КОВИДЕНИЕ: Как снизить тяжесть заболевания?

Авторы: Денис Одиноков, Алексей Чуров, Настя Егорова, Дора Батаева, Миша Батин (http://openlongevity.org)
 
Было бы здорово создать профилактику тяжелой формы COVID-19 — тогда вирус был бы нам не страшен или почти не страшен. В этом обзоре мы предлагаем методы оценки и прогноза тяжести заболевания, а также касаемся самых интересных, на наш взгляд, терапий. Мы также решили включить и другую интересную, во многом совершенно новую, информацию о вирусе.
Наша задача — совместными усилиями и как можно быстрее предложить практические решения и поспособствовать их проверке и внедрению. Мы создаем план действий, дорожную карту, где хотим показать возможные пути научного поиска и способы внедрения наилучшей медицинской практики и организационные решения.
Мы предлагаем первый драфт такого плана и хотим улучшать его, наполняя практическими проектами. Приглашаем специалистов к сотрудничеству, пишите ваши комментарии, предложения, становитесь нашими соавторами и давайте осуществлять совместные проекты в области сохранения жизни.
Что мы знаем про SARS-Cov-2
Ряд отличительных характеристик заболевания COVID-19 (и коронавируса SARS-Cov-2, который его вызывает) делают нынешнюю вспышку инфекции трудно контролируемой:
1          быстро растущее число новых случаев передачи вируса от человека к человеку (так, R0, эпидемиологическая метрика для описания контагиозности или трансмиссивности возбудителей инфекции, COVID-19 на круизном судне "Алмазная принцесса" составляла около 2.28, хотя ряд экспертов оценивает R0 коронавируса в 5.7 [2], что в 4 раза выше, чем R0 сезонных штаммов гриппа);
2          инкубационный период до 14 дней;
3          наличие больных с незначительными симптомами и даже их отсутствием;
4          вирус или его следы могут сохраняться на неживых поверхностях до 9 дней;
5          увеличивающееся количество новых штаммов вируса, информация о которых агрегируются на ресурсе Nextstrain. Сразу отметим, что в отличии от других РНК вирусов с высокой скоростью мутаций, у коронавирусов есть система исправления ошибок, поэтому всё же можно ожидать меньшую, чем, например, у гриппа, изменчивость их популяции;
6          минимальное количество вирионов, необходимое для того, чтобы вызвать заболевание (инфицирующая доза SARS-Cov-2) неизвестно;
7          отсутствие на сегодняшний день вакцины и эффективного лечения.
 
Главная особенность и вместе с тем опасность COVID-19, несмотря на частые случаи бессимптомного течения заболевания, — высокий риск развития осложнений в случае перехода заболевания в тяжелую форму:
1          ОРДС (острый респираторный дистресс-синдром — опасное для жизни воспалительное поражение лёгких);
2          гипервоспалительный синдром и цитокиновый шторм;
3          нарушения со стороны системы кровообращения;
4          возможные осложнения со стороны ЦНС (риски воспалительной демиелинизации и энцефалопатии).
Коронавирусы впервые были обнаружены в 1930-х годах у кур и в 1960-х — у людей, на сегодняшний момент известно 40 их видов, 7 из которых — человеческие, 4 из которых — частая сопутствующая находка во время сезонных ОРВИ.
Следует отметить, что более 70% инфекционных заболеваний людей также встречаются у животных, причем млекопитающие являются носителями более 320 тысяч малоизвестных вирусов.
Любой коронавирус — это сферическая капсула, размером около 80–160 нм, образованная липидным бислоем, мембранными белками и нуклеокапсидом, внутри которой молекула плюс-цепь РНК (то есть непосредственный геном вируса). Снаружи — гликопротеиновая "корона" из шипов, откуда и название. На шипах, хорошо видимых под электронным микроскопом, есть так называемые спайк-белки (S-белки), которые имитируют различные полезные функции в нашем организме (и поэтому плохо распознаются иммунной системой).
У SARS-Cov-2 шипы очень хорошо подходят к ACE2 в наших клетках (ниже мы поясним, что это). Коронавирус проникает в клетку и "оживает": делится и выделяется наружу множеством новых копий, чтобы распространяться дальше.
Аналогичным способом проникновения в клетку пользовался и SARS-Cov, возбудитель атипичной пневмонии (привет из 2002 года). Поэтому и названия у них почти одинаковые. Только новый коронавирус прикрепляется к ACE2 ещё лучше своего предшественника, от чего более заразен (правда, менее фатален).
ACE2 — самый известный сейчас рецептор, используемый вирусом. Но на основании лабораторных исследований и данных математического моделирования предполагается, что есть ещё по крайней мере 4 трансмембранные молекулы, которые SARS-CoV-2 также может использовать для проникновения в клетку:
фурин
GRP78
басигин (CD147)
сиаловые кислоты
 
