epidemiologyЭпидемиология и ВакцинопрофилактикаEpidemiology and Vaccinal Prevention2073-30462619-0494«Numicom» LLC10.31631/2073-3046-2023-22-5-4-11epidemiology-1872Research ArticleПРОБЛЕМНЫЕ СТАТЬИPROBLEM-SOLVING ARTICLEИзменчивость вируса SARS-CoV-2 и восприимчивости населения в динамике развития эпидемического процессаVariability of the SARS-CoV-2 Virus and the Susceptibility of the Population in the Dynamics of the Development of the Epidemic Processhttps://orcid.org/0000-0003-4398-5703ФельдблюмИ. В.FeldblumI. V.

Ирина Викторовна Фельдблюм – д. м. н., профессор, заведующая кафедрой эпидемиологии и гигиены

614990, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26. +7 (912) 885-32-36

Irina V. Feldblum – Dr. Sci. (Med.), professor, head of the department of epidemiology and hygiene

26, Petropavlavskaya street, Perm, 614990, +7 (912) 885-32-36

irinablum@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8985-6822ДевятковМ. Ю.DevyatkovM. Yr.

Михаил Юрьевич Девятков – к. м. н., доцент кафедры эпидемиологии и гигиены

614990, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26. +7 (342) 218-16-68

Mickhail Yr. Devyatkov – Cand. Sci. (Med.), docent of the department of epidemiology and hygiene

26, Petropavlavskaya street, Perm, 614990, +7 (342) 218-16-68

epidem2005@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3826-7734РепинТ. М.RepinT.ёёё M.

Тимофей Максимович Репин – аспирант 2-го года обучения кафедры эпидемиологии и гигиены

614990, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26. +7 (982) 483-69-26

Timofey M. Repin – 2nd year postgraduatate student of the department of epidemiology and hygiene

26, Petropavlavskaya street, Perm, 614990, +7 (982) 483-69-26

timashrepin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0060-6251СубботинаК. А.SubbotinaK. A.

Ксения Андреевна Субботина – к. м. н., доцент кафедры эпидемиологии и гигиены,

614990, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26. +7 (909) 727-28-08

Ksenia A. Subbotina – Cand. Sci. (Med.), docent of the department of epidemiology and hygiene

26, Petropavlavskaya street, Perm, 614990, +7 (909) 727-28-08

ka.subbotina@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6556-6839ВольдшмидтН. Б.VoldshmidtN. B.

Наталья Борисовна Вольдшмидт – к. м. н., заместитель начальника отдела эпидемиологического надзора

614016, г. Пермь, ул. Куйбышева, 50. +7 (919) 477-53-20

Natalya B. Voldshmidt – Cand. Sci. (Med.), Deputy Head of the Epidemiological Surveillance Department

50, street Kuibyshev, Perm, 614016, +7 (919) 477-53-20

vold@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8011-4275ШутоваТ. В.ShutovaT. V.

Татьяна Витальевна Шутова – заместитель начальника отдела эпидемиологического надзора

614016, г. Пермь, ул. Куйбышева, 50. +7 (912) 068-96-18

Tatyana V. Shutova – Deputy Head of the Epidemiological Surveillance Department

50, street Kuibyshev, Perm, 614016, +7 (912) 068-96-18

sutowaepid@yandex.ruФГБОУ ВО Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера Минздрава РоссииРоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationУправление Роспотребнадзора по Пермскому краюРоссияOffice of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare in the Perm TerritoryRussian Federation202310112023225411Copyright © Фельдблюм И.В., Девятков М.Ю., Репин Т.М., Субботина К.А., Вольдшмидт Н.Б., Шутова Т.В., 20232023Фельдблюм И.В., Девятков М.Ю., Репин Т.М., Субботина К.А., Вольдшмидт Н.Б., Шутова Т.В.Feldblum I.V., Devyatkov M.Y., Repin T.M., Subbotina K.A., Voldshmidt N.B., Shutova T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.epidemvac.ru/jour/article/view/1872

