнозировать развитие симптомов по увеличению количества вирусных РНК в легких.

У половины участников иммунитет выработал антитела к SARS-CoV-2 к седьмому дню болезни, у остальных — к концу второй недели. Это схоже с данными о тяжелом остром респираторном синдроме (атипичной пневмонии).

Анализ мазков из горла позволит эффективно диагностировать инфекцию SARS-CoV-2 уже при появлении ранних слабых симптомов. Это отличает новый вирус от SARS-CoV — обнаружить его в мазках верхних дыхательных путей удавалось далеко не всегда, а пик концентрации вирусной РНК наступал позже. Новый вирус, вероятно, активнее передается на ранних стадиях заболевания, когда симптомы больше напоминают инфекцию верхних дыхательных путей.

О том, как создают вакцину от нового коронавируса и скоро ли ее начнут применять повсеместно, вы можете прочитать в нашем тексте «Догнать и предупредить».

Алиса Бахарева