Так что же такое ACE2?
ACE2 — Angiotensin Converting Enzyme 2 (или ангиотензин-превращающий фермент 2). Он превращает ангиотензин I (который состоит из 10 аминокислот) в ангиотензин 1-9 (то есть откусывает у него одну аминокислоту), а ангиотензин II (в котором 8 аминокислот) — в ангиотензин 1-7 (тоже одну убирает). Самое важное здесь, что ACE2 "портит" Ang II, который отвечает у нас за резкое повышение давления. То есть ACE2 понижает давление после резких скачков. Всё это части важной машинерии, называемой RAAS — нашей базовой системы регуляции давления.
В итоге, когда коронавирус "портит" ACE2, это приводит к избыточному накоплению ангиотензина II и вызывает ОРДС и миокардит.
ACE2 есть на поверхности клеток многих тканей и органов, в том числе на поверхности клеток желудочно-кишечного тракта, дыхательной и мочеполовой систем. Но коронавирус в первую очередь цепляется за рецепторы на поверхности слизистой оболочки носоглотки, а после — за рецепторы в альвеолах лёгких (об этом говорят и клинические признаки развития заболевания
 
Вернёмся к строению и особенностям коронавируса
Размер РНК коронавирусов — около 30 тысяч нуклеотидов, что в три раза больше многих других РНК-вирусов (но и это не рекорд — самая большая РНК у нидовируса планарий, где их 40 тысяч [31]). Для сравнения, геном человека — это более 3 миллиардов пар нуклеотидов, а самый большой из известных геномов принадлежит растению японский вороний глаз Paris japonica — его размер около 150 миллиардов пар нуклеотидов. Размер генома других изученных РНК и ДНК вирусов можно найти на сайтах https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/viruses/ и http://www.virusite.org/.
У коронавируса SARS-Cov-2 есть как минимум 13 генов. Они кодируют множество транскриптов и 29 белков, среди которых можно выделить:
комплекс репликации (удвоения геномной РНК вируса) и транскрипции (промежуточного этапа синтеза белков и прочего);
структурные белки: поверхностный спайк-белок (S), белок оболочки (E), белок нуклеокапсида (N) и мембранный белок (M);
несколько ферментов-протеаз, при помощи которых коронавирус синтезирует себе особые неструктурные белки.
Механизмы репликации вируса пока не изучены (его контролируют по крайней мере 9 различных ферментов-протеаз) и неизвестна активность конкретных ферментов в жизненном цикле SARS-Cov-2. Всё это скорее всего осложнит разработку специфической терапии
По данным эпидемиологических исследований COVID-19 были установлены различные группы пациентов, которые в разной степени подвержены инфекции.
Тяжесть протекания COVID-19 зависит от возраста и пола пациента. Это видно как по январским отчётам из Ухани (на 41–99 пациентах), так и по апрельским из, например, Нью-Йорка. Картина в целом сохраняется.
Конец января, Ухань: свыше 60% тяжелых пациентов — лица в возрасте 50 лет и старше, и опять же свыше 60% тяжелых пациентов — мужчины. Наиболее подвержены инфицированию люди с ослабленной иммунной системой, сердечнососудистыми патологиями и диабетом.
 
Генетика: чем отличаются пациенты?
Чувствительность к инфекции может отличаться в зависимости от строения трансмембранных белков клеток и наличия «защитных» вариантов генов, связанных с патогенезом или распознаванием вируса.
Генетически обусловленная разница строения трансмембранных молекул, включая ACE2 — основной путь проникновения вируса в клетку, может объяснить неоднородный характер течения заболевания у разных людей.
Недавно среди представителей различных рас провели сравнительный анализ нескольких тысяч генетических вариантов (мутаций) рецептора ACE2 — наиболее изученного пути проникновения SARS-CoV-2 в клетку. В итоге «защитных» мутаций установить не удалось, но было отмечено, что у лиц восточноазиатской расы чаще встречаются мутации, связанные с повышенной экспрессией ACE2 в тканях.
Однако в другой работе исследовали около семи тысяч экзомов (частей генома, состоящих из экзонов, кодирующих белки, и поэтому, в большинстве случаев, имеющих бó‎льшую диагностическую ценность) итальянцев и обнаружили несколько уникальных мутаций ACE2, которые, возможно, влияют на разнообразие клинических проявлений COVID-19. Надо сказать, что исследование было проведено не на клинических данных, а с использованием генетической информации здоровых итальянцев из этой базы данных. Поэтому говорить о практическом применении полученных результатов пока рано.
Ещё одно из возможных объяснений различий в тяжести заболевания — это влияние полиморфизма NOS3 на уровень оксида азота. Это биологически активный газ, играющий важную роль во многих физиологических и патофизиологических процессах в организме, включая иммунную систему.
Рецепторы ACE2 концентрируются в легких, в особых клетках, получивших название альвеолоциты II типа (AT2 клетки). В AT2 клетках также отмечается высокая экспрессия генов, регулирующих репликацию вируса, с чем могут быть связаны осложнения со стороны легких.
Интересно, что у некоторых женщин, несмотря на в большинстве однородную инактивацию одной из двух Х хромосом, может наблюдаться гетерогенность между некоторыми клетками некоторых органов — так называемый мозаицизм. И тогда, в случае наличия разных аллелей гена ACE2 на разных Х хромосомах, могут быть различные ACE2-рецепторы в разных клетках лёгких и других органов, что может влиять на течение болезни. То есть, если продукт одного из ACE2-генов менее "устойчив" к вирусу, то второй может увеличить шанс женщины на благоприятный исход болезни. У мужчин, имеющих только одну X хромосому, такого шанса нет.
 
