В Україні панує штам коронавірусу Дельта, зокрема і його модифіковані варіанти. Дослідження на замовлення РНБО

Інститут молекулярної біології і генетики НАН України має можливість завдяки отриманому від Національного фонду досліджень України гранту та реагентам, закупленим Всесвітньою організацією охорони здоров’я, проводити дослідження з повногеномного генотипування SARS-CoV-2 за допомогою секвенування нового покоління в Україні. Науковці Інституту отримали зразки від Центру громадського здоров’я України протягом останніх 8-ми місяців та вперше в Україні детектували як спалах штаму Альфа на Івано-Франківщині у лютому 2021 року, так і появу у червні нового штаму Дельта у Києві та на Закарпатті. Ми продовжуємо цю роботу і сьогодні.

На даний момент вчені Інституту вже проаналізували за допомогою NGS 159 зразків вірусу SARS-CoV-2, виділеного зі зразків назофарингеального епітелію хворих на ковід-19 з різних регіонів України, починаючи з лютого 2021 року. Вік хворих становить від 13 до 85 років, переважна більшість пацієнтів госпіталізовані із середньою та важкою формою ковіду-19 (95,6%), для решти хворих даних про госпіталізацію немає.

Зразки надано ЦГЗ МОЗ України (рис. 1):

• лютий 2021 – 19 зразків (17 зразків з Івано-Франківської області (Івано-Франківськ, Надвірна, Тисмениця, Косов, Калуш, Богородчани, Бурштин) та 2 зразки з м. Києва – опубліковані (Kashuba et al. Biopol Cell, 2021)
• червень 2021 – 11 зразків (Київська обл. – 7; Закарпатська– 2; Херсонська – 1; Сумська – 1).
• липень-серпень 2021 - 54 зразки (Черкаська обл. – 4; Дніпропетровська – 5; Херсонська – 4; Хмельницька – 6; Київська – 10; Волинська – 7; Донецька – 4; Миколаївська – 1; Одеська – 6; Полтавська – 5; Рівненська – 2).
• вересень 2021 – 75 зразків (Черкаська – 5; Чернівецька – 1; Івано-Франківська – 13; Київська -1; Львівська – 7; Полтавська – 9; Рівненська – 6; Луганська – 27; Тернопільська – 4; Запорізька - 2)

Рис. 1.

Для всіх проаналізованих зразків визначено штам вірусу. Розподіл зразків за штамами представлено на рис.2.

Рис. 2. Розподіл частот різних штамів вірусу SARS-CoV-2 в регіонах України в різні періоди часу за результатами вибіркового повногеномного секвенування зразків.

Геномні послідовності зразків SARS-CoV-2, які мали найкращу якість відповідно до міжнародних стандартів (138 зразків), після біоінформатичної обробки додано до міжнародної бази даних GISAID, тепер вони доступні науковій спільноті для подальшого аналізу (https://www.gisaid.org).

Геномна епідеміологія SARS-CoV-2

Зразки, додані в GISAID (133 зразки), були використані для побудови філогенетичного дерева з використанням біоінформатичного ресурсу Nextstrain (https://auspice.us/) з метою дослідження генетичної різноманіття вірусу в певні проміжки часу (кількість різних штамів на певній території в певний період часу), шляхів міграції небезпечних штамів (звідки потрапили до країни?, як швидко поширюються в різних регіонах?, ефективність карантинних обмежень та їх необхідність в певному регіоні), еволюції та швидкості мутування цього вірусу (чи є небезпека появи нових штамів з більш агресивними властивостями на території регіону, чи можуть нові мутовані штами призвести до погіршення епідеміологічного стану, чи є імовірність розповсюдження штамів з резистентністю до терапії чи вакцинації?) у пацієнтів з України (Рис. 3-4).

Рис. 3. Філогенетичне дерево геномів SARS-CoV-2 у хворих з України (шкала за часом).

Рис. 4. Філогенетичне дерево геномів SARS-CoV-2 у хворих з України (шкала за кількістю мутацій).

