Моделювання епідемії в Україні, авіаносець та штами – огляд наукових статей про коронавірус

В науковому огляді Тижня ми поговоримо про моделювання епідемії в Україні, про поширення вірусу серед молодих людей на прикладі американського авіаносця, а також про різницю між штамами вірусів.

 

Як моделюють поширення коронавірусу в Україні

 

На початку осені Тиждень поговорив із доктором фізико-математичних наук Ігорем Бровченком про те, як в НАНУ передбачають кількість інфікованих коронавірусом в Україні. Він згадував математичну модель, побудовану його групою. І 12 листопада в журналі Scientific Reports вийшов детальний опис цієї моделі. Автори статті, окрім самого Ігоря Бровченко –  наукові співробітники Університету Сассексу Юлія Киричко та Констянтин Блюсс.

 

 

В моделі науковців населення країни ділиться на кілька груп: здорові люди, які не інфікувалися (позначені як S на діаграмі); ті, що заразилися та ще не можуть передати вірус далі (E); інфіковані (I). За час інкубаційного періоду (T_inc) люди із групи E перейдуть в стан інфікованих (I), які потягом деякого часу (T_inf) можуть заразити інших. За припущенням авторів моделі, тільки інфіковані (I) можуть передати вірус здоровим людям (S). В свою чергу, після інфікування можливі кілька варіантів. Частка асимптоматичних людей (p_A) просто одужує і в них все добре (група R_A на діаграмі). Люди із легкими симптомами (p_M) також одужують і потрапляють в групу R_M. Деяка доля людей (pH) потребуватиме госпіталізації, вони потрапляють до групи Is і за час госпіталізації (T_sev) одужують (поповнюючи групу R_S). Всі інші люди (їхня частка p_F) також потрапляють у лікарню (група I_F), після чого помирають (через час T_death).

 

Вчені беруть дані із звітів Національної служби здоров’я України. За ними, середній час інкубаційного періоду становить 4,9 дні (в інтервалі від 1 до 14). Середній час одужання і виписки із лікарні (T_sev) становить 15,3 дні, а час від потрапляння у лікарню до смерті – 9 днів. Також для врахування вікових особливостей перебігу хвороби науковці поділили населення України на 16 груп від 0 до 75+ років із кроком в 5 років. І врахували вірогідність передачі вірусу в школах, на роботі, вдома та в інших місцях (з відповідними коєфіцієнтами, що залежать від прийнятих урядом протиепідемічних заходів та поведінки населення).

 

Читайте також: Чи відчинені двері в реанімацію

 

У статті приводиться моделювання, зроблене влітку, яке показувало кілька сценаріїв кількості підтверджених випадків хвороби та смертей в залежності від прийнятих владою заходів. Схоже, що наразі справи розвиваються по найгіршому із сценаріїв. Моделювання на даних, доступних влітку, показувало на кінець жовтня середню щоденну кількість підтверджених випадків у 5100, а смертей – у 75. Тоді як дані за 12 жовтня, наведені у статті, вказують на 5005 випадків (середнє за 7 днів) та 82 смерті. Науковці вказують, що найбільший ефект на зниження кількості нових випадків має обмеження контактів поміж дітьми і молодими людьми, тоді як на зниження смертності – заходи із ізолювання людей віком понад 60 років. А найкращий ефект на зниження як кількості випадків, так і смертей, повинні дати заходи із зменшення контактів на роботі, що включає в себе також і те, що люди будуть менше користуватися громадським транспортом. Тому переведення на віддалену роботу, де це можливо, є одним із ефективних методів стримування епідемії.

 

Із свіжими прогнозами, які робить що два тижні Робоча група з математичного моделювання проблем, пов’язаних з епідемією коронавірусу SARS-CoV-2 в Україні, яку очолює Ігор Бровченко, можна ознайомитися на сайті НАНУ.

 

Коронавірус на авіаносці

 

Замкнені спільноти – хороший полігон для тестування епідеміологічних моделей. На початку розповсюдження коронавірусу сповіщали про спалахи на кількох океанських лайнерах (включаючи відому Diamond Princess). Подібне сталося і з американським авіаносцем USS Theodore Roosevelt, який дав хорошу можливість описати перебіг хвороби для молодих людей. Група американських вчених і зробила це у статті в журналі NEJM.

 

Протягом п’яти тижнів із дати першого зафіксованого випадку на кораблі з екіпажем із 4779 людей було інфіковано 1271 осіб (що показали ПЛР-тести). Серед інфікованих близько 78% не мали симптомів на момент тестування, а у 55% згодом вони з’явилися. 23 моряка госпіталізували, 1 помер. Та такий порівняно легкий перебіг спалаху пояснюється віком особового складу, який в середньому становив 27 років.

 

Читайте також:  Лікарка-інфекціоніст Ольга Кобевко: Ті, хто не вірить в COVID-19, змінюють думку після потрапляння до реанімації

 

Найчастішим симптомом був головний біль (68% випадків), далі – кашель (59,5%), закладеність носа (43,8%), зникнення відчуття смаку та запахів (42,3%). Тільки у 0,5% уражених сатурація впала нижче 95%. Ті ж, кого врешті госпіталізували, частіше за інших скаржилися на кашель, ломоту в тілі та підвищену температуру. Ці люди страждали на раніше діагностовану астму, легеневі хвороби на кшталт хронічного бронхіту, гіпертонію та захворювання печінки. Це стало факторами ризику, навіть враховуючи юний вік хворих.

 

Значний внесок в поширення хвороби на авіаносці зробили асимптоматичні інфіковані, а також ті, чиї симптоми (на їхню думку) не відповідали типовій симптоматиці COVID-19. Вчені розмірковують, що і в відкритій популяції молоді переносники вірусу мають значну роль.

 

Зміна інфекційності між штамами вірусу

 

Наразі найпоширенішим штамом коронавірусу є той, що несе в S-білку амінокислоту G614, він посунув штам D614, який розповсюджувався на початку пандемії. Колектив науковців із США в статті в журналі Nature визначив ключові відмінності між цими штамами.

 

Читайте також: Благодійність як бренд

 

Вчені провели кілька видів досліджень – in vitro (у пробірці) на епітеліальних клітинах людських легень, на культурі Vero E6 (клітини нирок мавп), також вони заражали сирійських хом’ячків і моделювали поведінку вірусу в верхніх дихальних шляхах людей. Їхній загальний висновок – вірус G614 в кілька разів (від 2 до 8) швидше реплікується в верхніх дихальних шляхах людей. При цьому в легенях кількість обох штамів була приблизно однаковою, а заражені хом’ячки показували однакову симптоматику. Тобто, штам G614 має краще розповсюджуватися завдяки кращому розмноженню в клітинах носового епітелію, проте він не є більш небезпечним з точку зору перебігу хвороби. Можливо, завдяки такому поєднанню властивостей він і переміг «попередника» D614.

 

Вчені відмічають, що усі вакцини, які зараз розробляють, спрямовані на S-білок із амінокислотою D614. Тому що на момент старту досліджень саме цей штам був домінуючим. Антитіла із крові хом’ячків, що перехворіли штамом D614, діяли на G614 навіть краще – в середньому нейтралізували в 1,7 рази. Схожі результати показав і експеримент із антитілами, утвореними в людському організмі – різниці в нейтралізації вірусів або не було, або ж G614 антитіла «били» трохи краще. Тому, вірогідно, вакцини до D614 будуть діяти і на G614.