Пандемия коронавируса определила облик года в направлении исследований: начиная от вакцин и методов лечения и заканчивая закрытием кампусов и переводом конференций и встреч в виртуальный формат.
2020 год ознаменовался доминированием одного события: смертельный, ранее неизвестный вирус посеял хаос по всему миру, стал причиной смерти более 1,5 млн человек, экономических разрушений, а количество людей, зараженных им, в десятки раз превышает это число и продолжает расти. Хотя 2020 год был богат и другими достойными освещения в печати исследованиями, пандемия задала свой необычный курс науке.
Скорость распространения коронавируса можно сравнить только с темпами научных исследований. Почти сразу после открытия SARS-CoV-2 по всему миру одни исследовательские группы начали изучать его биологию, а другие разрабатывали диагностические тесты или меры общественного здравоохранения для борьбы с ним. Также ученые старались как можно быстрее найти способы лечения и создать вакцины, с помощью которых можно было бы взять под контроль пандемию. По заявлению Theodora Hatziioannou (университет Рокфеллера, Нью-Йорк), ни в каком-либо ином случае с инфекционным возбудителем прогресс в области медицины и биологии не шел так быстро.
Но почти повсеместно пандемия повлияла на работу и личную жизнь исследователей. Даже многие из тех, кто непосредственно не изучал вирус или его воздействие, отложили свои проекты, приостановили карьеру и прервали финансирование исследований.
Новый вирус
В январе, т. е. менее чем через месяц после того, как впервые появились сообщения о загадочном респираторном заболевании, поражающем людей в городе Ухань, КНР, китайским исследователям удалось определить причину: возбудителем оказался новый коронавирус, вскоре получивший название SARS-CoV-2. К 11 января китайско-австралийская команда ученых разместила в Интернете генетическую последовательность вируса. Вскоре после этого было сделано еще одно важное, но тревожное открытие: вирус может передаваться от человека к человеку.
Электронная микрофотография вирусной частицы SARS-CoV-2, покрытой шипиковыми белками.
К февралю исследователи выяснили, что вирус фиксируется к рецептору АПФ2 — белку, обнаруженному на поверхности клеток многих органов, включая легкие и кишечник. Такое обилие целей вируса может объяснять тот огромный размах симптомов COVID-19, варьирующихся от пневмонии до диареи и инсультов. Вирус связывается с АПФ2 как минимум в десять раз сильнее, чем SARS-CoV, родственный с ним коронавирус, бывший причиной смертельной вспышки респираторного заболевания в 2003 году. Ученые считают, что этот факт может быть частичным объяснением заразности SARS-CoV-2.
К марту некоторые ученые предполагали, что в передаче возбудителя участвуют крошечные вирусные «аэрозоли», которые могут задерживаться в воздухе в течение длительного времени. Но не все исследователи соглашались с этим, и вследствие этого некоторым правительствам и организациям общественного здравоохранения потребовались месяцы, чтобы приспособить социум к свидетельствам того, что это был один из путей распространения вируса. Исследователям также удалось узнать, что люди могут распространять возбудителя заболевания еще до появления у них симптомов. Согласно анализу, опубликованному в прошлом месяце, примерно в половине всех случаев инфицированные люди, у которых еще не развились симптомы, являются причиной неконтролируемого распространения SARS-CoV-2.
Возможно, самая большая загадка в биологии вируса — это его происхождение. Имеются убедительные доказательства того, что он развился в популяциях летучих мышей и, вероятно, передался человеку через животное — промежуточного хозяина. Некоторые виды животных, такие как норки и кошки, восприимчивы к инфицированию SARS-CoV-2. В сентябре Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) была сформирована научная группа для изучения животного происхождения пандемии. Ученые начали с Китая и расширили зону поиска на другие страны. Президент США Дональд Трамп и другие официальные лица заявили, не опираясь на существенные доказательства, что SARS-CoV-2 был выпущен китайской лабораторией, однако большинство ученых признают данный факт маловероятным.
