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.

Не только летучие мыши: исследователи говорят, что многие млекопитающие могут быть хозяевами неизвестных коронавирусов

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.

Рекомбинантные вирусы – это вирусы, требующие чтобы два разных вируса заразили одну и ту же клетку. Полученный в результате вирус может сильно отличаться от своих родителей. Коронавирусы – одно из немногих семейств вирусов, способных к рекомбинации.

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.

Результаты нового исследования показали, что носителями коронавирусов могут быть не только летучие мыши.

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.

Появление новых вариантов коронавирусов – вопрос времени.

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.