Крупнейший сервис генотипирования 23andMe запустил новое исследование. Цель — найти генетические различия, способные объяснить такой спектр реакций на инфекцию.
Также анализ всех исследований для выявления генетических детерминантов восприимчивости к инфекции и тяжести заболевания ведется на платформе COVID-19 host genetics initiative. Международный проект, коллаборация из 117 (на 15 апреля) лабораторий и компаний, включая крупнейший UK Biobank, российский Genotek и другие организации.
Ключевую роль в протекании COVID-19 играют изменения иммунитета
По данным ещё одного исследования с применением single-cell, инфицированные SARS-CoV-2 клетки с высокой экспрессией ACE2 могут активно взаимодействовать с другими типами клеток в различных тканях (легкие, печень, ЖКТ), включая клетки иммунной системы, например, T-лимфоциты. Инфицированные клетки вызывают приток клеток иммунной системы в очаг воспаления, прежде всего, отмечается активный приток макрофагов.
При инфицировании SARS-CoV-2 и развитии COVID-19 у пациентов наблюдаются значительные изменения со стороны иммунной системы:
При развитии COVID-19 происходит запуск разнообразных иммунных реакций. У пациентов, как правило, наблюдается рост числа лейкоцитов (в особенности у лиц с сопутствующими сердечно-сосудистыми заболеваниями) и снижение уровня лимфоцитов.
По всей видимости, наиболее подвержены инфекции Т-клетки и макрофаги: в тканях, пораженных вирусом, происходит активация макрофагов и нарушается баланс различных типов Т-клеток. Отмечается выброс клетками большого количества цитокинов – медиаторов воспаления. Именно макрофаги при COVID-19, вероятно, играют ведущую роль в развитии так называемого цитокинового шторма.
В тяжелых случаях эти изменения приводят к гипервоспалительному синдрому, который является причиной развития осложнений (включая острый респираторный синдром и полиорганную недостаточность) и истинной причиной высокой смертности от COVID-19.
Кроме того, возможно, не-нейтрализующие антитела могут фасилитировать проникновение вируса в клетку и усугублять течение болезни, как это происходит, например, при лихорадке Денге.
 
Диагностика COVID-19
Диагностические тесты, в том числе применение методики полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией или реакции петлевой изотермической амплификации — отдельный большой вопрос, и в данном обзоре мы его пока не касались. Пока мы сосредоточились на симптомах COVID-19, его клинических проявлениях.
Простейший предварительный тест — способность пациента различать запахи. Показано, что потеря обоняния появляется еще до появления других признаков заражения. Поэтому некоторые врачи рекомендуют тестировать и изолировать людей, которые теряют способность чувствовать запах и вкус, даже если у них нет других симптомов.
Кроме того, возможно, короткая аудиозапись кашля и дыхания, в дополнение к прочим симптомам, поможет в будущем определить, страдает ли человек от COVID-19.
 
Основные симптомы:
клинические проявления острой респираторной инфекции: температура тела выше 37,5 °C и один или более из следующих признаков:
одышка;
насыщение крови кислородом по данным пульсоксиметрии (SpO2) ≤ 95%;
боль в горле;
снижение обоняния и вкуса;
признаки конъюнктивита;
повышение температуры тела (>90%);
кашель (сухой или с небольшим количеством мокроты) в 80 % случаев;
одышка (55%);
утомляемость (44%);
ощущение заложенности в грудной клетке (>20%).
 