Попытки контроля пандемии: успехи и неудачи
С самых первых дней пандемии эпидемиологи спешили разработать модели для прогнозирования распространения вируса и выдвигали предположения, какие меры общественного здравоохранения могут оказаться полезными для борьбы с ним. В отсутствие вакцин или методов лечения официальные лица во всем мире полагались на т. н. нефармацевтические меры, такие как карантин. В январе официальные лица в городе Ухань показали, как быстрое отключение почти всех аспектов общественной повседневной жизни может сдержать распространение вируса. Затем большая часть стран мира последовала примеру Китая, введя аналогичные ограничения на передвижение.
Большинство стран ограничили передвижение людей для сдерживания распространения вспышек инфекции.
Но экономические последствия карантинов оказались быстрыми и тяжелыми, что заставило многие страны открыть границы еще до того, как вирус удалось взять под контроль. Неопределенность в отношении того, передается ли вирус аэрогенным путем, в начале пандемии привела к дебатам о преимуществах ношения масок, которые быстро приобрели политизированный характер, особенно в Соединенных Штатах. Между тем, теории заговора, дезинформация и обрывочные научные сведения распространяются почти так же быстро, как сам вирус. Даже возникали дискуссии о том, чтобы позволить вирусу развиваться в человеческой популяции, а не контролировать его.
Эпидемиологами сообщалось, что массовое тестирование на SARS-CoV-2 является выходом из кризиса. Но во многих странах нехватка наборов и реагентов для проведения стандартных тестов, основанных на методе ПЦР, создавало эффект «бутылочного горлышка». Это побудило группы исследователей по всему миру начать разработку новых быстрых тестов, в том числе основанных на методике редактирования генов CRISPR, и быстрых тестов на антигены, которые помогают в диагностике заболевания, развивающегося с течением времени у инфицированных SARS-CoV-2 людей.
В странах, в которых раньше всех удалось подавить распространение вируса, таких как Вьетнам, Тайвань и Таиланд, использовалась комбинация подходов (полная изоляция, широкомасштабное тестирование, требования о ношении масок и цифровое отслеживание контактов людей). В Сингапуре, Новой Зеландии и Исландии агрессивные программы по тестированию и отслеживанию контактов и перемещений населения в сочетании со строгими мерами изоляции помогли почти полностью уничтожить вирус, позволив общественной жизни вернуться к нормальному состоянию.
По словам Кейтлин Риверс (эпидемиолог из университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд), общей чертой этих историй успеха явилась готовность правительств действовать быстро и решительно. «Эти ранние и агрессивные действия действительно помогли замедлить передачу возбудителя».
Но во многих странах официальные лица не торопились действовать, игнорировали советы ученых или изо всех сил стремились ускорить массовое тестирование. Результатом стал всплеск заболеваемости, приведший ко второй волне. А в Соединенных Штатах и Западной Европе число случаев заражения и смерти от COVID-19 снова растет.
Более чем 1,5 млн человек по всему миру умерли от COVID-19.
Быстрая разработка вакцин
Среди хаоса усилия науки поистине исторических масштабов дали миру вакцины против болезни, о которой человечество даже не подозревало год назад. Разработка и тестирование вакцин от COVID-19 были проведены с головокружительной скоростью. По последним подсчетам, на момент ноября 2020 в ВОЗ сообщили, что более 200 вакцин находятся в стадии разработки, а порядка 50 из них находятся на различных этапах клинических испытаний. Используется впечатляющий по масштабам набор методов, начиная от самого старого — прививания химически инактивированным вирусом SARS-CoV-2 — до новейших технологий, которые никогда раньше не допускали для производства лицензированных вакцин.
