O mutaci virů: Koronaviry a jiné druhy

Viry, mutace, kmeny – tato tři slova má dnes na rtech každý. Pandemie koronaviru, která zachvátila téměř celou planetu, nás přiměla přemýšlet, odkud se berou nemoci, které radikálně mění životy lidstva.

Jen za dvaadvacet let 21. století jsme zažili pět epidemií, které představovaly vážnou výzvu pro světovou medicínu. Každý z nich je způsoben viry, ale překvapivé je, že po určité době se viriony (virové částice) vrátí, ale v mírně pozměněné strukturální formě. V letech 2002-2003 tedy 27 zemí světa čelilo epidemii SARS, na kterou zemřelo více než 800 pacientů. A to byl jen začátek, protože další lidstvo čekalo:

  • prasečí chřipka A / H1N1 v letech 2009-2010 - úmrtnost dosáhla téměř 19 tisíc lidí;
  • Ptačí chřipka H5N1 a H7N9 2003–2017 – zemřelo více než 450 případů;
  • Middle East Respiratory Syndrome (MERS-CoV) je akutní respirační virová infekce způsobená lidským patogenním koronavirem MERS-CoV. Úmrtnost je relativně nízká – 430 pacientů v letech 2012-2015;
  • hemoragická horečka Ebola, v letech 2014–2016 si vyžádala 11 300 životů;
  • COVID-19 je současná pandemie způsobená šířením koronaviru SARS-CoV-2. Vzal 5,6 milionu životů.

Je snadné vidět, že některá označení virů mají něco společného. To není překvapivé, protože mohou být způsobeny mutovanými viry stejného typu. Pokusme se zjistit, co je mutace viru a proč k ní dochází.

Co je virus, jeho struktura a znaky

Svět mikroorganismů je reprezentován několika samostatnými druhy, z nichž každý je zásadně odlišný od ostatních. Viry patří do této skupiny, i když mají své vlastní vlastnosti, které nejsou charakteristické pro zbytek zástupců živočišného a rostlinného světa, neviditelné pouhým okem. Za prvé, nemají buněčnou strukturu a proteinotvorné systémy. Za druhé, mají výrazný cytotropismus a intracelulární parazitismus.

Vědci, kteří studují viry, vypočítali, že na Zemi existuje více než 10 těchto mikroorganismů. Mají různé tvary, velikosti a životní cykly, ale všechny viry spojuje několik vlastností:

  • přítomnost kapsidy - ochranná proteinová struktura;
  • genom, který se skládá z DNA nebo RNA a je umístěn uvnitř kapsidy;
  • superkapsida - obal, který pokrývá kapsidu, ale není přítomen ve všech typech virů.

Když virus vstoupí do hostitelské buňky, začne se rychle množit. V důsledku toho se objeví mnoho kopií původce onemocnění, které pak ovlivňují další buňky těla.

V procesu reprodukce a přenosu viru někdy dochází ke změně genetického materiálu, který je v genomu. Tomu se říká mutace.

Čím více virů cirkuluje a replikuje se častěji, tím větší je šance, že se objeví nové kmeny.

Taková mutace může vytvořit viry, které se snáze adaptují na vnější prostředí, mají vysokou nakažlivost a způsobují radikálně odlišné příznaky a průběh onemocnění. Tento proces se nazývá evoluce.

Hlavní příčiny mutací virů

Každý rok se ve světě objevují nové kmeny virových infekcí. To se vysvětluje evolucí virů, která probíhá velmi rychle a může nastat dvěma způsoby:

  • rekombinace: v tomto případě mikroorganismy infikují stejnou buňku a vyměňují si genetický materiál. jeden s druhým;
  • mutace: změna v sekvenci řetězců DNA nebo RNA nastává uvnitř samotného viru.

Rekombinace je inherentní viru chřipky, protože má najednou osm segmentů RNA, z nichž každý nese jeden až několik genů. Když dva různé kmeny stejného patogenu vstoupí do těla, vytvoří se nové mikroorganismy se smíšenými segmenty.

Mutace také produkuje nové kmeny, ale proces je velmi odlišný. Pro vznik nového kmene není nutná současná infekce dvěma různými patogeny, protože ke všem změnám dochází při kopírování viru. Je známo, že DNA viry se mění mnohem méně často než RNA. Vědci tuto vlastnost vysvětlují jedním důležitým rozdílem: pro DNA viry v procesu kopírování potřebují DNA polymerázu, enzym, který vstupuje do hostitelských buněk. Je to ona, kdo odhaluje a opravuje chyby a brání vzniku modifikovaných virů, ale viriony jsou někdy schopny tento mechanismus obejít.

RNA polymeráza zapojená do replikace RNA virů tuto schopnost nemá, takže nedochází k žádné korekci. Pravděpodobnost vzniku nových kmenů virů je tedy vysoká.

