Σχετικά με τη μετάλλαξη των ιών: κοροναϊοί και άλλα είδη

Ιοί, μεταλλάξεις, στελέχη - αυτές οι τρεις λέξεις είναι στα χείλη όλων σήμερα. Η πανδημία του κορωνοϊού, που έχει κατακλύσει σχεδόν ολόκληρο τον πλανήτη, μας έκανε να αναρωτηθούμε από πού προέρχονται οι ασθένειες που αλλάζουν ριζικά τη ζωή της ανθρωπότητας.

Μόνο στα είκοσι δύο χρόνια του 21ου αιώνα, ζήσαμε πέντε επιδημίες που έχουν θέσει μια σοβαρή πρόκληση για την παγκόσμια ιατρική. Καθένα από αυτά προκαλείται από ιούς, αλλά αυτό που προκαλεί έκπληξη είναι ότι μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα τα ιοσωμάτια (σωματίδια ιού) επιστρέφουν, αλλά σε ελαφρώς τροποποιημένη δομική μορφή. Έτσι το 2002-2003, 27 χώρες του κόσμου αντιμετώπισαν μια επιδημία του SARS, από την οποία πέθαναν περισσότεροι από 800 ασθενείς. Και αυτή ήταν μόνο η αρχή, γιατί περαιτέρω η ανθρωπότητα περίμενε:

  • γρίπη των χοίρων A / H1N1 το 2009-2010 - το ποσοστό θνησιμότητας έφτασε σχεδόν τις 19 χιλιάδες άτομα.
  • H5N1 και H7N9 γρίπη των πτηνών 2003-2017 – περισσότερα από 450 κρούσματα πέθαναν.
  • Το αναπνευστικό σύνδρομο της Μέσης Ανατολής (MERS-CoV) είναι μια οξεία ιογενής λοίμωξη του αναπνευστικού που προκαλείται από τον ανθρώπινο παθογόνο κορωνοϊό MERS-CoV. Το ποσοστό θνησιμότητας είναι σχετικά χαμηλό - 430 ασθενείς το 2012-2015.
  • Αιμορραγικός πυρετός Έμπολα, το 2014-2016 και στοίχισε 11.300 ζωές.
  • Το COVID-19 είναι η τρέχουσα πανδημία που προκαλείται από την εξάπλωση του κορωνοϊού SARS-CoV-2. Αφαιρώντας 5,6 εκατομμύρια ζωές.

Είναι εύκολο να διαπιστωθεί ότι ορισμένοι χαρακτηρισμοί ιών έχουν κάτι κοινό. Αυτό δεν προκαλεί έκπληξη, γιατί μπορεί να προκληθούν από μεταλλαγμένους ιούς του ίδιου τύπου. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τι είναι μια μετάλλαξη ιού και γιατί συμβαίνει.

Τι είναι ιός, η δομή και τα χαρακτηριστικά του

Ο κόσμος των μικροοργανισμών αντιπροσωπεύεται από πολλά ξεχωριστά είδη, καθένα από τα οποία είναι θεμελιωδώς διαφορετικό από τα άλλα. Οι ιοί ανήκουν σε αυτή την ομάδα, αν και έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά που δεν είναι χαρακτηριστικά των υπολοίπων εκπροσώπων του ζωικού και φυτικού κόσμου αόρατου με γυμνό μάτι. Πρώτον, δεν έχουν κυτταρική δομή και συστήματα σχηματισμού πρωτεϊνών. Δεύτερον, έχουν έντονο κυτταροτροπισμό και ενδοκυτταρικό παρασιτισμό.

Οι επιστήμονες που μελετούν τους ιούς υπολόγισαν ότι υπάρχουν περισσότεροι από 10 από αυτούς τους μικροοργανισμούς στη Γη. Έχουν διαφορετικά σχήματα, μεγέθη και κύκλους ζωής, αλλά διάφορες ιδιότητες ενώνουν όλους τους ιούς:

  • η παρουσία ενός καψιδίου - μια προστατευτική πρωτεϊνική δομή.
  • γονιδίωμα, το οποίο αποτελείται από DNA ή RNA και βρίσκεται μέσα στο καψίδιο.
  • υπερκαψίδιο - ένα κέλυφος που καλύπτει το καψίδιο, αλλά δεν υπάρχει σε όλους τους τύπους ιών.

