К семейству Coronaviridae с двумя родами, Coronavirus (включающим также возбудителей гастроэнтерита) и Torovirus, относятся вирусы округлой формы диаметром 50–220 нм. Вирионы имеют суперкапсид, над которым выступают шипы длиной 12–24 нм, они состоят из тонкой шейки и массивной головки шаровидной или грушевидной формы и напоминают фигуру солнечной короны, в связи с чем семейство получило название коронавирусов. В сердцевине вириона располагается нуклеокапсид. Из всех РНК-вирусов коронавирусы имеют самый большой геном в виде однонитевой нефрагментированной позитивной РНК из 27000–32000 п.н. Вирион содержит три группы белков: белок нуклеокапсида, связанный с РНК; матриксный белок и наделяющие вирус способностью адсорбироваться на рецепторах клетки и проникать в нее — гликозилированные белки суперкапсида. Коронавирусы человека (human Corona Virus — HCoV) — это крупные РНК-вирусы с позитивной цепью, которые можно разделить на четыре рода: альфа, бета, дельта и гамма [11, 17, 18]. Известно, что альфа и бета CoV заражают людей. Семь HCoV (HCOV-229E, HCOV-OC43, SARS-COV, HCOV-NL63, HCOV-HKU1, MERS-COV и SARS-COV2) являются эндемичными во всем мире.
Естественными хозяевами коронавирусов являются человек, домашние и дикие животные, у которых они вызывают широко распространенные заболевания. Для них характерны отсутствие перекрестного иммунитета, отсутствие эффективных вакцин, наипростейший способ заражения (воздушно-капельным путем), обусловливающий быстрое распространение возбудителя, которое при отсутствии иммунитета может стать причиной не только эпидемий, но и пандемий. Этим вирусам в разной степени свойственна антигенная изменчивость. Дрейф (продолжается 1–2 года) приводит к точечным мутациям в гене и сопровождается накоплением и закреплением этих изменений, в том числе и адсорбционных антигенов гликопротеиновой природы. Шифт (продолжается 10–15 лет) приводит к рекомбинации генов, заканчивающейся полной заменой гена и сменой антигенов гликопротеиновой природы [21, 22].
Заражение от больного человека происходит воздушно-капельным путем; заболеваемость до 2019 г. была спорадическая. Эпидемические вспышки коронавирусных инфекций в виде лихорадки, насморка, бронхита и пневмонии отмечались преимущественно в холодное время года и чаще всего вызывались коронавирусом HCV-209E.
В ноябре 2002 г. в Китае произошла вспышка болезни, получившей название тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС), или атипичная пневмония — Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS), она была описана в Гонконге К. Урбани. Болезнь стала быстро распространяться и, по данным ВОЗ, на 19 июня 2003 г. в 32 странах было зарегистрировано 8462 случая SARS (больше всего в Китае — 7058). Погибло 804 человека (летальность около 9,5%). В России зарегистрирован 1 случай. Эпидемия SARS к июню 2003 г. была ликвидирована, однако позднее было выявлено еще несколько случаев заболевания, и опасность повторения эпидемии не исключена. Возбудитель SARS был идентифицирован в апреле 2003 г. Им оказался коронавирус, не родственный ни одному из известных штаммов этого вируса. Его геномная РНК состояла из 29 727–29 736 п.н. По нуклеотидным последовательностям вирус SARS отличается на 50–60% от трех известных серогрупп коронавирусов.
Природными носителями этого вируса могут быть грызуны, насекомые. Полагают, что главным носителем его является мелкий хищник — виверра азиатская, или восточная (Viverra zibetha). Основная биологическая особенность вируса — высокая контагиозность, которая во много раз превышает таковую вирусов возбудителей различных ОРЗ, включая грипп. Причина ее также неясна. Инкубационный период составляет 4–6, реже 7–10 дней. Однако спустя почти 20 лет факторы, связанные с передачей SARS-CoV, начиная от ограниченной передачи от животного к человеку до эпидемического распространения, остаются недостаточно изученными [2, 3].