Актуальность. Известно, что основным триггером развития пандемии COVID-19 в 2021–2022 годах явилось геномное многообразие вируса SARS-CoV-2. Между тем исследований по изучению влияния восприимчивости населения на сложный процесс эволюционных преобразований вируса SARS-CoV-2 в ходе развития пандемии мы не встретили. Цель. Изучение взаимообусловленной изменчивости двух гетерогенных взаимодействующих в динамике развития пандемии COVID-19 популяций – вируса и населения. Материалы и методы. Исследование проведено в г. Перми с 01.03.2021 г. (начало секвенирования вируса SARS-CoV-2 на территории) по 01.01.2023 г. В понедельной динамике изучены: геномное разнообразие SARS-CoV-2 (молекулярно-генетическое исследование 2521 пробы биоматериала от больных), серопревалентность населения (исследовано 366 804 сывороток крови на наличие IgG), заболеваемость, коэффициент распространения болезни и смертность (по данным официальной статистики). Интерпретация результатов проведена в соответствии с положениями теории саморегуляции паразитарных систем В.Д. Белякова. Результаты и обсуждение. Анализ геномного разнообразия вируса в ходе пандемии позволил выделить 5 периодов. Три периода характеризовались гомогенностью популяции возбудителя, когда циркулировали варианты Альфа, Дельта и Омикрон. Два периода характеризовались одновременной циркуляцией двух вариантов вирусов вследствие адаптации вируса к изменившейся среде обитания. Циркуляция варианта Альфа в гетерогенной по признаку восприимчивости популяции (доля серопозитивных увеличилась до 52%) способствовала изменению вируса с формированием свойств высокой трансмиссивности и высокой патогенности. Становление эпидемического варианта возбудителя (геноварианта Дельта), произошло в течение 12 недель, «господствовал» он на протяжении более 6 месяцев, увеличив заболеваемость в 2,8 раза, смертность в 17,3 раза (фаза эпидемического распространения). Рост заболеваемости и масштабная вакцинация увеличили серопревалентность населения до 70% и более. Вариант Дельта начинает адаптироваться к новой среде обитания с высокой долей невосприимчивых, идет формирование геноварианта Омикрон с высокой трансмиссией и уклонением от иммунного ответа (фаза формирования резервационного варианта). Популяция возбудителя гетерогенна, одновременно циркулируют Дельта и Омикрон. Заболеваемость увеличивается в 2.9 раза, коэффициент распространения инфекции (RT) в 1,3 раза, в 5,1 раза снижается смертность. Омикрон в течение 5 недель вытесняет геновариант Дельта, снижается смертность, при сохранении RT (фаза резервации). Выводы. Взаимообусловленная изменчивость вируса и восприимчивости населения обусловили фазовое развития эпидемического процесса COVID-19.

Relevance. It is known that the main trigger for the development of the pandemic was the genomic diversity of viruses. Meanwhile, we did not find any studies on the influence of population susceptibility on the complex process of evolutionary transformations of the SARS-CoV-2 virus and their interdependent variability during the development of the pandemic. Aim. The study of the interdependent variability of two heterogeneous populations interacting in the dynamics of the development of the COVID-19 pandemic - the virus population and the population. Materials and methods. The study was conducted in the city of Perm from 03/01/2021. (Beginning of sequencing of the SARS-CoV-2 virus in the territory) until 01.01.2023. In weekly dynamics, the following were studied: SARS-CoV-2 genomic diversity (molecular genetic study of 2521 samples of biomaterial from patients), seroprevalence of the population (366,804 blood sera were examined for the presence of IgG), morbidity, disease prevalence rate and mortality (according to official statistics). The interpretation of the results was carried out in accordance with the provisions of the theory of self-regulation of parasitic systems by V.D. Belyakov. Results and discussion. An analysis of the genomic diversity of the virus during the pandemic made it possible to distinguish 5 periods. Three periods were characterized by the homogeneity of the pathogen population, when the variants Alpha, Delta and Omicron circulated. Two periods were characterized by the simultaneous circulation of two variants of viruses due to the adaptation of the virus to the changed habitat. Thus, the circulation of the Alpha variant in a population heterogeneous in terms of susceptibility (the proportion of seropositive ones increased to 52%) caused mutational changes in the virus genome with the formation of high transmission properties and high pathogenicity (according to the theory of V.D. Belyakov, the phase of formation of an epidemic variant). The formation of the epidemic variant of the pathogen (Delta genovariant) occurred within 12 weeks, it dominated for more than 6 months, increasing the incidence by 2.8 times, mortality by 17.3 times (epidemic spread phase). The increase in the incidence and large-scale vaccination increased the seroprevalence of the population to 70% or more. The Delta variant begins to adapt to a new habitat with a high proportion of immune organisms, the formation of the Omicron genovariant with high transmission and evasion of the immune response is underway (the phase of formation of the pathogen reservation variant). The pathogen population is heterogeneous; Delta and Omicron circulate simultaneously. Morbidity increases by 2.9 times, RT by 1.3 times, and mortality decreases by 5.1 times. Omicron replaces the Delta genovariant within 5 weeks, mortality decreases, while maintaining the distribution coefficient (reservation phase). Conclusions. Interdependent variability of the virus and the susceptibility of the population determined the phase development of the pandemic.