Телемедицина
Эпидемия инфекции и введенный в ряде стран обязательный карантин привели к росту числа проектов, связанных с телемедициной и онлайн консультированием.
Например, колумбийский сервис 5vid.co, цель которого — дистанционная диагностика COVID-19. Ребята уже подключили к работе местных медиков. Пока сервис на испанском. Механика простая: вы заполняете несложную анкету о состоянии здоровья, её смотрит врач, который также может пообщаться с вами по видеосвязи. Врач даёт свою трактовку полученных данных.
Сервис запрашивает как и вполне предсказуемые данные, так и очень любопытные. Простые данные:
возраст
пол
регион проживания
история тесного контакте с человеком, у которого тест на COVID-19 был положительный
жалобы (сухой кашель, кашель с мокротой, лихорадка, затруднение дыхание, усталость, боль в мышцах, боль в груди, понос, головная боль, боль в горле, потеря обоняния, потеря чувства вкуса, насморк, тошнота или рвота)
результаты теста на COVID-19
сопутствующие заболевания (диабет, артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, астма, хронические заболевания лёгких, болезни почек, аутоиммунные заболевания, иммунодепрессивные заболевания, онкология, ВИЧ, ожирение или кахексия)
текущая температура тела
курение
статус и причина изоляции (не в изоляции, в связи с недавней международной поездкой, потому что у был близкий контакт с человеком, который подозревается в COVID-19, в принудительном порядке, по причине болезни).
Кроме того, сервис предлагает загрузить видео с изображением указательного пальца, прижатого к объективу камеры в течение 25 секунд (подсветив сзади ярким белым светом). По тому, как оксигемоглобин крови поглощает волны красного и инфракрасного диапазона, можно определить пульс и уровень сатурации крови кислородом.
Интересно отметить, что подобная видеозапись также может быть пригодна для определения скорости пульсовой волны. Оксид азота (который, предположительно, играет важную роль в развитии вирусных инфекций и способен ингибировать цикл репликации коронавируса in vitro, то есть замедлять его размножение) влияет на эластичность сосудов и, тем самым, его концентрация, вероятно, может быть рассчитана, исходя из ожидаемой в определенном возрасте жесткости сосудов в популяции здоровых людей и фактически наблюдаемой скорости пульсовой волны.
 
Есть и ряд других проектов, собирающих данные пациентов онлайн.
IReport-Covid — абсолютно открытая, но анонимизированная база данных, собранная на блокчейне. Любой человек, с ковидом или без, с симптомами или без, может внести свои данные и затем делать новые записи (система привязывается к вашему браузеру или девайсу), если клиническая картина изменилась. Кстати, пользователю важно понимать, что так как хеш данных сохраняется в сети блокчейн, то удалить или отредактировать внесённую запись нельзя. В целом, преимущества блокчейна для такого проекта не очевидны. Собирают базовые показатели:
Возраст
Пол
Страна + Регион
Симптомы (да/нет и продолжительность): температура, кашель, тяжесть дыхания, усталость, боль в горле.
Был ли тест на ковид. Если да, то результат, дата и место проведения теста
Была ли оказана медицинская помощь и где
Изоляция (да/нет, причина, продолжительность)
Об образе жизни, принимаемых препаратах и результатах анализов не спрашивают, рекомендации система тоже не заточена давать.
 
COVID Symptom Tracker — ещё одна база данных, собирают симптомы. Но чуть менее открытая: доступ получат только указанные на сайте научные институты, включая King's College в Лондоне, кому и принадлежит проект. И данные собирают только среди англичан. Вероятно, можно получить доступ по запросу, так как проект в любом случае некоммерческий, и такая закрытость скорее объясняется всеобщей истерией по поводу защиты медицинских данных.
 
Кстати, о защите данных. Statice абсолютно бесплатно предлагает свой софт для анонимизации медицинских данных в поддержку любых исследований и разработок диагностики, терапии и просто лучшего понимания COVID-19.
 
Лондонский трэкер симптомов, кстати — это часть проекта, изучающего близнецов — их и на COVID-19 будут тестировать бесплатно. Интересно будет посмотреть, что найдут на уровне генетики.
 
Само же мобильное приложение доступно и бесплатно для всех на территории UK (и только для них). Данные спрашивают обычные: есть/нет ковида, наличие стандартных симптомов, чем лечитесь, сидите ли на изоляции. Хорошо, что спрашивают и предысторию: что обычно принимаете, наличие сопутствующих заболеваний и вредных привычек, известных как риск-факторы для тяжелой формы болезни.
 
Канадское правительство также разработало свой опросник, но цель немного другая — подобрать гражданину тип изоляции. Вопросы касаются симптомов, группы риска по здоровью и возрасту, контактировал ли с больными или с теми, кто контактировал с больными, выезжал ли из Канады в последние 14 дней.
 
Правительство Сингапура также создали сайт для проверки симптомов COVID-19 — Singapore COVID-19 Symptom Checker.
 
Кстати, Сингапур известен тем, что первыми ввёл мобильное приложение для отслеживания близких контактов с носителем вируса в течение последних 14 дней и информирующее пользователей о рисках заражения. Называется оно TraceTogether. Есть и другие попытки использования блютуз-сканирования для той же цели: PrivateTracer, ContactTracer, Mepidemics.
 
К цифровым сервисам можно отнести и просто дневники здоровья, заточенные под ковид. Например, Patient Sphere: просто ведёте дневник, результаты можно перекинуть себе отчётом на почту и затем послать лечащему врачу. Никакой информации о том, будут ли разработчики как-то систематизировать и обрабатывать данные, найти пока не удалось.
 
