Epidemiology and Infectious DiseasesEpidemiology and Infectious DiseasesЭпидемиология и инфекционные болезни3034-20073034-2015Eco-Vector60742710.17816/EID607427Original study articlesОригинальные исследованияResearch ArticleThe role of genetic variants of the SARS-CoV-2 virus in forming of intra-annual increases in the incidence of COVID-19 in Perm RegionРоль генетических вариантов вируса SARS-CoV-2 в формировании внутригодовых подъёмов заболеваемости COVID-19 на территории Пермского краяhttps://orcid.org/0000-0002-2729-22484705-0671SergevninVictor I.СергевнинВиктор Иванович
Russian Federation

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

д-р мед. наук, профессор

viktor-sergevnin@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-2629-6995IsaevaIrina S.ИсаеваИрина Сергеевна
Russian Federation
isaeva27iris@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1113-1001RozhkovaMarina V.РожковаМарина Владимировна
Russian Federation
RozhkovaMary@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5596-46111313-1740MarkovichNina I.МарковичНина Ивановна
Russian Federation

MD, Dr. Sci. (Med.)

д-р мед. наук

barhat120140@mail.ruPerm State Medical University named after Academician E.A. WagnerПермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. ВагнераCenter of Hygiene and Epidemiology in Perm RegionЦентр гигиены и эпидемиологии в Пермском краеPerm Regional Center for Control and Prevention of AIDS and Infectious DiseasesПермский краевой центр по борьбе и профилактике со СПИД и инфекционными заболеваниямиPerm Center for ImmunizationПермский центр иммунопрофилактики28112023251220232863433521110202330102023Copyright ©; 2023, Eco-vectorCopyright ©; 2023, Эко-вектор2023Eco-vectorЭко-векторhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/https://rjeid.com/1560-9529/article/view/607427

BACKGROUND: The causes of intra-annual increases in COVID-19 incidence remain insufficiently studied.

AIM: This study aimed to investigate the role of genetic variants of SARS-CoV-2 in intra-annual increases of COVID-19 incidence in the Perm region.

MATERIALS AND METHODS: The monthly dynamics of COVID-19 morbidity and mortality of the population of the Perm region from March 2020 to December 31, 2022 was assessed. The analysis of the monthly frequency of isolation of patients with different genetic variants of SARS-CoV-2 was conducted based on the study results of 2,592 samples from patients in the Perm region performed by specialized laboratories of research institutes in Russia between March 2021 and December 2022. The assessment of the incidence of IgG antibodies to coronavirus among the population was provided according to blood serum studies of 14,006 people.

RESULTS: In 2020–2022, 4 rises in the incidence of COVID-19 were detected in the Perm region against the background of the emergence of new genetic variants of the pathogen, mainly Alpha, Delta, and Omicron. Increases in COVID-19 incidence and a change in the genetic structure of the pathogen were observed despite an increase in the proportion of people with SARS-CoV-2 IgG in the blood serum. Against the background of the third and fourth increases in morbidity, when the Omicron genotype acquired the leading etiological significance, the infection fatality rate decreased significantly.

CONCLUSIONS: Intra-annual increases in COVID-19 incidence are largely associated with changes in the genetic structure of the pathogen and are observed despite an increase in the number of people among the population with IgG to SARS-CoV-2 in the blood serum.

Обоснование. Причины внутригодовых подъёмов заболеваемости COVID-19 остаются недостаточно изученными.

Цель исследования — изучить роль генетических вариантов SARS-CoV-2 в формировании внутригодовых подъёмов заболеваемости COVID-19 на территории Пермского края.

Материалы и методы. Проведена оценка помесячной динамики заболеваемости COVID-19 и летальности населения Пермского края за период с марта 2020 года по 31 декабря 2022 года. Анализ помесячной частоты выделения от больных разных генетических вариантов SARS-CoV-2 осуществляли по результатам исследований 2592 проб материала больных Пермского края, проведенных специализированными лабораториями ряда научно-исследовательских институтов Российской Федерации, за период с марта 2021 года по декабрь 2022 года. Оценку показателя встречаемости IgG-антител к коронавирусу среди населения проводили по данным исследований сыворотки крови 14 006 человек.