COVID-19эпидемический процесспопуляция паразитавосприимчивость населенияизменчивостьCOVID-19epidemic processparasite populationpopulation susceptibilitymutabilityReferencesКраснов Я. М., Попова А.Ю., Сафронов В. А., Федоров А. В. и др. Анализ геномного разнообразия SARS-CoV-2 и эпидемиологических признаков адаптации возбудителя COVID-19 к человеческой популяции (Сообщение 1). Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 3:70–82 DOI: 10.21055/0370-1069-2020-3-70-82.Krasnov Ya.M., Popova A.Yu., Safronov V.A., et al. Genomic Diversity Analysis of SARS-CoV-2 and Epidemiological Features of Adaptation of COVID-19 Agent to Human Population (Communication 1). Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2020; 3:70–82 (In Russ.). DOI: 10.21055/0370-1069-2020-3-70-82.World Health Organization. Coronavirus disease (COVID-19) pandemic. Доступно на: https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019.World Health Organization. Coronavirus disease (COVID-19) pandemic. Available at: https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019.Кутырев В. В., Попова А. Ю., Смоленский В. Ю. и др. Эпидемиологические особенности новой коронавирусной инфекции (COVID-19). Сообщение 1: Модели реализации профилактических и противоэпидемических мероприятий. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 1:6–13. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-1-6-13.Kutyrev V.V., Popova A.Yu., Smolensky V.Yu., et al. Epidemiological Features of New Coronavirus Infection (COVID-19). Communication 1: Modes of Implementation of Preventive and Anti-Epidemic Measures. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2020; 1:6–13 (In Russ.). DOI: 10.21055/0370-1069-2020-1-6-13Акимкин В. Г., Попова А. Ю., Плоскирева А. А. и др. COVID-19: эволюция пандемии в России. Сообщение I: проявления эпидемического процесса COVID-19. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022;99(3):269–286. DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-276.Akimkin V.G., Popova A.Yu., Ploskireva A.A., et al. COVID-19: the evolution of the pandemic in Russia. Report I: manifestations of the COVID-19 epidemic process. Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. Zhurnal mikrobiologii, èpidemiologii i immunobiologii. 2022;99(3):269–286 (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-276.Беляков В. Д., Голубев Д. Б., Каминский Г. Д., Тец В. В. Саморегуляция паразитарных систем: (молекулярно-генетические механизмы). – Ленинград: Медицина; 1987. – 240 с.Belyakov V.D., Golubev D.B., Kaminskij G.D., Tec V.V. Samoregulyaciya parazitarnyh sistem: (molekulyarno-geneticheskie mekhanizmy). – Leningrad: Medicina; 1987:240 (In Russ.).Акимкин В. Г., Попова А. Ю., Хафизов К. Ф. и др. COVID-19: эволюция пандемии в России. Сообщение II: динамика циркуляции геновариантов вируса SARS-CoV-2. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022;99(4):381–396. DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-295.Akimkin V.G., Popova A.Yu., Khafizov K.F., et al. COVID-19: evolution of the pandemic in Russia. Report II: dynamics of the circulation of SARS-CoV-2 genetic variants. Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. Zhurnal mikrobiologii, èpidemiologii i immunobiologii. 2022;99(4):381–396 (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-295.Вологжанин Д. А., Голота А. С., Камилова Т. А. и др. Генетика COVID-19. Клиническая практика. 2021;12(1):41–52. doi: 10.17816/clinpract64972.Vologzhanin DA, Golota AS , Kamilova TA, et al. Genetics of COVID-19. Journal of Clinical Practice. 2021;12(1):41–52 (In Russ.). doi: 10.17816/clinpract64972.Willett B.J., Grove J., MacLean O.A., et al. The hyper-transmissible SARS-CoV-2 Omicron variant exhibits significant antigenic change, vaccine escape and a switch in cell entry mechanism. medRxiv (2022), DOI: 10.1101/2022.01.03.21268111.Willett B.J., Grove J., MacLean O.A., Wilkie C., et al. The hyper-transmissible SARS-CoV-2 Omicron variant exhibits significant antigenic change, vaccine escape and a switch in cell entry mechanism. medRxiv (2022), DOI: 10.1101/2022.01.03.21268111.Yuan S., Ye Z.