Журнал Science на прошлой неделе назвал одним из научных прорывов 2021 года разработку лекарств от ковида. Среди них есть препарат от компании Merck & Co, который уже одобрили медицинские регуляторы США — для лечения легкой формы болезни.
Однако не все вирусологи считают это лекарство научным прорывом — более того, они призывают еще раз подумать о том, стоит ли его применять. Рассказываем, что такое «катастрофа ошибок», посредством которой таблетка от Merck & Co должна убивать вирус, и почему критики считают настоящей ошибкой ее одобрение, а катастрофой — возможные последствия этого решения.
Самый простой способ победить коронавирус в организме — не дать ему заражать новые клетки. Именно так работали самые эффективные до недавних пор препараты от коронавируса: коктейли моноклональных антител от Regeneron и Eli Lilly. Но вирус быстро меняется, и больше они не работают.
Более универсальным лечением была бы блокировка какого-нибудь важного фермента, чтобы вирус не мог размножаться внутри клеток или выходить из них наружу. Такой препарат не зависел бы от появления новых вариантов с измененными белками на поверхности и дольше оставался эффективным. Именно так действуют большинство противовирусных лекарств — в том числе и паксловид, новая таблетка от компании Pfizer, которую тоже одобрила FDA и похвалила редакция Science, без каких бы то ни было протестов со стороны вирусологов.
Со временем вирусы мутируют и приобретают устойчивость и к таким препаратам. Поэтому в 1999-м году, размышляя о проблеме лечения другой вирусной инфекции, ВИЧ, американские ученые подумали: а что, если не включаться в гонку вооружений с вирусом, а наоборот, возглавить его мутагенез?
Сколько можно ошибаться
ВИЧ мутирует невероятно быстро — настолько, что мы со своими лекарствами и вакцинами за ним не успеваем (об этом подробнее в тексте «Без вакцины»). Но и сам он, заметили ученые, часто не успевает угнаться за изменениями в собственном геноме — по крайней мере, многие его частицы в крови зараженных людей исковерканы мутагенезом так сильно, что стали нежизнеспособны. Сегодня принято считать, что такое происходит из-за того, что он пробивает «потолок» мутаций и начинает производить настолько деформированные белки, что ни копировать геном, ни заражать новые клетки больше не получается.
Об этом потолке впервые заговорил немецкий физхимик Манфред Эйген в 1971 году. Он заметил, что в каждой биологической популяции идут два противонаправленных процесса. С одной стороны, исходная генетическая информация постоянно теряется — потому что живые системы копируют ее с ошибками. С другой стороны, естественный отбор ее поддерживает — потому что «нейтральные мутанты» (то есть те, кто не существенно отличаются от своих прародителей) все еще являются представителями «наиболее приспособленных» особей. Но если первый процесс идет слишком быстро, популяция приближается к «порогу ошибок» (error threshold), следом за которым происходит «катастрофа ошибок» (error catastrophe) — память об исходной информации пропадает и популяция гибнет.
Американские исследователи, которые работали с ВИЧ, решили изменить вирус до неузнаваемости. Для этого они добавляли в клетки «испорченные» аналоги нуклеотидов — стройматериалов для нуклеиновых кислот. Эти аналоги отличались от оригиналов всего одной химической группой, поэтому фермент, который копирует вирусный геном (в случае ВИЧ это обратная транскриптаза, которая строит ДНК на матрице РНК), не замечал подмены и встраивал их в генетический текст вируса наравне с остальными. Но когда собранный с участием таких нуклеотидных аналогов вирус пытается снять с себя новую копию, у него начинаются проблемы: «хвосты» на испорченных «буквах» вынуждают все ту же транскриптазу подбирать к ним неправильные пары: напротив модифицированного цитозина фермент пристраивает не гуанин, как обычно, а аденин. Так в вирусном геноме появляются избыточные мутации.
Тогда ученые добились своего — после добавления испорченных нуклеотидов вирусы стали стремительно пропадать из клеточной культуры. Метод назвали летальным мутагенезом. А когда подсчитали, сколько мутаций накапливает вирус перед тем, как сломаться, увидели, что их не так уж много — всего около 18 на весь геном. Из чего исследователи заключили, что естественная скорость мутагенеза у ВИЧ сама по себе настолько велика, что он и без вмешательства извне балансирует на грани катастрофы ошибок, о которой говорил Эйген.
Сейчас считается, что это справедливо не только для ВИЧ. Поскольку РНК-полимеразы хуже исправляют ошибки копирования, чем ДНК-полимеразы, то может оказаться, что на пороге катастрофы держатся все РНК-вирусы. В том числе и SARS-CoV-2.