Результаты. В течение 2020–2022 годов на территории Пермского края отмечено 4 подъёма заболеваемости COVID-19 на фоне появления новых генетических вариантов возбудителя, основными из которых были Alpha, Delta и Omicron. Подъёмы заболеваемости COVID-19 и смена генетической структуры возбудителя наблюдались несмотря на увеличение среди населения доли лиц с содержанием в сыворотке крови IgG к SARS-CoV-2. На фоне третьего и четвёртого подъёмов заболеваемости, когда ведущее этиологическое значение приобрёл генотип Omicron, летальность инфекции существенно снизилась.

Заключение. Внутригодовые подъёмы заболеваемости COVID-19 в значительной степени связаны с изменениями генетической структуры возбудителя и наблюдаются несмотря на увеличение среди населения количества лиц с наличием в сыворотке крови IgG к SARS-CoV-2.

COVID-19genetic variants of SARS-CoV-2IgG antibodiesmortalityCOVID-19генетические варианты SARS-CoV-2IgG-антителалетальностьTrotsenko OE, Korita TV, Kotova VO, et al. Еpidemiological and molecular-genetic peculiarities of COVID-19 infection during fifth wave of pandemic in constituent entities of the Far Eastern Federal District of the Russian Federation. The Far Eastern Journal of Infectious Pathology. 2022;(42):54–69. (In Russ).Троценко О.Е., Корита Т.В., Котова В.О., и др. Эпидемиологические и молекулярно-генетические особенности инфекции COVID-19 в пятую волну пандемии в субъектах Дальневосточного федерального округа Российской Федерации // Дальневосточный журнал инфекционной патологии. 2022. № 42. С. 54–69.Lin G, Hamilton А, Gatalo О, et al. Investigating the effects of absolute humidity and movement on COVID-19 seasonality in the United States. Sci Rep. 2022;(12):16729. doi: 10.1038/s41598-022-19898-8Lin G., Hamilton А., Gatalo О., et al. Investigating the effects of absolute humidity and movement on COVID-19 seasonality in the United States // Sci Rep. 2022. N 12. P. 16729. doi: 10.1038/s41598-022-19898-8Akimkin VG, Popova AY, Ploskireva AA, 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. 2022;99(3):269–286. (In Russ). doi: 10.36233/0372-9311-276Акимкин 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. Т. 99, № 3. С. 269–286. doi: 10.36233/0372-9311-276Akimkin VG, Popova AY, Khafizov KF, 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. 2022;99(4):381–396. (In Russ). doi: 10.36233/0372-9311-295Акимкин 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. Т. 99, № 4. С. 381–396. doi: 10.36233/0372-9311-295Borisova NI, Kotov IA, Kolesnikov AA, et al. Monitoring the spread of the SARS-CoV-2 (Coronaviridae: Coronavirinae: Betacoronavirus; Sarbecovirus) variants in the Moscow region using targeted high-throughput sequencing. Problems of Virology. 2021;66(4):269–278. (In Russ). doi: 10.36233/0507-4088-72Борисова Н.И., Котов И.А., Колесников А.А., и др. Мониторинг распространения вариантов SARSCoV-2 (Coronaviridae: Coronavirinae: Betacoronavirus; Sarbecovirus) на территории Московского региона с помощью таргетного высокопроизводительного секвенирования // Вопросы вирусологии. 2021. Т. 66, № 4. С. 269–278. doi: 10.36233/0507-4088-72Md Iderus NH, Lakha Singh SS, Mohd Ghazali S. et al. Correlation between population density and COVID-19 cases during the third wave in Malaysia: Effect of the Delta variant. Int J Environ Res Public Health. 2022;19(12):7439. doi: 10.3390/ijerph19127439Md Iderus N.H., Lakha Singh S.S., Mohd Ghazali S., et al. Correlation between population density and COVID-19 cases during the third wave in Malaysia: Effect of the Delta variant // Int J Environ Res Public Health. 