Результаты крупных испытаний эффективности вакцин показали, что препараты, разработанные фармацевтической компанией Pfizer и немецкой биотехнологической фирмой BioNTech, Американской биотехнологической компанией Moderna и фармацевтической компанией AstraZeneca, а также Оксфордским университетом (Великобритания) предотвращают развитие COVID-19. В прошлом месяце регулирующие органы Соединенного Королевства и США выдали экстренное разрешение на широкое применение вакцины Pfizer. Ожидается, что регулирующие органы Европейского Союза примут свое решение относительно этого препарата в ближайшие недели. Вакцины, разработанные в Китае и России, были одобрены, но еще до завершения финального этапа испытаний на людях.
Похоже, что эффективность вакцин Pfizer и Moderna в предотвращении COVID-19 составляет порядка 95 %. Эффективность AstraZeneca и Oxford остается неопределенной. Остались открытыми важные вопросы: насколько хорошо вакцины предотвращают развитие тяжелых осложнений, особенно у пожилых людей, и как долго поддерживается приобретенный иммунитет против вируса? Ученые до сих пор не уверены, остановят ли вакцины распространение вируса среди людей; не всем вакцинам от других инфекционных заболеваний это удается.
Чтобы вакцины оказались эффективными в масштабе популяции, они должны быть доступны тем, кто в них больше всего нуждается. Богатые страны, в том числе США, Великобритания, члены Европейского Союза и Япония, предварительно закупили миллиарды доз многочисленных вакцин. Усилия стран с низким и средним уровнем доходов по закупке вакцин получили поддержку многих богатых стран (Соединенными Штатами это не было поддержано), но успешность этого мероприятия не гарантирована. При производстве и доставке вакцин существует множество препятствий. К примеру, вакцина Pfizer требует соблюдения температуры -70 °C для хранения. Это создает проблемы в тех регионах мира, где отсутствует инфраструктура для холодильного хранения. Много новых трудностей неизбежно возникнут в будущем.
Методы лечения: старые и новые
Сами по себе вакцины вряд ли положат конец пандемии, учитывая складывающуюся логистику и эпидемиологию в масштабах глобальной человеческой популяции: вероятнее всего, вакцинацию необходимо будет применять периодически. Lennie Derde, врач-реаниматолог Университетского медицинского центра Утрехта в Нидерландах, заявляет, что единственным выходом из этой пандемии будет являться сочетание вакцин и терапевтических средств.
Попытки протестировать множество потенциальных методов лечения предпринимались исследователями с переменным успехом. Некоторые препараты-кандидаты, такие как лекарство от малярии гидроксихлорохин и комбинация из двух препаратов против ВИЧ, сначала продемонстрировали многообещающие результаты в небольших клинических испытаниях и обсервационных исследованиях. Однако позже, в более крупных рандомизированных контролируемых исследованиях у людей, госпитализированных с COVID-19, положительный эффект этих препаратов не был выявлен.
В апреле исследователями, проводившими крупное клиническое испытание, было объявлено, что применение противовирусного препарата под названием ремдесивир сокращает длительность пребывания в стационаре для людей с COVID-19. Однако в ходе последующих исследований обнаружилось, что этот препарат не приводил к значительному снижению смертности. В ноябре Всемирная организация здравоохранения рекомендовала не использовать его.
В некоторых регионах мира потенциальные методы лечения COVID-19 получили значительную политическую окраску: лидерами в США, Индии, Китае и Латинской Америке тиражировались недоказанные методы лечения, включая гидроксихлорохин. Несколько регулирующих органов выдали разрешения на экстренное использование недоказанных методов лечения, что в некоторых случаях мешало проведению клинических испытаний и вызывало опасения по поводу безопасности.
Другие методы лечения оказались более успешными. В июне в ходе крупного испытания глюкокортикостероида дексаметазона (обладает иммуносупрессивным эффектом) было показано, что его применение в лечении пациентов с COVID-19, требующих ИВЛ, снижает смертность примерно на треть. Испытания таргетного иммунного препарата тоцилизумаба привели к неоднородным результатам, но показали себя в качестве многообещающего средства для людей, переносящих COVID-19 в тяжелой форме.