Как выявить пациентов из группы риска?
Оценка иммунного статуса
Для снижения летальности, необходимо тестирование пациентов с целью выявления лиц с высоким риском развития осложнений. На сегодняшний день это уже возможно осуществить с применением относительно простых лабораторных тестов, которые позволяют выявить пациентов с ослабленной иммунной системой и хроническими заболеваниями.
 
Прогностические критерии COVID-19 для оценки тяжести заболевания.
- Общие критерии
Индекс массы тела
Национальность (возможно)
Температура тела
Возраст
Пол
Артериальное давление
Вариабельность сердечных ритмов
Спирометрия (возможно)
- Вредные привычки
Курение
- Наличие сопутствующих патологий
Сердечно-сосудистые патологии
Диабет
Гипертония
Хроническая обструктивная болезнь легких
Хроническая болезнь почек
Рак
- Маркеры воспаления
Увеличен C-реактивный белок
Повышен уровень ферритина
Увеличение СОЭ
- Показатели иммунного статуса
Лейкоцитоз
Нейтрофилия
Рост соотношения нейтрофилы/лимфоциты (NLR)
Тромбоцитопения
Эозинопения [59]
Лимфопения
Снижение числа Т-клеток
Повышен уровень интерферонов: IFN-α и IFN-β
Повышен уровень цитокинов: IL-1β, IL-6, TNF-α
- Биохимические маркеры
Повышенный тропонин
Повышенный D-димер
Умеренное увеличение печеночных ферментов: АЛТ (Аланинаминотрансфераза) и АСТ (аспартатаминотрансфераза)
Увеличение уровня лактатдегидрогеназы
Гипокалиемия 
Гипоальбуминемия 
Повышенная мочевина
- Радиология
Двустороннее мультилобарное помутнение по типу "матового стекла" на КТ снимке
 
Тестовая панель позволяет прогнозировать развитие тяжелой формы COVID-19 и проводить оценку на наличие гипервоспалительного синдрома с использованием таких относительно простых лабораторных тестов, как повышение уровня ферритина, снижение уровня тромбоцитов, скорость оседания эритроцитов и др.
 
Искусственный интеллект в помощь
В исследовании с применением методов машинного обучения  было предложено оценивать риск развития тяжелых осложнений при COVID-19 на основании следующих критериев:
Пол
Возраст
Миалгия (боли в мышцах)
Температура тела
Умеренное увеличение уровня фермента аланинаминотрансферазы печени (АЛТ);
Гемоглобин
Ионы натрия
Ионы калия
Число лимфоцитов
Креатинин
Число лейкоцитов.
 
Несколько математических моделей, построенных на основе этих критериев, смогли спрогнозировать риск развития ОРДС с точностью в пределах 70–80%. Однако это только предварительные данные, полученные на небольшой выборке с участием чуть более 50 пациентов.
Кроме того, важным предиктором плохого прогноза может быть низкий уровень эозинофилов и высокий уровень IL-6 (способный с высокой точностью предсказать риск развития ОРДС).
Важно отметить, что все разработанные на момент написания данной статьи модели прогнозирования и диагностики инфекции оцениваются как имеющие высокий риск предвзятости из-за не репрезентативного отбора пациентов, высокого риска переобучения модели (overfitting) и прочих причин. Пока удобных публичных калькуляторов оценки рисков нет, и мы просто учитываем, что такие показатели могут иметь прогностическую ценность.
Кроме диагностики, машинное обучение также используется специализированными поисковыми системами для помощи поиска релевантной информации в научных публикациях и их препринтах о COVID-19 и SARS-Cov-2:
 
https://covidex.ai (создан на основе данных CORD-19)
https://covid19.mendel.ai (создан на основе данных CORD-19)
https://ds-covid19.res.ibm.com/ (создан на основе данных CORD-19)
https://covid19.askmiso.com (создан независимо)
 
COVID-19 Open Research Dataset (CORD-19) насчитывает более 50 тысяч статей, собранных благодаря работе Инициативы Чан Цукерберг совместно с институтом искусственного интеллекта им. Аллена, медицинской библиотекой национального института здравоохранения, центром безопасности и новых технологий университета Джорджтаун, и Microsoft Research в координации с департаментом Белого Дома в области политики науки и техники. Этот датасет дает возможность мировому исследовательскому сообществу, включая проект Kaggle, получить доступ к данным и применить достижения в области обработки естественного языка и других методов машинного обучения с целью получения новых знаний о COVID-19 и SARS-Cov-2.
 
Перспективы терапии COVID-19
Анализ иммунного статуса и оценка содержания субпопуляций клеток могут быть полезны при ранней диагностике и выборе стратегии терапии COVID-19.
Терапевтические подходы могут включать применение:
стероидов,
иммуноглобулинов внутривенно,
селективную блокаду цитокинов (например, анакинра или тоцилизумаб),
ингибиторов JAK-сигнального пути,
альфа-адреноблокаторов,
антагонистов лейкотриеновых рецепторов, предотвращающих развитие фиброза лёгких (например, монтелукаст, который также обладает некоторой противовирусной активностью в отношении вируса Зика).
 