2022. Vol. 19, N 12. P. 7439. doi: 10.3390/ijerph19127439Araf Y, Akter F, Tang Y, et al. Omicron variant of SARS-CoV-2: Genomics, transmissibility, and responses to current COVID-19 vaccines. J Med Virol. 2022:94(5):1825–1832. doi: 10.1002/jmv.27588Araf Y., Akter F., Tang Y., et al. Omicron variant of SARS-CoV-2: Genomics, transmissibility, and responses to current COVID-19 vaccines // J Med Virol. 2022. Vol. 94, N 5. Р. 1825–1832. doi: 10.1002/jmv.27588Khan MS, Kim E, Huang S, Kenniston TW, Gambotto A. Trivalent SARS-CoV-2 S1 subunit protein vaccination induces broad humoral responses in BALB/c Mice. Vaccines. 2023;11(2):314. doi: 10.3390/vaccines11020314Khan M.S., Kim E., Huang S., Kenniston T.W., Gambotto A. Trivalent SARS-CoV-2 S1 subunit protein vaccination induces broad humoral responses in BALB/c Mice // Vaccines. 2023. Vol. 11, N 2. P. 314. doi: 10.3390/vaccines11020314Zabidi NZ, Liew HL, Farouk IA, et al. Evolution of SARS-CoV-2 variants: Implications on immune escape, vaccination, therapeutic and diagnostic strategies. Viruses. 2023;15(4):944. doi: 10.3390/v15040944Zabidi N.Z., Liew H.L., Farouk I.A., et al. Evolution of SARS-CoV-2 variants: Implications on immune escape, vaccination, therapeutic and diagnostic strategies // Viruses. 2023. Vol. 15, N 4. P. 944. doi: 10.3390/v15040944Wang Q, Iketani S, Li Z, et al. Alarming antibody evasion properties of rising SARS-CoV-2 BQ and XBB subvariants. Cell. 2023;186(2): 279–286. doi: 10.1016/j.cell.2022.12.018Wang Q., Iketani S., Li Z., et al. Alarming antibody evasion properties of rising SARS-CoV-2 BQ and XBB subvariants // Cell. 2023. Vol. 186, N 2. Р. 279–286. doi: 10.1016/j.cell.2022.12.018Kumar S, Karuppanan K, Subramaniam G. Omicron (BA.1) and sub-variants (BA.1.1, BA.2, and BA.3) of SARS-CoV-2 spike infectivity and pathogenicity: A comparative sequence and structural-based computational assessment. J Med Virol. 2022;94(10):4780–4791. doi: 10.1002/jmv.27927Kumar S., Karuppanan K., Subramaniam G. Omicron (BA.1) and sub-variants (BA.1.1, BA.2, and BA.3) of SARS-CoV-2 spike infectivity and pathogenicity: A comparative sequence and structural-based computational assessment // J Med Virol. 2022. Vol. 94, N 10. P. 4780–4791. doi: 10.1002/jmv.27927Mohandas S, Shete А, Kumar А, et al. Comparative athogenicity of BA.2.12, BA.5.2 and XBB.1 with the Delta variant in Syrian hamsters. Front Microbiol. 2023;(14):1183763. doi: 10.3389/fmicb.2023.1183763Mohandas S., Shete А., Kumar А., et al. Comparative athogenicity of BA.2.12, BA.5.2 and XBB.1 with the Delta variant in Syrian hamsters // Front Microbiol. 2023. N 14. P. 1183763. doi: 10.3389/fmicb.2023.1183763Suzuki R, Yamasoba D, Kimura I, et al. Attenuated fusogenicity and pathogenicity of SARS-CoV-2 omicron variant. Nature. 2022;(603):700–705. doi: 10.1038/s41586-022-04462-1Suzuki R., Yamasoba D., Kimura I., et al. Attenuated fusogenicity and pathogenicity of SARS-CoV-2 omicron variant // Nature. 2022. N 603. Р. 700–705. doi: 10.1038/s41586-022-04462-1Yuan S, Ye ZW, Liang R, et al. Pathogenicity, transmissibility, and fitness of SARS-CoV-2 omicron in Syrian hamsters. Science. 2022;377(6604):428–433. doi: 10.1126/science.abn8939Yuan S., Ye Z.W., Liang R., et al. Pathogenicity, transmissibility, and fitness of SARS-CoV-2 omicron in Syrian hamsters // Science. 2022. Vol. 377, N 6604. Р. 428–433. doi: 10.1126/science.abn8939