Όταν ένας ιός εισέρχεται σε ένα κύτταρο ξενιστή, αρχίζει να πολλαπλασιάζεται γρήγορα. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται πολλά αντίγραφα του αιτιολογικού παράγοντα της νόσου, τα οποία στη συνέχεια επηρεάζουν άλλα κύτταρα του σώματος.

Στη διαδικασία αναπαραγωγής και μετάδοσης του ιού, μερικές φορές υπάρχει αλλαγή στο γενετικό υλικό που βρίσκεται στο γονιδίωμα. Αυτό είναι αυτό που ονομάζεται μετάλλαξη.

Όσο περισσότεροι ιοί κυκλοφορούν και πολλαπλασιάζονται συχνότερα, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα εμφάνισης νέων στελεχών.

Μια τέτοια μετάλλαξη μπορεί να δημιουργήσει ιούς που προσαρμόζονται ευκολότερα στο εξωτερικό περιβάλλον, έχουν υψηλή μεταδοτικότητα και προκαλούν ριζικά διαφορετικά συμπτώματα και πορεία της νόσου. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται εξέλιξη.

Οι κύριες αιτίες των μεταλλάξεων του ιού

Κάθε χρόνο εμφανίζονται νέα στελέχη ιογενών λοιμώξεων στον κόσμο. Αυτό εξηγείται από την εξέλιξη των ιών, η οποία εμφανίζεται πολύ γρήγορα και μπορεί να συμβεί με δύο τρόπους:

  • ανασυνδυασμός: στην περίπτωση αυτή, οι μικροοργανισμοί μολύνουν το ίδιο κύτταρο και ανταλλάσσουν γενετικό υλικό ο ένας με τον άλλο;
  • μετάλλαξη: μια αλλαγή στην αλληλουχία των αλυσίδων DNA ή RNA συμβαίνει μέσα στον ίδιο τον ιό.

Ο ανασυνδυασμός είναι εγγενής στον ιό της γρίπης, επειδή έχει οκτώ τμήματα RNA ταυτόχρονα, καθένα από τα οποία φέρει από ένα έως πολλά γονίδια. Όταν δύο διαφορετικά στελέχη του ίδιου παθογόνου εισέρχονται στο σώμα, παράγονται νέοι μικροοργανισμοί με μικτά τμήματα.

Η μετάλλαξη παράγει επίσης νέα στελέχη, αλλά η διαδικασία είναι πολύ διαφορετική. Για την εμφάνιση ενός νέου στελέχους, δεν είναι απαραίτητη η ταυτόχρονη μόλυνση με δύο διαφορετικά παθογόνα, καθώς όλες οι αλλαγές συμβαίνουν κατά την αντιγραφή του ιού. Είναι γνωστό ότι οι ιοί του DNA αλλάζουν πολύ λιγότερο συχνά από το RNA. Οι επιστήμονες εξηγούν αυτό το χαρακτηριστικό με μια σημαντική διαφορά: για τους ιούς DNA, στη διαδικασία αντιγραφής, χρειάζονται DNA πολυμεράση, ένα ένζυμο που εισέρχεται στα κύτταρα-ξενιστές. Είναι αυτή που εντοπίζει και διορθώνει λάθη, αποτρέποντας την εμφάνιση τροποποιημένων ιών, αλλά τα virions μερικές φορές μπορούν να παρακάμψουν αυτόν τον μηχανισμό.

Η RNA πολυμεράση που εμπλέκεται στην αντιγραφή ιών RNA δεν έχει αυτή την ικανότητα, επομένως δεν πραγματοποιείται διόρθωση. Αντίστοιχα, η πιθανότητα εμφάνισης νέων στελεχών ιών είναι υψηλή.

