Относно мутациите на вируси: Коронавируси и други видове

Вируси, мутации, щамове – тези три думи днес са на устните на всеки. Пандемията от коронавирус, която обхвана почти цялата планета, ни накара да се чудим откъде идват болестите, които коренно променят живота на човечеството.

Само през двадесет и две години на 21-ви век преживяхме пет епидемии, които представляваха сериозно предизвикателство за световната медицина. Всеки от тях се причинява от вируси, но изненадващо е, че след определен период от време вирионите (вирусните частици) се връщат, но в леко модифицирана структурна форма. Така през 2002-2003 г. 27 страни по света се сблъскаха с епидемия от ТОРС, от която загинаха повече от 800 пациенти. И това беше само началото, защото по-нататък човечеството чакаше:

  • свински грип A / H1N1 през 2009-2010 г. - смъртността достигна почти 19 хиляди души;
  • H5N1 и H7N9 инфлуенца по птиците 2003-2017 г. – повече от 450 са починали;
  • Близкоизточният респираторен синдром (MERS-CoV) е остра респираторна вирусна инфекция, причинена от човешкия патогенен коронавирус MERS-CoV. Смъртността е относително ниска – 430 пациенти през 2012-2015 г.;
  • Хеморагична треска Ебола, през 2014-2016 г. и отне живота на 11 300 души;
  • COVID-19 е настоящата пандемия, причинена от разпространението на коронавирус SARS-CoV-2. Отнема живота на 5,6 милиона.

Лесно е да се види, че някои обозначения на вируси имат нещо общо. Това не е изненадващо, тъй като те могат да бъдат причинени от мутирали вируси от същия тип. Нека се опитаме да разберем какво е вирусна мутация и защо се случва.

Какво е вирус, неговата структура и характеристики

Светът на микроорганизмите е представен от няколко отделни вида, всеки от които е коренно различен от останалите. Вирусите принадлежат към тази група, въпреки че имат свои собствени характеристики, които не са характерни за останалите представители на животинския и растителен свят, невидими с просто око. Първо, те нямат клетъчна структура и протеинообразуващи системи. На второ място, те имат изразен цитотропизъм и вътреклетъчен паразитизъм.

Учени, които изучават вируси, са изчислили, че на Земята има повече от 10 от тези микроорганизми. Те имат различни форми, размери и жизнени цикли, но няколко свойства обединяват всички вируси:

  • наличието на капсид – защитна протеинова структура;
  • геном, който се състои от ДНК или РНК и се намира вътре в капсида;
  • суперкапсид – обвивка, която покрива капсида, но не присъства във всички видове вируси.

Когато вирусът навлезе в клетка гостоприемник, той започва да се размножава бързо. В резултат на това се появяват много копия на причинителя на болестта, които след това засягат други клетки на тялото.

В процеса на възпроизвеждане и предаване на вируса понякога има промяна в генетичния материал, който е в генома. Това се нарича мутация.

Колкото повече вируси циркулират и се размножават по-често, толкова по-голям е шансът да се появят нови щамове.

Такава мутация може да създаде вируси, които по-лесно се адаптират към външната среда, имат висока заразност и причиняват коренно различни симптоми и ход на заболяването. Този процес се нарича еволюция.

Основните причини за вирусни мутации

Всяка година в света се появяват нови щамове на вирусни инфекции. Това се обяснява с еволюцията на вирусите, която се случва много бързо и може да се случи по два начина:

  • рекомбинация: в този случай микроорганизмите заразяват една и съща клетка и обменят генетичен материал един с друг;
  • мутация: промяна в последователността на ДНК или РНК веригите се случва в самия вирус.

Рекомбинацията е присъща на грипния вирус, тъй като има осем РНК сегмента наведнъж, всеки от които носи от един до няколко гена. Когато два различни щама на един и същ патоген попаднат в тялото, се получават нови микроорганизми със смесени сегменти.

Мутацията също произвежда нови щамове, но процесът е много различен. За появата на нов щам не е необходимо едновременно заразяване с два различни патогена, тъй като всички промени настъпват при копиране на вируса. Известно е, че ДНК вирусите се променят много по-рядко от РНК. Учените обясняват тази особеност с една важна разлика: за ДНК вирусите, в процеса на копиране, те се нуждаят от ДНК полимераза, ензим, който влиза в клетките гостоприемник. Тя е тази, която открива и коригира грешки, предотвратявайки появата на модифицирани вируси, но вирионите понякога са в състояние да заобиколят този механизъм.

РНК полимеразата, участваща в репликацията на РНК вируси, няма тази способност, така че не се извършва корекция. Съответно, вероятността от появата на нови щамове вируси е висока.