Virových onemocnění s více typy kmenů ve skutečnosti není tolik. Nejznámější a nejčastější mutace se vyskytují u chřipky, HIV, koronaviru. Například za celou dobu existence SARS-CoV-2 se vytvořilo třináct různých forem. Pandemie COVID-19 začala formou, která byla objevena v prosinci 2019 v čínském městě Wu-chan.

Důsledky mutace viru

Je mutace dobrá nebo špatná? Na tuto otázku nelze jednoznačně odpovědět, protože v každém případě je výsledek jiný. U některých nemocí se mutace virionů stává příležitostí „cítit se“ v těle ještě pohodlněji, u jiných vede k tomu, že pacienti snadno onemocní a rychle se uzdraví.

U infekce HIV je jednou z hlavních příčin lékové rezistence genová mutace za vzniku nových kmenů. Jde o to, že k blokování replikace HIV se používá inhibitor reverzní transkriptázy, jehož mechanismem účinku je spojení s tímto enzymem ve viru. Bez jeho účasti virion nemůže kopírovat genom, ale některé virové částice mutují přesně v genu reverzní transkriptázy, takže na ně lék nepůsobí. K tomuto účelu se pro léčbu HIV používá kombinovaná terapie několika léků, které ovlivňují různé cykly vývoje viru.

Vliv na detekci viru a proces vakcinace

Mutace, jejímž výsledkem jsou nové kmeny, představuje vážné problémy pro laboratorní diagnostiku. Je důležité, aby nové formuláře nevypadly z rámce dnes používaných identifikačních metod. WHO Global Laboratory Network zřídila pracovní skupinu pro studium vývoje SARS-CoV-2. Její zástupci odebírají vzorky pacientům s novými, atypickými příznaky a posílají je k dalšímu výzkumu. Takové kroky umožňují sledovat vznik nových kmenů, jejich dopad na člověka a účinnost léků na nové formy.

Diagnostika koronaviru se dodnes provádí 100% účinnými metodami, neboť je určována geny RdRp (ORF1ab) a N, které vůbec nemutují.

Situace s očkováním je trochu složitější : před několika měsíci se objevil nový kmen koronaviru „omicron“, který zasadil ránu úsilí vědců a lékařů, kteří vyvinuly vakcíny proti COVID-19. Přestože ve srovnání s předchozími formami představuje menší zdravotní riziko, zpochybnil účinnost očkování. Testy vakcíny Pfizer tedy zjistily, že chrání před omikronem pouze z 22,5 %. Tento závěr učinili odborníci z Afrického výzkumného institutu zdraví v Durbanu (Jihoafrická republika). Za tímto účelem odebrali vzorky krevní plazmy 12 očkovaným pacientům, kteří onemocněli touto konkrétní formou koronaviru. Studie byla založena na stanovení neutralizačních protilátek v těle. Zároveň vyslovili předpoklad, že vakcína usnadní průběh onemocnění, ochrání před vznikem komplikací.

V minulosti byla účinnost očkování biotechnologickým lékem hodnocena britskými vědci. Jejich výsledky byly optimističtější: třetí dávka mRNA vakcín od společností Pfizer a AstraZeneca zvýšila obranyschopnost těla proti omikronu o 75 %.

Ale ne všechno je tak pesimistické. I přes nárůst počtu pacientů s koronavirem kmene Omicron je mezi očkovanými málo hospitalizací. Samozřejmě, že vypuknutí pandemie je stále před námi, ale byly učiněny optimistické předpovědi: vývoj SARS-CoV-2 se s největší pravděpodobností blíží ke konci. Smyslem viru není zabít člověka a sám zemřít, ale pokračovat ve svém životním cyklu, ke kterému potřebuje zmutovat do slabší formy.

COVID-19 pravděpodobně zcela nezmizí z našich životů. Jeho každoroční výskyt v sezóně respiračních onemocnění s mírnějšími příznaky ale nebude tak nebezpečný. Takže mutace virů může být pozitivní proces.

Zdroje
  1. Webové stránky Ministerstva zdravotnictví Moskevské oblasti. – Epidemie 21. století: 5 nebezpečných virů nedávné historie.
  2. Farmaceutická encyklopedie. - Viry.
  3. Internetový portál „Hitech“. – Vědci vypočítali počet virů na Zemi. Je jich více než hvězd ve vesmíru.
  4. Web Khan Academy. – Úvod do virů.
  5. Zpravodajský portál „Liga. Obchod“. – Evoluce koronaviru: proč virus mutuje a jak diagnostikovat nové kmeny.
  6. Wikipedie - Kmeny SARS-CoV-2. Kontingenční tabulka.
  7. Web Khan Academy. – Evoluce virů.
  8. Publikace sítě „Forbes.ru“. – Účinnost vakcíny společnosti Pfizer proti kmeni Omicron byla odhadnuta na 23 %.
  9. Zpravodajský portál „Gazeta.ru“. - Specialista na infekční choroby hovořil o optimistických předpovědích pro kmen Omicron.