Противодействие коррупции
76 лет Великой Победы


16.12.2020

Результаты комплексного масштабного эпидемиологического исследования SARS-CoV-2, проведенного ФМБА России в 2020 году

В 2020 году ФМБА России, в соответствии с решением Президента страны, выполняет комплексное исследование распространения вируса SARS-CoV-2, механизмов формирования иммунитета к COVID-19, генетических и клинических факторов, определяющих тяжесть течения заболевания среди населения, проживающего на территориях страны, обслуживаемых Агентством. Исследование проведено на репрезентативной выборке из более чем 28 000 участников, проживающих в 54 регионах Российской Федерации, среди которых были условно-здоровые лица (21 500 человек), а также пациенты болеющие или переболевшие COVID-19 различной степени тяжести (6900 человек).

По результатам исследования носительство вируса SARS-CoV-2 было выявлено у 1% условно-здоровых участников. Биоматериал, собранный от носителей и больных COVID-19, использован для определения генетического разнообразия вируса SARS-CoV-2, циркулирующего среди населения России. Специалистами ФГБУ «ЦСП» ФМБА России в течение июня-ноября 2020 года определены полные нуклеотидные последовательности более 1600 геномов SARS-CoV-2, полученных от населения, проживающего в регионах-участниках исследования. Биоинформатический анализ результатов секвенирования позволил выявить значительные отличия в частотах встречаемости генетических линий вируса и оценить динамику их распространения в России и за рубежом: в России наблюдается низкое разнообразие вируса с преобладанием клад вируса В 1.1* (GR) и В1* (GH), вероятно имеющих европейское происхождение. Эволюционные изменения генома SARS-CoV-2 в России отличаются от эволюционного дрейфа вируса в европейских странах, в которых разновидности вируса G, GR, GH активно замещаются новой кладой – GV. Другой характерной особенностью процесса эволюции вируса SARS-CoV-2 на территории России является активное распространение мутации N:A211V, которая на момент ноября встречалась в 10% биообразцов, собранных в ходе исследования (доля данной мутации в мире - 0,03% согласно базе данных GISAID). Клиническая значимость данной мутации и причины ее высокой частоты распространения в России являются предметом дальнейшего изучения.

Комплексный анализ нуклеотидных последовательностей клад SARS-CoV-2 показал, что геномный пейзаж образцов вируса, полученных в процессе исследования биоматериала, включает более 240 трансмиссионных линий, циркулирующих в настоящее время среди населения РФ. В целом, вирус SARS-CoV-2 отличается достаточно высокой стабильностью, по сравнению с данной характеристикой у других РНК-вирусов, однако необходим дальнейший постоянный мониторинг его изменчивости с целью выявления геномных вариантов, которые способны не только изменить свойства вируса, но и снизить эффективность используемых и разрабатываемых тест-систем, лекарственных средств и вакцин против COVID-19.

Результаты биоинформатического анализа свидетельствуют, что часть трансмиссионных линий берет начало в марте-апреле 2020 года, появившись на территории России в результате как минимум нескольких десятков завозных событий из европейских стран. На текущий момент мы наблюдаем образование новых трансмиссионных линий внутри территории Российской Федерации. Отсутствие азиатских (китайских) клад и новых завозных трансмиссионных линий указывает на своевременность и эффективность карантинных мер, принятых Президентом и Правительством Российской Федерации.

Важной задачей исследования было не только изучение особенностей распространения SARS-CoV-2, но и оценка состояния коллективного иммунитета населения страны. Многопараметрический математический анализ результатов исследований показал, что в июне 2020 года приблизительно 13-13,5 % жителей страны имели антитела класса IgG к вирусу SARS-CoV-2, данный показатель в октябре 2020 года составил 17% и в декабре текущего года достигает не менее 30% от населения страны. Эти данные были подтверждены результатами серологического исследования крови доноров, собранной в период с апреля по ноябрь 2020 года в различных регионах страны. Среди серопозитивных лиц индекс антител (коэффициент позитивности) от 1,1 до 2,0 имеют 33,5% участников, от 2,1 до 5,0 - 44,1%, от 5,1 до 10 - 16,5%, выше 10,1 - 5,9%. Результаты анализа динамики показателей гуморального специфического иммунитета к SARS-CoV-2 у переболевших COVID-19 и перенесших заболевание бессимптомно свидетельствуют о постепенном снижении индекса антител на 1,5-2 единицы в течение последующих 5 месяцев, что требует дальнейшего исследования роли данного показателя в обеспечении протективности к данному возбудителю.