Οι ιογενείς ασθένειες με πολλαπλούς τύπους στελεχών στην πραγματικότητα δεν είναι τόσο πολλές. Οι πιο διάσημες και πιο κοινές μεταλλάξεις εμφανίζονται σε γρίπη, HIV, κοροναϊό. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια ολόκληρης της ύπαρξης του SARS-CoV-2, έχουν σχηματιστεί δεκατρείς διαφορετικές μορφές. Η πανδημία COVID-19 ξεκίνησε με μια μορφή που ανακαλύφθηκε τον Δεκέμβριο του 2019 στην κινεζική πόλη Γουχάν.

Συνέπειες της μετάλλαξης του ιού

Είναι η μετάλλαξη καλή ή κακή; Αυτή η ερώτηση δεν μπορεί να απαντηθεί κατηγορηματικά, γιατί σε κάθε περίπτωση το αποτέλεσμα είναι διαφορετικό. Για ορισμένες ασθένειες, η μετάλλαξη των ιοσωμάτων γίνεται μια ευκαιρία να «αισθανθούν» ακόμη πιο άνετα στο σώμα, ενώ για άλλες οδηγεί στο γεγονός ότι οι ασθενείς αρρωσταίνουν εύκολα και αναρρώνουν γρήγορα.

Στη μόλυνση από τον ιό HIV, η γονιδιακή μετάλλαξη για το σχηματισμό νέων στελεχών είναι μία από τις κύριες αιτίες αντοχής στα φάρμακα. Το θέμα είναι ότι για τον αποκλεισμό της αναπαραγωγής του HIV, χρησιμοποιείται ένας αναστολέας της αντίστροφης μεταγραφάσης, ο μηχανισμός δράσης του οποίου είναι να συνδυαστεί με αυτό το ένζυμο στον ιό. Χωρίς τη συμμετοχή του, το ιοσωμάτιο δεν μπορεί να αντιγράψει το γονιδίωμα, αλλά ορισμένα ιικά σωματίδια μεταλλάσσονται ακριβώς στο γονίδιο της αντίστροφης μεταγραφάσης, επομένως το φάρμακο δεν λειτουργεί σε αυτά. Για το σκοπό αυτό, για τη θεραπεία του HIV, χρησιμοποιείται συνδυαστική θεραπεία πολλών φαρμάκων που επηρεάζουν διαφορετικούς κύκλους ανάπτυξης του ιού.

Επίδραση στην ανίχνευση του ιού και στη διαδικασία εμβολιασμού

Η μετάλλαξη, η οποία οδηγεί σε νέα στελέχη, θέτει σοβαρές προκλήσεις για τα εργαστηριακά διαγνωστικά. Είναι σημαντικό τα νέα έντυπα να μην ξεφεύγουν από το πεδίο εφαρμογής των μεθόδων αναγνώρισης που χρησιμοποιούνται σήμερα. Το Παγκόσμιο Εργαστηριακό Δίκτυο του ΠΟΥ έχει δημιουργήσει μια ομάδα εργασίας για να μελετήσει την εξέλιξη του SARS-CoV-2. Οι εκπρόσωποί της λαμβάνουν δείγματα από ασθενείς με νέα, άτυπα συμπτώματα και τα στέλνουν για περαιτέρω έρευνα. Τέτοια βήματα καθιστούν δυνατή την παρακολούθηση της εμφάνισης νέων στελεχών, των επιπτώσεών τους στον άνθρωπο και της αποτελεσματικότητας των φαρμάκων σε νέες μορφές.

Μέχρι σήμερα, η διάγνωση του κοροναϊού πραγματοποιείται με 100% αποτελεσματικές μεθόδους, όπως προσδιορίζεται από τα γονίδια RdRp (ORF1ab) και N, τα οποία δεν μεταλλάσσονται καθόλου.