Перепрофилирование существующих препаратов
Гидроксихлорохин
По предварительным данным, полученным при участии более 6 тысяч специалистов в 30 странах, некоторую эффективность показывает лечение пневмонии COVID-19 лекарством от малярии, получившем название гидроксихлорохин («Плаквенил»).
На данный момент предложено несколько механизмов действия хлорохина:
изменение pH в эндосомах клеток;
увеличение внутриклеточной концентрации ионов цинка;
снижение IL-6 : было показано, что гидроксихлорохин может применяться в терапии хронических иммуновоспалительных заболеваний и снижать уровень IL-6 и может быть полезным в контроле цитокинового шторма.
Однако, в препринте недавно проведенного китайского РКИ гидроксихлорохин не показал особой эффективности в лечение COVID-19, хотя и незначительно облегчил клинические симптомы заболевания. Более того, в редакторской версии другого исследования, охватывающего более 60 пациентов, авторы делают еще более негативный вывод о применении данного препарата: назначение гидроксихлорохина ассоциировалось с повышенной потребностью в дыхательной поддержки пациентов и не было замечено никаких клинических показателей или уменьшения летальности.
 
Азитромицин
Азитромицин (антибиотик, противовоспалительное средство, которое уменьшает нейтрофильную инфильтрацию легких, и потенциальный сенолитик) может эффективно дополнять противовирусную терапию против COVID-19.
Будучи потенциальным сенолитиком, он избирательно уничтожает состарившиеся и неправильно функционирующие клетки, в том числе клетки, секретирующие большое количество провоспалительных цитокинов. Азитромицин, таким образом снижает уровень воспаления, и может препятствовать возникновению патологических последствий, вызванных вирусной инфекцией.
Недавно проведенное клиническое исследование французских ученых, проведенное на малой выборке пациентов и c рядом других небрежностей, показало, что комплексная терапия гидроксихлорохином и азитромицином эффективна в лечении COVID-19. По другим данным азитромицин может останавливать фиброз, а также снижать уровень IL1-beta и IL-6.
Существенным недостатком такой терапии является высокий риск развития сердечной аритмии, так как оба препарата способствуют развитию гипокалиемии и синдрома удлинения QT интервала, что несет риск развития осложнений у пациентов с заболеваниями сердца. Результаты РКИ второй фазы (Cloro-Covid-19 Study) не рекомендуют продолжать лечение более 10 дней и предупреждают о возможном летальном исходе применения данной комбинации лекарств. Обязательный мониторинг ЭКГ, в том числе с помощью портативных устройств AliveCor, может снизить риски осложнений сердечно-сосудистой системы, вызванные фармакотерапией больных COVID-19.
 
Доксициклин
Есть и другой антибиотик, также являющийся и возможным сенолитиком — доксициклин. Он хорошо зарекомендовал себя как противовирусное средство при некоторых инфекциях, а также обладает противовоспалительным и антифиброзным действием. Доксициклин может снижать уровень медиаторов воспаления IL-6 и TNF. Он может применяться при лечении хронической обструктивной болезни легких и в целом способен улучшать функцию дыхательной системы при некоторых патологиях.
Доксициклин, возможно, может уменьшить риски развития фиброза при механических травмах, возникающих у пациентов на искусственной вентиляции легких, а также гипотетически снижать вирусную нагрузку.
С другой стороны, доксициклин, будучи хелатом, "ворует" ионы цинка. А как известно, именно повышение концентрации цинка внутри клетки с помощью гидроксихлорохина, вероятно, нарушает механизм репликации вируса. Поэтому целесообразность комбинации доксициклина с другими препаратами должна быть подтверждена лабораторно, а затем и в клинических исследованиях.
 
Оксид азота, Виагра
Эффективность использования как газообразного оксида азота, так и препаратов, способствующих его высвобождению, (силденафил, торговое название "Виагра"), сейчас проходят клинические испытания против COVID-19.
Впрочем, несмотря на то, что оксид азота, к примеру, обладает противовирусной активностью против вируса гриппа А in vitro (в пробирке), на мышах он уже не сработает. Более того, у пациентов с ОРДС он не снижает смертность, согласно данным мета-исследования.
 
Niclosamide и Nitazoxanide
Компания Gero с помощью предсказательных алгоритмов на основе машинного обучения выявила группу терапевтических субстанций, перспективных для дальнейших исследований фармакотерапии коронавируса. Среди них есть как существующие лекарственные средства, так и экспериментальные препараты. Два лекарства из списка, предложенных ИИ — Niclosamide и Nitazoxanide — уже рекомендованы для экспериментального лечения пациентов с коронавирусной инфекцией во Франции, Niclosamide также и в Сингапуре.
 
