Почему появление еще одного коронавируса – вопрос времени?
Новая модель предполагает, что гораздо больше видов млекопитающих, чем считалось раньше, могут стать хозяевами новых коронавирусов. Несмотря на то, что большинство коронавирусов, с которыми сталкиваются люди, обычно вызывают только легкие инфекции, три самых последних новых штамма – SARS-CoV-1, MERS-CoV и SARS-CoV-2, вызывающие COVID-19, — необычайно вирулентны и имеют относительно высокий уровень летальности. У них также есть общая история происхождения: все они развились у других видов млекопитающих. Межвидовая передача является одним из наиболее распространенных способов, с помощью которых ученые узнают о новых вирусах, но это также невероятно сложно моделировать и предсказывать. Усложняет процесс вирусная рекомбинация: когда два разных вируса заражают одну и ту же клетку и обмениваются генетической информацией для создания совершенно новых вирусов. Варианты вируса могут быть созданы номинальными мутациями генома одного вируса, приводящими к небольшим изменениям свойств вируса.
Рекомбинантные вирусы
В ходе исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, биолог Майя Варде и вирусолог Маркус Благроув из Ливерпульского университета разработали модель машинного обучения, чтобы предсказать, какие млекопитающие могут быть хозяевами новых рекомбинантных вирусов.
Модель, разработанная исследователями предсказала, что по сравнению с предыдущими наблюдениями на этот раз число ассоциаций коронавирус-млекопитающее было в 11 раз больше. Более того, количество видов млекопитающих, которые, вероятно, являются хозяевами для рекомбинации коронавирусов, выросло более чем в 40 раз. По мнению авторов научной работы это свидетельствует о том, что потенциал генерации коронавируса у млекопитающих может быть значительно недооценен.
Стоит ли говорить, что результаты, полученные учеными, вызывают беспокойство. На сегодняшний день науке известно о существовании 43 видов коронавирусов, но их может быть намного больше. «Мы должны научиться предсказывать происхождение новых коронавирусов, чтобы грамотно сосредоточить ресурсы и выбрать верную стратегию действий, ведь когда новые коронавирусы перекинуться на человека, будет уже слишком поздно», – пишут авторы исследования.
Вирусный алгоритм
Отметим, что разработанная в ходе исследования модель учитывает последовательности генома известных коронавирусов и млекопитающих а также данные о том, где территориально живут млекопитающие, чем питаются и насколько связаны другими животными. Иными словами, ученым удалось подключить существующие биологические данные к алгоритму, то есть научить компьютер распознавать вирусы и виды-хозяев, которые, скорее всего, являются источником рекомбинации.
«Мы смогли предсказать, какие виды млекопитающих потенциально могли заразить других животных коронавирусами», — объяснила Майя Варде в интервью BBC. «Либо потому, что они очень тесно связаны с носителем коронавируса, либо потому, что разделяют одно и то же географическое пространство», — сказала она.
Большим препятствием для алгоритма, однако, стало отсутствие современных знаний о том, как определенные вирусы заражают определенных хозяев. «У нас есть очень ограниченные и предвзятые данные для алгоритма машинного обучения, чтобы учиться на них», — сказала Николь Уилер, специалист по данным Центра геномного надзора за патогенами США. «Механизмы, определяющие, может ли вирус заразить хозяина и могут ли различные вирусы смешиваться, чрезвычайно сложны и зависят от факторов, о которых у нас нет больших объемов данных.»
Тем не менее новое исследование представляет собой потенциально преобразующее применение машинного обучения для эпиднадзора за болезнями и может помочь пролить свет на других хозяев коронавируса млекопитающих, на которых нам всем стоило бы обратить внимание. Недавние исследования уже подтвердили ряд предсказаний модели: как оказалось, альпака, домашняя коза и енотовидная собака восприимчивы к SARS-CoV-2. Так что винить в нынешней пандемии одних только летучих мышей или панголинов неправильно. Наиболее примечательно, что модель идентифицирует 102 потенциальных хозяина для тревожной рекомбинации SARS-CoV-2 с MERS-CoV, который гораздо более смертоносен чем COVID-19.
По мнению вирусологов, которые не принимали участия в исследовании, новая работа подчеркивает важность своевременноо обнаружения новых коронавирусов, а также свидетельствует о том, что нельзя недооценивать количество потенциальных хозяев среди млекопитающих. Хотим мы этого или нет, но животные, включая человека, сосуществуют с большим количеством вирусов. Можно даже сказать, что человечество боролось с вирусами на протяжении всей истории, а эпидемии и пандемии играли огромную роль в развитии нашей цивилизации. По этой (и многим другим причинам), дальнейшие исследования очень важны, сами Варде и Благров не сомневаются в том, что пандемия COVID-19 не последняя, а значит необходимо как следует подготовиться к следующим.