Другие методики лечения проходят испытания на пациентах с COVID-19 в более легкой форме, чтобы определить, снижают ли они вероятность развития тяжелых симптомов. Продолжаются исследования, в которых людям вводят плазму крови, полученную у выздоравливающих от COVID-19. Некоторые ученые надеялись на массовое производство моноклональных антител, прямо повреждающих вирусные частицы SARS-CoV-2, но еще не доказано, оправдают ли эти дорогостоящие методы лечения возлагаемые надежды.
По словам Derde (член руководящего комитета REMAP-CAP — международного исследования, в котором изучаются методы лечения COVID-19 по отдельности и в комбинации), в конечном счете для лечения COVID-19, вероятно, потребуется комбинация препаратов, подобранная в зависимости от индивидуальных факторов риска человека и тяжести заболевания. Наиболее логично предположить, что не существует одного чудодейственного препарата, который сыграет решающее значение.
Перерыв в исследовательской работе
Ни разу со времен Второй мировой войны не было прерывания научных исследований в столь широком диапазоне областей знаний. Вследствие распространения вируса по странам мира в марте были закрыты кампусы многих университетов. В лабораториях приостановили все эксперименты, кроме наиболее важных, полевые работы были отменены, а конференции перешли в виртуальный формат.
Во многих социальных сферах и областях знаний, напрямую не связанных с пандемией, проекты затормозились до минимума. Оказавшись в ситуации внезапной необходимости работать из дома, исследователи осознали, что их жизнь перевернулась, часто возникали проблемы с заботой о семье и ограниченный доступ к таким ресурсам, как библиотеки. Многие студенты также оказались без данных полевых исследований или лабораторных работ, необходимых им для получения научной степени. Прекращение международных поездок значительно затруднило людям поиск работы.
Соблюдение дистанцирования во время пребывания на открытом воздухе помогает снизить передачу вируса.
Особенно сильно пандемия ударила по женщинам, родителям, начинающим исследователям и ученым из исторически не представленных групп [негроидная, монголоидная, австралоидная расы и т. д., этнические меньшинства — прим. перев.], для которых текущая ситуация усиливает факторы, затрудняющие их и без того сложную участь в научной жизни. Опрос 3345 ученых в Бразилии в апреле и мае показал, что темнокожие женщины, а также матери всех национальностей сообщили о наибольшем снижении способности работать за время пандемии, если судить по способности предоставлять исследовательские работы и соблюдать установленные сроки. Как говорит Фернанда Станисуаски, ботаник из Федерального университета Рио-Гранде-ду-Сул в Порто-Алегри, эти результаты, несомненно, можно экстраполировать на другие страны.
Правительства по всему миру отреагировали по-разному: одни оказали финансовую поддержку высшему образованию и наукоемким отраслям. Австралия, например, вложила 1 млрд австралийских долларов в исследования университетов на 2021 год. В Соединенных Штатах, напротив, научные исследования в основном не подпали под план экономической помощи в размере 2,3 трлн долларов США.
К августу многие университетские кампусы в Соединенных Штатах и Европе начали вновь открываться, несмотря на высокий уровень заражения во многих сообществах, часто обусловленный возвращением студентов в кампусы. Другие страны, где наблюдались крупные вспышки, такие как Индия и Бразилия, открыли границы, учреждения и заведения лишь частично.
Тем не менее, и в такое сложное время были светлые события. Даже когда границы закрылись, международное сотрудничество окрепло; исследователи стали более открыто обмениваться данными, и многие публиковали свои работы на серверах препринтов, а большинство издателей сделали свои статьи о COVID-19 бесплатными. Исследовательская культура также сместилась, по крайней мере, временно, с акцентов на продуктивный итог работы к обсуждению более широких вопросов, таких как сохранение баланса между работой и личной жизнью. Синь Сюй, научный сотрудник Оксфордского университета, Великобритания, (изучает международные исследования) полагает, что позитивные изменения, вызванные пандемией, могут сохраниться.