Другим важным событием коронавирусной инфекции стал в 2012 г. другой высокопатогенный штамм — бета-CoV, который вызвал заболевание, классифицированное как ближневосточный респираторный синдром — Middle East Respiratory Syndrome (MERS-CoV) [10, 16]. Вирус MERS-CoV был обнаружен в мокроте саудовского мужчины, который умер от дыхательной недостаточности. В отличие от SARS-CoV, который быстро распространился по всему земному шару и был ликвидирован в относительно короткие сроки, инфекция, связанная с MERS-CoV, характеризовалась спорадической зоонозной передачей и ограниченными вспышками заболевания в человеческой популяции. Чаще всего MERS-CoV вызывал внутрибольничные вспышки, которые, скорее всего, были связаны с гипервирулентными штаммами [8]. По данным ВОЗ на ноябрь 2019 г. MERS-CoV вызвал в общей сложности 2494 случая заболевания и 858 смертей, большинство из них — в Саудовской Аравии [6]. Предполагается, что естественным резервуаром MERS-CoV также являются летучие мыши, однако выявлены единичные случаи заражения человека от верблюдов [15].
MERS-CoV имеет много общих клинических признаков с ОРВИ, но ключевые различия очевидны. Пациенты, страдающие ближневосточным респираторным синдромом, имеют выраженные желудочно-кишечные симптомы, ОПН, что, вероятно, объясняется связыванием гликопротеина (S) MERS-CoV с дипептидилпептидазой 4 (DPP4), которая присутствует в нижних дыхательных путях, а также в ЖКТ и почках. MERS-CoV требует искусственной вентиляции легких у 50–89% пациентов и имеет показатель летальности до 36%. Хотя MERS-CoV не вызвал международной паники, связанной с атипичной пневмонией, появление этого второго, высокопатогенного зоонозного HCoV иллюстрирует угрозу, связанную с вирусами семейства Coronaviridae. В 2017 г. ВОЗ включила SARS-CoV и MERS-CoV в список приоритетных патогенов, надеясь активизировать их изучение и разработать специфические профилактические меры [12, 14].
В декабре 2019 г. началась вспышка новой коронавирусной инфекции — Coronavirus disease-2019 (COVID-19), которая с 11 марта 2020 г. признана ВОЗ пандемией. Китайский центр по контролю и профилактике заболеваний (CDC) подтвердил доклад «The Wall Street Journal» и объявил об идентификации нового коронавируса — CoV (SARS-CoV-2 — 2019-nCoV) 9 января 2020 г. Однако источник появления SARS-CoV-2 пока неизвестен, хотя первые случаи были связаны с рынком морепродуктов Huanan South China Seafood Market. Многие из первых пациентов работали на рынке или посещали его, но ни один из экспортированных случаев не имел контакта с рынком, что свидетельствует о передаче вируса от человека к человеку или с продуктами животного происхождения: морепродуктами, змеями, птицами, мелкими грызунами, сурками и летучими мышами. Впоследствии ВОЗ сообщила, что в пробах как из морепродуктов, так и из других объектов рынка Huanan South China Seafood Market были получены положительные результаты на SARS-CoV-2, но никаких конкретных ассоциаций с животными выявлено не было. Предполагалось также, что возможным источником нового коронавируса могут быть змеи. Зоонозный резервуар предполагает возникновение SARS-CoV и MERS-CoV, а первый высокопатогенный человеческий CoV, с установленной передачей от животных людям появился в 2002 г. Так, вирусная РНК SARS-CoV была обнаружена у пальмовых циветт и у енотовидных собак, продаваемых на рынках. Однако SARS-CoV не был обнаружен у этих животных в дикой природе. Видимо, эти виды животных служили промежуточным резервуаром для их адаптации к заражению людей. Впоследствии были выявлены высокородственные nCoV у летучих мышей, которые могли инфицировать клетки человека без необходимости в промежуточной адаптации. Серологические исследования сывороток человека показывают, что для nCoV летучих мышей характерна и низкоуровневая зоонозная передача атипичных коронавирусов, вне вспышек заболевания, что может свидетельствовать о наличии менее вирулентных штаммов. Учитывая, что MERS-CoV является зоонозным вирусом и также был выделен от летучих мышей и верблюдов, установить первичный источник SARS-CoV-2 представляется вряд ли возможным.