По грани катастрофы
Когда выяснилось, что можно заставить вирус летально мутировать, уже существовало лекарство, которое так, собственно, и действовало — просто никто об этом не знал. Им был рибавирин — противовирусный препарат, который с 1980-х годов врачи выписывают, например, против респираторно-синцитиального вируса и гепатита С. Как именно он с ними справлялся, точно известно не было — предполагали, что он может блокировать разные ферменты, участвующие в построении вирусной РНК. Но позже стало понятно, что рибавирин работает в том числе и как мутаген, увеличивая генетическое разнообразие вирусных частиц в организме пациента.
Затем похожий эффект обнаружили и у еще одного вещества — фавипиравира. Разработчики, опять же, задумывали его как блокатор РНК-полимеразы, но сейчас показано, что и он подстегивает вирусный мутагенез.
А вот от самого ВИЧ такого рода таблетку так и не сделали. Те, кто было задумался о ее создании, забеспокоились о том, не подыграют ли вирусу, подстегнув его мутагенез. Мы ведь не знаем, где у ВИЧ на самом деле «потолок ошибок» — в эксперименте можно судить о том, что он пройден, только после того, как вирус уничтожен. И на практике может получиться так, что таблетка не дотянет вирус до этого порога, и мы просто поможем вирусу мутировать и приобрести новые свойства вместо того, чтобы избавиться от него насовсем.
Постоянно увеличивать концентрацию «целебного» мутагена в организме тоже рискованно — могут пострадать клетки хозяина. У нуклеотидов, входящих в состав РНК и ДНК, есть общие предшественники. И лекарство, предназначенное для порчи вирусной РНК, может превратиться в аналог ДНК-нуклеотида — и начнет ускорять мутагенез уже в геноме человека. И хотя такие лекарства вроде бы не вредят здоровью взрослых людей, у их потомства могут возникнуть разные дефекты развития. Поэтому препараты-мутагены не выписывают ни беременным, ни тем, кто планирует беременность.
Когда в 2020 году лекарство на базе фавипиравира начали использовать против коронавируса в России (несмотря на сомнения ученых в его эффективности), отечественные вирусологи заподозрили, что и он сможет ускорить появление новых вариантов коронавируса. А когда Merck & Co объявила об успешных испытаниях своего молнупиравира — который тоже использует в качестве оружия нуклеотидный аналог, β-d-N4-гидроксицитидин — тревожиться о том же начали уже не только в России: причем ученые не стали ограничиваться научной периодикой, а бросились писать колонки в Forbes и Washington Post и слать открытые письма американским чиновникам.
Сегодня молнупиравир вызывает те же опасения у экспертов, что и гипотетическая таблетка от ВИЧ, разработкой которой так никто всерьез и не занялся. Раз мы не знаем наверняка, где граница между концентрациями лекарства, которые губят вирус, и теми, что увеличивают его генетическое разнообразие, мы легко можем до этой границы не дотянуть. И некоторые данные, отмечают критики, указывают на то, что рекомендованная производителем доза молнупиравира может привести как к одному, так и другому результату. Например, в течение первых дней лечения в каждой группе участников клинических испытаний, какую бы дозу они не получали, находился хотя бы один человек с вирусной РНК в носоглотке. Это значит, что в некоторых случаях, независимо от дозировки, вирусу удается не потерять свою патогенную самость.
Кроме того, продолжают критики, поддерживать рекомендуемую концентрацию препарата получится далеко не у всех пациентов. Молнупиравир предлагают выписывать тем, кто сдал положительный тест на коронавирус, но еще не заболел ковидом в тяжелой форме. Это означает, что люди будут принимать лекарство дома, без контроля врачей, и легко могут прервать курс лечения, почувствовав себя лучше. А у кого-то, кто продолжит дисциплинированно следовать рекомендациям, ковид может вызвать диарею и рвоту, и те помешают лекарству всасываться, тем самым снизив фактическую дозу в крови. И все эти колебания могут наложиться на момент, когда вируса в организме больше всего (люди обычно делают тест, как только замечают симптомы, а это время совпадает с пиком вирусной нагрузки). А значит, под действие мутагена попадет большое количество вирусных геномов, создавая генетически разнообразную популяцию, из которой иммунная система отберет самых стойких.
Что происходит дальше: новые варианты коронавируса становятся устойчивыми к старым лекарствам и антителам (мы находимся здесь), мы начинаем принимать молнупиравир, чтобы справиться с обновившейся инфекцией — и некоторые из нас по беспечности или неудачному стечению обстоятельств становятся «бэтменами» — инкубаторами для новых вариантов. Это «опасность для всей популяции людей», пишет американский вирусолог Уильям Хэзелтайн в своей колонке для Forbes — и добавляет, что под конец второго года пандемии «это последнее, что нам нужно».