Еволюція VOC-штамів SARS-CoV-2 (геномна класифікація)

Нами проведено порівняльний аналіз маркерних мутацій в штамах SARS-CoV-2, які виявлено у хворих з України, з метою оптимізації ПЛР-детекції цих штамів в Україні (рис. 5). Такий аналіз дозволяє виділити панелі мутацій, аналіз яких дозволяє з впевненістю розрізняти різні (а особливо ті, які є більш небезпечними) штами вірусу, які в даний період часу представлені у хворих у певному регіоні країни, доступними та швидким методами специфічного ПЛР-аналізу, без застосування вартісної процедури повногеномного секвенування вірусу.

Рис. 5. Порівняльна характеристика частот маркерних мутацій поширених в Україні штамів З SARS-CoV-2 за даними CORONAVIRUS ANTIVIRAL & RESISTANCE DATABASE (https://covdb.stanford.edu/sierra/sars2/by-patterns).

У всіх вересневих зразках, взятих на дослідження у хворих з різних регіонів України, виявлено варіанти Дельта штаму SARS-CoV-2, зокрема, не лише «батьківський», т.зв. індійський (В.1.617.2), а й різні його мутовані варіанти, що за міжнародною класифікацією Phylogenetic Assignment of Named Global Outbreak Lineages (PANGOLIN) мають назву AY.x.

Серед них немає нещодавно виявленого у Великій Британії штаму Дельта плюс (AY.4.2), проте є варіанти, що потенційно можуть бути його попередниками (AY.4.0).

«Мутовані варіанти штаму Дельта відрізняються критичними змінами у ділянках вірусу, що відповідають за швидкість розмноження вірусу у клітині та реактивність імунної системи людини. Тобто вони швидше розповсюджуються. Існуючі вакцини дієві проти цих штамів, - пояснює керівник проєкту, директор Інституту молекулярної біології і генетики, академік Михайло Тукало. – Закликаю всіх якомога швидше вакцинуватися!».

Науковці ІМБГ дослідили 75 зразків, взятих наприкінці вересня у хворих з різних регіонів країни, зокрема зі Львова, Івано-Франківська, Полтави, Рівного, Сєвєродонецька та Києва. Для порівняння: у червні-серпні 2021 р. наші науковці виявили штам Дельта лише в половині досліджуваних зразків, решта – це був штам Альфа, т.зв. «британський», який почав широко розповсюджуватися Україною на початку 2021 року. Тоді як у вересні Альфа штаму виявлено вже не було. Інша річ з розповсюдженням Дельта штаму. Якщо у червні було виявлено лише основний "материнський" індійський варіант B.1.617.2, то у липні-серпні з’явились крім нього ще два варіанти AY.43 – має європейське походження та AY.46 – африканське походження згідно даних (https://cov-lineages.org/lineage_list.html).

У вересневих зразках виявлено 100% Дельта штаму, серед яких крім 60% "материнського" індійського варіанту B.1.617.2, ще 10 варіантів Дельти, які мають як європейське, так і американське, африканське походження. І майже кожного тижня з'являються все нові і нові варіанти Дельта штаму коронавірусу. Він дуже швидко мутує та змінюється, намагаючись все краще пристосуватись до людей, тому протиепідемічні заходи є єдиною можливістю все це зупинити.

Вчені ІМБГ НАНУ продовжують свою роботу і найближчим часом ми зможемо повідомити про стан пандемії в Україні нові дані геномного генотипування SARS-CoV-2.

Citing this report:

Lineage Comparison. Alaa Abdel Latif, Julia L. Mullen, Manar Alkuzweny, Ginger Tsueng, Marco Cano, Emily Haag, Jerry Zhou, Mark Zeller, Emory Hufbauer, Nate Matteson, Chunlei Wu, Kristian G. Andersen, Andrew I. Su, Karthik Gangavarapu, Laura D. Hughes, and the Center for Viral Systems Biology. outbreak.info, (available at https://outbreak.info/compare-lineages?pango=AY.4). Accessed 4 November 2021.

Methodology

All SARS-CoV sequences are downloaded from the GISAID Initiative daily and subsequently processed using Bjorn, which relies heavily on minimap2 and datafunk.