Амброксола гидрохлорид
Исследователи из школы фундаментальных медицинских наук Пекинского университета также использовали машинное обучение для скрининга 2 674 одобренных лекарств и 1 500 традиционных китайских лекарств. В качестве потенциального способа лечения они определили раствор гидрохлорида амброксола для перорального применения.
 
Разработка новых препаратов
 
APN01, APEIRON Biologics
Активно ведется разработка новых подходов к терапии COVID-19. Компания APEIRON Biologics начала вторую фазу клинических испытаний препарата APN01 — рекомбинантного растворимого ангиотензинпревращающего фермента 2 человека (того самого ACE2).
 
APN01 связывает вирус, препятствуя его прикреплению к клетке хозяина, защищая клетки и ткани от инфицирования и дальнейшего повреждения. Препарат был разработан специально для терапии острого повреждения легких, ОРДС и легочной артериальной гипертензии и может быть чрезвычайно полезен для профилактики осложнений COVID-19.
 
HTCC, Польша
Польский препарат HTCC, синтезированный на основе катионно модифицированного хитозана, взаимодействует с S-белком SARS-Cov-2 и блокирует взаимодействие вируса с рецепторами клетки-мишени. Препарат активен в отношении различных коронавирусов. Однако поскольку на животных он пока не испытывался, а только на культуре тканей эпителия дыхательных путей человека, разработка займет много времени.
 
α-кетоамид, Германия
Исследователи из Германии и Китая применили оригинальный подход к селективному блокированию коронавируса SARS-Cov-2. Ученые недавно испытали модификацию ранее разработанного соединения (на основе α-кетоамида) и показали, что оно может быть ингибитором одной из ключевых протеаз вируса — Mpro, необходимой для функционирования SARS-Cov-2 в клетках.
Препарат показал свою высокую специфичность и активность in vitro на модели линии клеток человека. Кроме того, при введении вещества мышам подкожно оказалось, что метаболизм вещества идет активно и в легких. Принимая во внимание специфичность соединения и особенности его метаболизма, авторы предполагают, что вещество представляет интерес в разработке противовирусного средства. По словам авторов, вещество может вводиться как подкожно, так и интраназально.
 
Поиск препаратов наподобие статинов
Другим интересным, но недостаточно изученным, направлением является поиск препаратов, нарушающих синтез и транспорт липидов вирусной оболочки [105]. Например, статины ингибируют 3-гидрокси-3-метилглютарил-коэнзим А (HMG-CoA) редуктазу и тем самым могут препятствовать репликации in vitro многих вирусов и бактерий, таких как вирус лихорадки Западного Нила, вирус лихорадки Денге, вирус томата TBSV, хламидии, золотистый стафилококк, пневмококк, микобактерии туберкулеза, клебсиелла, кишечная палочка, риккетсии.
Однако следует отметить, что применение статинов, независимо от их влияния на цикл репликации вируса, возможно, способно оказывать как положительное [106] (через ингибирование провоспалительных путей), так и отрицательное влияние на исход заболевания (по причине снижения холестерина в крови).
 
БАДы
 
Мелатонин
Пока не разработана специфическая терапия против нового коронавируса, ряд исследователей обращает внимание на эффективность биологически-активных веществ широкого спектра действия. Так, по мнению Shneider и соавторов, терапевтический эффект при COVID-19 может оказывать мелатонин. Этот гормон защищает клетки от запрограммированной клеточной гибели, ингибирует инфламмасомы и снижает уровень воспаления. Мелатонин может быть полезен в комплексной терапии COVID-19 для снижения риска появления тяжелых осложнений. Однако в эксперименте на мышах ингибирование инфламмасом NLRP3 на ранней стадии инфекции увеличивало их смертность, тогда как на пике инфекции, наоборот, давало защитный эффект.
 
β-гидроксибутират
Другой добавкой, ингибирующей инфламмасомы NLRP3 и интересной для исследований, является гидроксимасляная кислота (β-гидроксибутират) и ее производные.
 
Цинк и витамин D3
Возможно, полезными средствами при COVID-19 могут быть некоторые нутриенты (витамины и микроэлементы), например, цинк и витамин D3. Эффективность цинка и витамина D3 была показана при ослаблении симптомов при простуде и гриппе, а также при коронавирсуных инфекциях у некоторых животных. Также дефицит витамина D3 наблюдался у 90% пациентов с ОРДС.
С другой стороны, есть исследования, которые не смогли подтвердить позитивное влияние больших доз витамина D3 на развитие инфекции. Возможно, при COVID-19 эти средства все же будут эффективны при проведении комплексной терапии. Для подтверждения этих данных необходимо проведение полноценных клинических исследований.
 
Селен и ацетилцистеин
Влияние профилактического приема добавок селена и ацетилцистеина на течение болезни в случае инфицирования также требует дополнительных исследований.
 
Кверцетин
Противовирусной активностью может обладать растительный флавоноид кверцетин. Недавнее исследование с применением молекулярного докинга (это такой метод молекулярного моделирования) показало, что кверцетин может связываться с S-белком коронавируса и снижать взаимодействие SARS-Cov-2 со своим рецептором ACE2 на клетках.
 