Не менее значимую роль, чем гуморальный иммунитет, в процессах защиты организма человека от COVID-19 играет состояние клеточного иммунитета. Однако его исследования ограничены особыми требованиями к сбору и предварительной обработке биоматериала традиционных методов анализа Т-клеточного иммунитета. В ФМБА России совместно с ФГАОУ ВО «РНИМУ имени Н.И. Пирогова» МЗ РФ разработан уникальный диагностический метод определения репертуара Т-клеточных рецепторов, специфичных для SARS-CoV-2, на основе таргетного секвенирования следующего поколения ДНК человека. Анализ SARS-CoV-2 специфичных клонотипов Т-клеток опытной выборки показал высокую корреляцию между наличием гуморального и клеточного иммунитета – абсолютное большинство серопозитивных лиц имеют SARS-CoV-2 специфичный Т-клеточный ответ. Следует отметить, что порядка 30% процентов переболевших, не имеющих специфических иммуноглобулинов класса G, также обладают SARS-CoV-2 специфичными клонами Т-клеток. У лиц, не болевших COVID-19 и не имеющих гуморального иммунитета к данной инфекции, в ряде случаях наблюдаются SARS-CoV-2 специфичные клонотипы Т-клеток, что позволяет предположить наличие предсуществующего Т-клеточного иммунитета, обусловленного сезонными коронавирусами или другими возбудителями ОРВИ. Данное наблюдение требует дальнейших исследований.

Созданный метод снимает ряд ограничений (трудоемкость анализа, необходимость срочной доставки биоматериала в лабораторию и др.), свойственных традиционным низкопроизводительным методам анализа Т-клеточного иммунитета, и дает возможность инкорпорировать данный метод в популяционные исследования.

Полностью оценить состояние гуморального и клеточного иммунитета населения к SARS-CoV-2, а, следовательно, уровень популяционного иммунитета возможно только после проведения проспективных наблюдательных исследований, направленных на оценку динамики изменения титра антител и степени выраженности Т-клеточного ответа в течение длительного периода времени. Эти исследования запланированы к реализации в 2021 году.

Анализ широкого ряда клинико-диагностических параметров на выборке более чем 6900 больных и переболевших COVID-19 различной степени тяжести течения позволил специалистам ФМБА России создать математические модели (классификаторы) предсказания тяжести и клинического исхода COVID-19 на основе алгоритмов машинного обучения. Данные алгоритмы с высокой степенью точности (порядка 90%) подтвердили ряд клинических факторов, позволяющих предсказывать тяжесть течения заболевания (ферритин, С-реактивный белок, СОЭ, нейтрофильно-лимфоцитарное соотношение, частота дыхательных движений и др.). Кроме того, вероятность летального исхода повышается в зависимости от дополнительных факторов: возраст, индекс массы тела выше 30, мужской пол, уровень глюкозы.

В рамках исследования также проведен полногеномный ассоциативный анализ (GWAS) на выборке из более чем 2000 пациентов с COVID-19 с бессимптомным, легким, среднетяжелым и тяжелым течением заболевания. В результате чего выявлены генетические варианты, ассоциированные с тяжестью течения COVID-19. Выявленные генетические варианты локализовались в генах, ассоциированных с мембранным транспортом и экзоцитозом вируса из клетки человека, гиперреакцией врожденного иммунитета – «цитокиновым штормом», регуляцией врожденного и приобретённого гуморального и клеточного иммунитета. Комплексная статистическая обработка результатов GWAS-исследований позволила создать шкалу полигенного риска развития тяжелого течения COVID-19 среди населения РФ – диагностический алгоритм, способный с высокой достоверностью предсказывать тяжесть его течения. Данный алгоритм на текущий момент проходит валидацию.

Таким образом, совокупность данных, полученных в ходе выполнения исследования о значимых клинико-диагностических параметрах и генетических особенностях человека позволят построить единую модель оценки общего вклада как фенотипических, так и генетических факторов, определяющих характер течения заболевания COVID-19.