Η κατάσταση με τον εμβολιασμό είναι λίγο πιο περίπλοκη : ένα νέο στέλεχος του κορωνοϊού «omicron» εμφανίστηκε πριν από λίγους μήνες, καταφέρνοντας πλήγμα στις προσπάθειες επιστημόνων και γιατρών που ανέπτυξε εμβόλια κατά του COVID-19. Αν και μικρότερος κίνδυνος για την υγεία σε σύγκριση με προηγούμενες μορφές, αμφισβήτησε την αποτελεσματικότητα του εμβολιασμού. Έτσι, οι δοκιμές του εμβολίου Pfizer διαπίστωσαν ότι προστατεύει από το όμικρον μόνο κατά 22,5%. Αυτό το συμπέρασμα κατέληξαν οι ειδικοί του Αφρικανικού Ερευνητικού Ινστιτούτου Υγείας στο Durban (Νότια Αφρική). Για να γίνει αυτό, πήραν δείγματα πλάσματος αίματος από 12 εμβολιασμένους ασθενείς που αρρώστησαν με τη συγκεκριμένη μορφή κορωνοϊού. Η μελέτη βασίστηκε στον προσδιορισμό των εξουδετερωτικών αντισωμάτων στο σώμα. Ταυτόχρονα, έκαναν την υπόθεση ότι το εμβόλιο θα διευκόλυνε την πορεία της νόσου, προστατεύοντας από την εμφάνιση επιπλοκών.

Στο παρελθόν, η αποτελεσματικότητα του εμβολιασμού με ένα βιοτεχνολογικό φάρμακο αξιολογήθηκε από Βρετανούς επιστήμονες. Τα αποτελέσματά τους ήταν πιο αισιόδοξα: μια τρίτη δόση εμβολίων mRNA από την Pfizer και την AstraZeneca αύξησε την άμυνα του οργανισμού έναντι του όμικρον κατά 75%.

Αλλά δεν είναι όλα τόσο απαισιόδοξα. Παρά την αύξηση του αριθμού των ασθενών με κορωνοϊό του στελέχους Omicron, υπάρχουν λίγες νοσηλείες μεταξύ των εμβολιασμένων. Φυσικά, το ξέσπασμα της πανδημίας είναι ακόμη μπροστά, αλλά έχουν γίνει αισιόδοξες προβλέψεις: η εξέλιξη του SARS-CoV-2 πιθανότατα πλησιάζει στην ολοκλήρωση. Ο σκοπός του ιού δεν είναι να σκοτώσει ένα άτομο και να πεθάνει ο ίδιος, αλλά να συνεχίσει τον κύκλο ζωής του, για τον οποίο πρέπει να μεταλλαχθεί σε πιο αδύναμη μορφή.

Ο COVID-19 είναι απίθανο να εξαφανιστεί εντελώς από τις ζωές μας. Όμως η ετήσια εμφάνισή του την εποχή των παθήσεων του αναπνευστικού με πιο ήπια συμπτώματα δεν θα είναι τόσο επικίνδυνη. Έτσι, η μετάλλαξη των ιών μπορεί να είναι μια θετική διαδικασία.

Πηγές
  1. Ιστότοπος του Υπουργείου Υγείας της Περιφέρειας της Μόσχας. – Επιδημίες του 21ου αιώνα: 5 επικίνδυνοι ιοί της πρόσφατης ιστορίας.
  2. Φαρμακευτική Εγκυκλοπαίδεια. - Ιοί.
  3. Διαδικτυακή πύλη «Hitech». – Οι επιστήμονες υπολόγισαν τον αριθμό των ιών στη Γη. Υπάρχουν περισσότερα από αυτά από όσα αστέρια στο σύμπαν.
  4. Ιστότοπος Khan Academy. – Εισαγωγή στους ιούς.
  5. Πύλη ειδήσεων «Liga. Επιχείρηση". – Εξέλιξη του κοροναϊού: γιατί μεταλλάσσεται ο ιός και πώς να διαγνώσουμε νέα στελέχη.
  6. Wikipedia - στελέχη SARS-CoV-2. Συγκεντρωτικός πίνακας.
  7. Ιστότοπος Khan Academy. – Εξέλιξη των ιών.
  8. Έκδοση δικτύου «Forbes.ru». – Το εμβόλιο της Pfizer κατά του στελέχους Omicron εκτιμήθηκε ότι ήταν 23% αποτελεσματικό.
  9. Πύλη ειδήσεων «Gazeta.ru». - Ο λοιμωξιολόγος μίλησε για αισιόδοξες προβλέψεις για το στέλεχος Omicron.