-W., Liang R., et al. The SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) variant exhibits altered pathogenicity, transmissibility, and fitness in the golden Syrian hamster model. bioRxiv (2022). DOI: 10.1101/2022.01.12.476031.Yuan S., Ye Z.-W., Liang R., Tang K., Zhang A.J., Lu G., et al. The SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) variant exhibits altered pathogenicity, transmissibility, and fitness in the golden Syrian hamster model. bioRxiv (2022). DOI: 10.1101/2022.01.12.476031.Смирнов В. С., Тотолян А. А. Врожденный иммунитет при коронавирусной инфекции // Инфекция и иммунитет. 2020. Т. 10, № 2. С. 259–268. doi: 10.15789/2220-7619-III-1440.Smirnov V.S., Totolian Areg A. Innate immunity in coronavirus infection. Russian Journal of Infection and Immunity = Infektsiya i immunitet, 2020, vol. 10, no. 2, pp. 259–268 (In Russ.). doi: 10.15789/2220-7619-III-1440.Новикова И. А., Генетическая характеристика вируса SARS-CoV-2 // «Живые и биокосные системы». – 2021. – № 35. Доступно на: https://jbks.ru/archive/issue-35/article-4/. DOI: 10.18522/2308-9709-2021-35-4.Novikova I. A., Geneticheskaya harakteristika virusa SARS-CoV-2 // «Zhivye i biokosnye sistemy». – 2021. – № 35 (In Russ.). Available at: https://jbks.ru/archive/issue-35/article-4/. DOI: 10.18522/2308-9709-2021-35-4.Антонец Д. В., Старчевская М. Е., Колосова Н. П. и др. 2022. Предварительный анализ генетической изменчивости изолятов вируса SARS-CoV-2, относящихся к варианту Омикрон, циркулирующих на территории Российской Федерации. COVID-19-PREPRINTS.MICROBE.RU. https://doi.org/10.21055/preprints-3112049.Antonec D.V., Starchevskaya M.E., Kolosova N.P., et al. 2022. Predvaritel’nyj analiz geneticheskoj izmenchivosti izolyatov virusa SARS-CoV-2, otnosyashchihsya k variantu Omikron, cirkuliruyushchih na territorii Rossijskoj Federacii. COVID-19-PREPRINTS.MICROBE.RU. https://doi.org/10.21055/preprints-3112049.Cherian S, Potdar V, Jadhav S, Yadav P, Gupta N, Das M, et al. Convergent evolution of SARS-CoV-2 spike mutations, L452R, E484Q and P681R, in the second wave of COVID-19 in Maharashtra, India. Microorganisms. 2021; 9 (7): 1542.Cherian S, Potdar V, Jadhav S, et al. Convergent evolution of SARS-CoV-2 spike mutations, L452R, E484Q and P681R, in the second wave of COVID-19 in Maharashtra, India. Microorganisms. 2021; 9 (7): 1542.Wrapp D., Wang N., Corbett K.S., et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science. 2020; 367(6483): 1260–3. DOI: 10.1126/science.abb2507.Wrapp D., Wang N., Corbett K.S., et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science. 2020; 367(6483): 1260–3. DOI: 10.1126/science.abb2507.Yangyang Y., Liu Y, Shi Zh., Daihai H. A Simple Model to Estimate the Transmissibility of SARS-COV-2 Beta, Delta and Omicron Variants in South Africa (December 20, 2021). SSRN (2021). DOI: 10.2139/ssrn.3989919.Yangyang Y., Liu Y, Shi Zh., Daihai H. A Simple Model to Estimate the Transmissibility of SARS-COV-2 Beta, Delta and Omicron Variants in South Africa (December 20, 2021). SSRN (2021). DOI: 10.2139/ssrn.3989919.Suzuki R., Yamasoba D., Kimura I., Wang L., Kishimoto M., Ito J., et al. Attenuated fusogenicity and pathogenicity of SARS-CoV-2 Omicron variant. Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04462-1.Suzuki R., Yamasoba D., Kimura I., et al. Attenuated fusogenicity and pathogenicity of SARS-CoV-2 Omicron variant. Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04462-1.Градобоева Е. А., Тюлько Ж. С., Фадеев А. В. и др. Сравнительный анализ разнообразия линий SARS-CoV-2, циркулирующих в Омской области в 2020–2022 гг. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2022;21(6): 24–33. https://doi:10.31631/2073-3046-2022-21-6-24-33Gradoboeva EA, Tyulko ZhS, Fadeev AV, et al. Comparative Analysis of the Diversity of SARS-CoV-2 Lines Circulating in Omsk Region in 2020-2022. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2022;21(6): 24–33 (In Russ.). https://doi:10.31631/20733046-2022-21-6-24-33

The authors declare that there are no conflicts of interest present.