Вращайте барабан
Молнупиравир, естественно, не первое на рынке лекарство, действующее вещество которого — нуклеотидный аналог. Но это первый препарат, который создан, чтобы работать именно через летальный мутагенез. Рибавирин и фавипиравир, судя по всему, угнетают размножение вируса несколькими способами, мутагенез среди них, возможно, даже не самый значительный. У молнупиравира же, судя по молекулярным исследованиям, мутагенное свойство — основное.
До этого мы не знали, замечают критики, насколько хорошо препараты, которые действуют через мутагенез, справляются с вирусами. Теперь знаем: не очень хорошо. Предварительные данные клинических испытаний говорили о том, что молнупиравир предотвращает тяжелое течение болезни (такое, при котором нужна госпитализация) в половине случаев. Позже, когда исследователи обработали данные полностью, оказалось, что риск тяжелого ковида снижается всего на 30 процентов. Для сравнения — антикоронавирусный препарат от Pfizer, паксловид, снижает тот же самый риск на 89 процентов. И это только усложняет дилемму, которая встает перед регулятором: стоит ли рисковать здоровьем всего населения страны (или даже планеты), ради того чтобы помочь каждому третьему больному выздороветь поскорее?
Когда дело дошло до голосования экспертной комиссии американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), мнения ее членов разделились: 13 выступили «за», 10 «против». Молнупиравир одобрили с минимальным перевесом голосов и целым списком предосторожностей. Регулятор обязал Merck & Co разобраться с настоящей эффективностью препарата и следить за появлением новых опасных вариантов коронавируса — как в генетических базах, так и в организме конкретных пациентов. Кроме того, препарат предполагается прописывать не всем зараженным коронавирусом, а только тем, кто находится в группе риска для развития тяжелой формы ковида и кому недоступны другие лекарства (читай: паксловид).
Это не первое компромиссное решение FDA в 2021 году. Летом они уже одобрили препарат с неочевидной эффективностью — адуканумаб от болезни Альцгеймера. Там, конечно, аргументы против были совсем другими и касались судьбы непосредственно пациентов с Альцгеймером, а не всего человечества. За это и другие неочевидные решения недавно ушедшую со своего поста главу FDA журнал Nature назвал одним из антигероев 2021 года.
Окажется ли молнупиравир действительно так опасен, как его малюют, предсказать пока невозможно. Представители Merck & Co в ответ на критику говорят, что не находили в своих пациентах новых вариантов коронавируса, которые могли бы вызвать беспокойство ВОЗ. Тем не менее, в отчете экспертов FDA есть упоминания отдельных мутаций, которые возникали в вирусной популяции на фоне лечения молнупиравиром. Некоторые из них затрагивают спайк-белок и уже неплохо нам известны благодаря преуспевшим вариантам SARS-CoV-2 — например, «Эрик» (E484K, встречается у гамма- и бета-варианта) и «Пух» (P681H, встречается у альфы).
В то же время, предшественники молнупиравира никаких монстров до сих пор не породили (или же нам о них неизвестно). Может быть, дело в том, что рибавирин применяли против других вирусов и в сочетании с другими препаратами. А фавипиравир до недавнего времени был одобрен лишь в Японии для лечения гриппа, устойчивого к другим лекарствам. Широко его начали использовать только во время пандемии ковида, и только в некоторых странах — например, в России. И за год с лишним его применения российские вирусологи пока не уличили его в «разработке» особенно опасных мутантов — и даже разновидность дельты, волна заражений которой прокатилась по стране летом 2021-го (о ней в нашем тексте «Наследники и смутьян»), кажется, не слишком сильно отличается от всех прочих.
Но охват молнупиравира, судя по всему, будет намного больше. Его одобрили не только в США, но еще и в Великобритании, Дании и Индии, предварительно согласилось его одобрить и Европейское Медицинское Агентство. Merck & Co уже заготовила 10 миллионов пачек и планирует произвести намного больше в 2022 году. Поэтому естественный эксперимент, который покажет, действительно ли молнупиравир стабильно доводит коронавирус до катастрофы ошибок, только начинается.
Для того, чтобы сбылся тревожащий вирусологов сценарий, достаточно ровно одной осечки — и ровно одного «бэтмена» с ослабленным иммунитетом и недостаточной концентрацией мутагена в крови, который взрастит новый, особенно успешный вариант коронавируса. И стоит признать, на многомиллионой выборке эта осечка не кажется такой уж и невозможной.
Автор: Полина Лосева