Вирусните заболявания с множество видове щамове всъщност не са толкова много. Най-известните и най-често срещаните мутации се срещат при грип, ХИВ, коронавирус. Например през цялото съществуване на SARS-CoV-2 са се образували тринадесет различни форми. Пандемията COVID-19 започна с форма, която беше открита през декември 2019 г. в китайския град Ухан.

Последици от вирусна мутация

Добра или лоша ли е мутацията? На този въпрос не може да се отговори еднозначно, тъй като във всеки случай резултатът е различен. При някои заболявания мутацията на вирионите се превръща в възможност да се „чувстват“ още по-комфортно в тялото, докато при други води до факта, че пациентите се разболяват лесно и бързо се възстановяват.

При HIV инфекция, генната мутация за образуване на нови щамове е една от основните причини за лекарствена резистентност. Работата е там, че за блокиране на репликацията на ХИВ се използва инхибитор на обратната транскриптаза, чийто механизъм на действие е да се комбинира с този ензим във вируса. Без негово участие вирионът не може да копира генома, но някои вирусни частици мутират точно в гена на обратната транскриптаза, така че лекарството не действа върху тях. За тази цел за лечение на ХИВ, се използва комбинирана терапия от няколко лекарства, които влияят на различни цикли на развитие на вируса.

Влияние върху откриването на вируси и процеса на ваксинация

Мутацията, която води до нови щамове, представлява сериозни предизвикателства за лабораторната диагностика. Важно е новите формуляри да не излизат от обхвата на използваните днес методи за идентификация. Глобалната лабораторна мрежа на СЗО създаде работна група за изследване на еволюцията на SARS-CoV-2. Неговите представители вземат проби от пациенти с нови, нетипични симптоми и ги изпращат за допълнителни изследвания. Такива стъпки позволяват да се следи появата на нови щамове, тяхното въздействие върху хората и ефективността на лекарствата върху новите форми.

Към днешна дата диагностиката на коронавирус се извършва по 100% ефективни методи, тъй като се определя от RdRp (ORF1ab) и N гени, които изобщо не мутират.

Ситуацията с ваксинацията е малко по-сложна : преди няколко месеца се появи нов щам на коронавирус „omicron“, нанасяйки удар върху усилията на учени и лекари, които разработи ваксини срещу COVID-19. Въпреки че представлява по-малка опасност за здравето в сравнение с предишните форми, той постави под въпрос ефикасността на ваксинацията. Така тестовете на ваксината Pfizer установиха, че тя предпазва от омикрон само с 22,5%. Това заключение направиха експертите от Африканския изследователски институт по здравеопазване в Дърбан (Южна Африка). За целта те взеха проби от кръвна плазма от 12 ваксинирани пациенти, които се разболяват от тази конкретна форма на коронавирус. Проучването се основава на определяне на неутрализиращи антитела в организма. В същото време те направиха предположението, че ваксината ще улесни хода на заболяването, ще предпази от появата на усложнения.

В миналото ефективността на ваксинацията с биотехнологично лекарство беше оценявана от британски учени. Резултатите им бяха по-оптимистични: трета доза иРНК ваксини от Pfizer и AstraZeneca повишава защитата на организма срещу омикрон със 75%.

Но не всичко е толкова песимистично. Въпреки увеличаването на броя на пациентите с коронавирус от щама Omicron, има малко хоспитализации сред ваксинираните. Разбира се, избухването на пандемията все още предстои, но бяха направени оптимистични прогнози: еволюцията на SARS-CoV-2 най-вероятно е към завършване. Целта на вируса не е да убие човек и да умре сам, а да продължи своя жизнен цикъл, за което трябва да мутира в по-слаба форма.

COVID-19 е малко вероятно да изчезне напълно от живота ни. Но годишната му поява през сезона на респираторни заболявания с по-леки симптоми няма да бъде толкова опасна. Така че мутацията на вирусите може да бъде положителен процес.

Източници
  1. Уебсайт на Министерството на здравеопазването на Московска област. – Епидемии на 21 век: 5 опасни вируса от най-новата история.
  2. Фармацевтична енциклопедия. - Вируси.
  3. Интернет портал “Hitech”. – Учените са изчислили броя на вирусите на Земята. Има повече от тях, отколкото има звезди във Вселената.
  4. Уебсайт на Khan Academy. – Въведение във вирусите.
  5. Новинарски портал „Лига. Бизнес". – Еволюция на коронавируса: защо вирусът мутира и как да се диагностицират нови щамове.
  6. Wikipedia - SARS-CoV-2 щамове. Пивотна маса.
  7. Уебсайт на Khan Academy. – Еволюция на вирусите.
  8. Мрежова публикация „Forbes.ru“. – Ваксината на Pfizer срещу щама Omicron е оценена на 23% ефективна.
  9. Новинарски портал “Газета.ру”. - Инфекциозът говори за оптимистични прогнози за щама Omicron.