В годы пандемии COVID-19 эффективность предписанных правительством мер по сдерживанию пандемии, таких как регулярное тестирование и ношение медицинских масок, неоднократно ставилась под сомнение.

Рабочая группа под руководством исследователя DZIF профессора Элис Макхарди из Центра исследований инфекций имени Гельмгольца (HZI) провела масштабный анализ данных вирусного генома и обнаружила, что в Германию проникло значительно меньше новых вариантов коронавируса SARS-CoV-2 в связи с введением определенных мер, таких как ношение медицинских масок и свободный доступ к экспресс-тестам на антигены.

Новый коронавирус, известный как SARS-CoV-2, впервые появился в китайском городе Ухань в конце 2019 года и быстро распространился по всему миру. Первый случай в Германии был подтвержден в январе 2020 года. В начале 2020 года SARS-CoV-2 был идентифицирован как причина инфекционного заболевания COVID-19 и был классифицирован Всемирной организацией здравоохранения как пандемия с весны 2020 года.

Нефармацевтические вмешательства (НПИ) использовались для сдерживания распространения SARS-CoV-2 на ранних стадиях пандемии, когда не было ни вакцин, ни целевых препаратов для лечения инфекции и заболевания. Эти НПИ включали сокращение контактов с людьми вне дома, ношение медицинских респираторов и, когда это было возможно, широкое использование быстрых тестов на антигены. По мере развития пандемии эффективность некоторых из этих мер все больше подвергалась сомнению.

Анализ успешности мер по борьбе с COVID-19 в Германии
Ученые Сама Голиаи и Мохаммад-Хади Форугманд-Араби из исследовательской группы профессора Макхарди в HZI совместно с группой профессора Дениз Кюнерт в Институте Роберта Коха (RKI) и Институте геоантропологии Общества Макса Планка изучили успешность вмешательств, проведенных в Германии.

Работа опубликована в журнале Nature Communications .

С этой целью ученые проанализировали почти два миллиона геномов SARS-CoV-2, которые появились у немецкой популяции в годы пандемии и были собраны в базу данных. Затем они сравнили возникновение новых вариантов вируса в Германии в ходе пандемии — как меру внедрения новых вариантов из других частей света — со сроками введения определенных мер.

Результаты показывают, что значительно меньше новых вариантов вируса проникло в Германию, когда вступили в силу определенные меры. Исследователи зафиксировали самые резкие спады после введения бесплатных быстрых тестов на антигены, ужесточения правил ношения медицинских масок в общественном транспорте и в торговых точках, а также ограничений на личное передвижение и собрания.

Использование геномных последовательностей для отслеживания вариантов SARS-CoV-2
Во время пандемии коронавируса многие страны отслеживали изменения в геномах преобладающих вариантов SARS-CoV-2, чтобы отслеживать распространение и появление новых вариантов. Первый автор Голиаи объясняет: «Это наблюдение привело к беспрецедентному количеству геномных последовательностей, которые можно было использовать для реконструкции пространственного распространения и эволюции штаммов вируса. Мы использовали 1,8 миллиона данных генома SARS-CoV-2 из этого пула, которые были собраны в период с конца 2020 года по начало 2021 года, то есть во время третьей волны пандемии в Германии».

Чтобы выяснить, как введение мер по сдерживанию пандемии повлияло на распространение вариантов вируса SARS-CoV-2, исследователи используют новый подход, известный как «филогеографический байесовский анализ».

Байесовская филогеография — это область исследований в эволюционной биологии и биогеографии, которая использует специализированные статистические методы для выявления пространственных и временных закономерностей в движении и эволюции видов. В этом подходе информация из генетических данных , таких как последовательности ДНК, объединяется с географическими данными для реконструкции распространения и дивергенции популяций.

Влияние немедикаментозных вмешательств (НПИ) на распространение SARS-CoV-2 в Германии
Используя три стратегии выборки, исследователи определили линии SARS-CoV-2, завезенные в Германию, и соответствующее время завоза из вышеупомянутого набора данных. Чтобы определить влияние вмешательств на завоз и распространение этих линий, группа собрала информацию из опубликованных источников о более чем 4000 вмешательств, реализованных в Германии, а затем классифицировала их в общей сложности в двенадцать всеобъемлющих НПИ.

Периоды внедрения и применения этих категоризированных и классифицированных НПИ затем были соотнесены с географическим и временным распространением линий вируса, чтобы определить влияние вмешательств на внедрение вируса и его распространение в Германии.

«Особенно после предоставления бесплатных экспресс-тестов на антигены и ужесточения правил использования медицинских респираторов, проникновение новых вариантов SARS-CoV-2 в Германию значительно сократилось», — говорит Форугманд-Араби. Эти меры не так нарушают повседневную жизнь, как, например, запрет на контакты, и поэтому могут быть быстро и комплексно использованы в будущих пандемиях для противодействия распространению вируса.

«Результаты анализов не только дали представление о поведении вируса во время пандемии», — резюмирует руководитель группы профессор Макхарди.

«Важно, что методология, использованная в исследовании, может также помочь выявить корреляции между факторами окружающей среды и распространением патогена на ранних стадиях возможных будущих пандемий. Таким образом, доказательства эффективности определенных НПИ могут быть получены быстрее».