Таксифолин
Другой in silico скрининг, охватывающий более 600 миллионов веществ, также указал на возможную связь родственного кверцетину флаваноида — дигидрокверцетина («Таксифолин») с белками коронавируса.
 
Вакцины
На начало апреля 2020 года зарегистрировано 78 кандидатов на вакцину, для 5 из которых начаты клинические испытания. Обнадеживающие результаты были продемонстрированы на экспериментальных моделях животных: по данным на 1 апреля 2020, исследователи из Питтсбурга успешно испытали кандидатную вакцину против COVID-19.
Кроме того, in silico скрининг позволил предсказать более 60 пептидов с высоким иммунногенным потенциалом — они могут помочь в поиске кандидатов для дальнейших исследований и разработки вакцин.
 
Распределённые вычисления
Folding@Home
Набирает популярность создание сетей для организации распределенных вычислений. Хороший пример — это проект Стэнфордского университета Folding@Home, стартовавший ещё в 2000 году и сейчас также включившийся в борьбу с COVID-19. Сеть проводит вычисления одновременно по нескольким направлениям, в том числе:
 
Поиск потенциальных мишеней для перспективных лекарственных субстанций;
Исследования комплекса связывающего домена рецептора SARS-CoV-2 с рецептором ACE2 человека.
Благодаря всемирному интересу к эпидемии, проект очень вырос. Уже месяц назад, в середине марта его возможности были сопоставимы с суммарной мощностью семи лучших суперкомпьютеров мира вместе взятых. 12 апреля Folding@Home стал первой в мире exaFLOP вычислительной системой (то есть способной производить квинтиллион, миллиард миллиардов, вычислений в секунду). Кстати, в 2017 году пальму первенства в мощности распределённых вычислений держал Биткоин.
Rosetta@Home
Другой пример — аппаратная платформа BOINC, на базе которой функционирует проект Вашингтонского университета Rosetta@Home. Здесь немного другой фокус: на моделировании структуры ряда белков, связанных с жизненным циклом коронавируса.
Quarantine@Home
Особо хочется отметить специализированный проект Quarantine@Home, использующий распределенные вычисления и программы пакета Autodock для автоматизированного скрининга малых молекул против коронавирусных белков SARS-Cov-2.
DreamLab
Другой проект, DreamLab от Vodafone, использует мощности мобильных телефонов для похожей цели. Приложение доступно для пользователей Андроид и iPhone и автоматически запускает вычисления при полной зарядке батареи в разрешенный период времени (например, ночью).
Вычисления, проводимые на базе Folding@Home, Rosetta@Home, Quarantine@Home и DreamLab помогают в быстром поиске молекул-кандидатов, необходимых в разработке перспективных противовирусных препаратов и вакцин.
В будущем, применение таких платформ может стать эффективным средством для быстрого ответа на новые угрозы.
 
Дальнейшие исследования
Естественно, достоверность всех утверждений об эффективности и безопасности терапий против COVID-19 необходимо проверить в клинических исследованиях. Помимо этого, было бы крайне важно организовать исследования профилактики тяжести течения COVID-19. То есть ответить на вопрос: можно ли перевести человека с потенциально тяжелой формой заболевания в группу более легких пациентов?
Учитывая масштабы пандемии и высокие риски возникновения подобных вызовов в будущем, необходима идентификация молекулярных механизмов развития COVID-19. Особенно — механизмов возраст-зависимого ответа на коронавирусную инфекцию.
Эффективной мерой представляется создание платформы для борьбы с COVID-19, содержащей информацию о средствах диагностики, профилактики и терапии. Такая платформа может включать информацию о генах, ассоциированных с ответом на коронавирусную инфекцию, с возраст-зависимой экспрессией, а также информацию о дифференциально экспрессирующихся генах в зараженных COVID-19 клетках.
Следующим шагом может стать применение высокопроизводительных технологий молекулярного анализа и методов машинного обучения для поиска и тестирования субстанций-кандидатов для разработки новых фармакотерапевтических подходов.
Кроме того, необходимо обеспечить не только сбор, но и беспрепятственный доступ к анонимизированным медицинским данным для всех учёных.
 
Наши дальнейшие шаги
Мы приглашаем заинтересованных в сотрудничестве к:
1 созданию открытой платформы для осуществления проектов по снижению последствий COVID-19;
2 биоинформатическому поиску молекулярных путей, ассоциированных с тяжестью COVID-19;
3 внедрению диагностики потенциальной степени тяжести COVID-19 в клиническую практику;
4 разработке дизайна клинического исследования терапии плазмаферезом;
5 организации наблюдательных исследований факторов риска COVID-19.
Еще раз приглашаем всех к сотрудничеству. Если вы напишите не менее листа по заданной проблематике, и текст нас устроит, мы возьмем вас в соавторы. Приходите работать с нами.