O mutaciji virusa: Koronavirusi i druge vrste

Virusi, mutacije, sojevi - ove tri riječi danas su svima na usnama. Pandemija koronavirusa, koja je zahvatila gotovo cijeli planet, natjerala nas je da se zapitamo odakle dolaze bolesti koje radikalno mijenjaju život čovječanstva.

Samo u dvadeset i dvije godine 21. stoljeća doživjeli smo pet epidemija koje su predstavljale ozbiljan izazov svjetskoj medicini. Svaki od njih je uzrokovan virusima, no ono što iznenađuje je da se nakon određenog vremena virioni (virusne čestice) vraćaju, ali u malo izmijenjenom strukturnom obliku. Tako se 2002.-2003. 27 zemalja svijeta suočilo s epidemijom SARS-a, od koje je umrlo više od 800 pacijenata. I to je bio samo početak, jer je daljnje čovječanstvo čekalo:

  • svinjska gripa A / H1N1 u 2009-2010 - stopa smrtnosti dosegla je gotovo 19 tisuća ljudi;
  • H5N1 i H7N9 ptičja influenca 2003.-2017. – umrlo je više od 450 slučajeva;
  • Bliskoistočni respiratorni sindrom (MERS-CoV) je akutna respiratorna virusna infekcija uzrokovana ljudskim patogenim koronavirusom MERS-CoV. Stopa mortaliteta je relativno niska - 430 pacijenata u 2012.-2015.;
  • Hemoragijska groznica ebola, 2014.-2016. i odnijela 11.300 života;
  • COVID-19 je trenutna pandemija uzrokovana širenjem koronavirusa SARS-CoV-2. Odnijeti 5,6 milijuna života.

Lako je vidjeti da neke oznake virusa imaju nešto zajedničko. To nije iznenađujuće, jer ih mogu uzrokovati mutirani virusi istog tipa. Pokušajmo shvatiti što je mutacija virusa i zašto se to događa.

Što je virus, njegova struktura i značajke

Svijet mikroorganizama predstavlja nekoliko zasebnih vrsta od kojih se svaka bitno razlikuje od ostalih. Virusi pripadaju ovoj skupini, iako imaju svoje karakteristike koje nisu karakteristične za ostale predstavnike životinjskog i biljnog svijeta nevidljive golim okom. Prvo, nemaju staničnu strukturu i sustave za stvaranje proteina. Drugo, imaju izražen citotropizam i intracelularni parazitizam.

Znanstvenici koji proučavaju viruse izračunali su da na Zemlji postoji više od 10 ovih mikroorganizama. Imaju različite oblike, veličine i životni ciklus, ali nekoliko svojstava ujedinjuje sve viruse:

  • prisutnost kapsida – zaštitne proteinske strukture;
  • genom, koji se sastoji od DNA ili RNA i nalazi se unutar kapside;
  • superkapsid – ljuska koja prekriva kapsid, ali nije prisutna u svim vrstama virusa.

Kada virus uđe u stanicu domaćina, počinje se brzo razmnožavati. Kao rezultat toga, pojavljuju se mnoge kopije uzročnika bolesti, koje zatim utječu na druge stanice tijela.

U procesu razmnožavanja i prijenosa virusa ponekad dolazi do promjene genetskog materijala koji se nalazi u genomu. To je ono što se zove mutacija.

Što više virusa cirkulira i replicira se češće, to je veća šansa za pojavu novih sojeva.

Takva mutacija može stvoriti viruse koji se lakše prilagođavaju vanjskom okruženju, imaju visoku zaraznost i uzrokuju radikalno različite simptome i tijek bolesti. Taj se proces naziva evolucija.

Glavni uzroci mutacija virusa

Svake godine u svijetu se pojavljuju novi sojevi virusnih infekcija. To se objašnjava evolucijom virusa, koja se događa vrlo brzo i može se dogoditi na dva načina:

  • rekombinacija: u ovom slučaju mikroorganizmi inficiraju istu stanicu i razmjenjuju genetski materijal jedno s drugim;
  • mutacija: promjena u slijedu DNA ili RNA lanaca događa se unutar samog virusa.

Rekombinacija je svojstvena virusu gripe, jer ima osam RNA segmenata odjednom, od kojih svaki nosi od jednog do nekoliko gena. Kada dva različita soja istog patogena uđu u tijelo, nastaju novi mikroorganizmi s mješovitim segmentima.

Mutacija također proizvodi nove sojeve, ali je proces vrlo drugačiji. Za nastanak novog soja nije potrebna istodobna infekcija s dva različita patogena, budući da se sve promjene događaju kada se virus kopira. Poznato je da se DNA virusi mijenjaju mnogo rjeđe od RNA. Znanstvenici objašnjavaju ovu značajku s jednom važnom razlikom: za DNA viruse, u procesu kopiranja, potrebna im je DNA polimeraza, enzim koji ulazi u stanice domaćina. Ona je ta koja otkriva i ispravlja pogreške, sprječavajući pojavu modificiranih virusa, ali virioni ponekad mogu zaobići ovaj mehanizam.

RNA polimeraza uključena u replikaciju RNA virusa nema tu sposobnost, pa se ne vrši korekcija. Sukladno tome, velika je vjerojatnost pojave novih sojeva virusa.

Virusne bolesti s više vrsta sojeva zapravo nisu toliko. Najpoznatije i najčešće mutacije javljaju se kod gripe, HIV-a, koronavirusa. Primjerice, tijekom cijelog postojanja SARS-CoV-2 nastalo je trinaest različitih oblika. Pandemija COVID-19 započela je oblikom koji je otkriven u prosincu 2019. u kineskom gradu Wuhanu.

Posljedice mutacije virusa

Je li mutacija dobra ili loša? Na ovo se pitanje ne može jednoznačno odgovoriti, jer je u svakom slučaju rezultat drugačiji. Za neke bolesti mutacija viriona postaje prilika da se "osjećaju" još ugodnije u tijelu, dok za druge dovodi do toga da pacijenti lako obolijevaju i brzo se oporavljaju.

Kod HIV infekcije, mutacija gena za stvaranje novih sojeva jedan je od glavnih uzroka rezistencije na lijekove. Stvar je u tome da se za blokiranje replikacije HIV-a koristi inhibitor reverzne transkriptaze, čiji je mehanizam djelovanja spajanje s ovim enzimom u virusu. Bez njegovog sudjelovanja virion ne može kopirati genom, ali neke virusne čestice mutiraju upravo u genu reverzne transkriptaze, pa lijek na njih ne djeluje. U tu svrhu, za liječenje HIV-a, koristi se kombinirana terapija više lijekova koji utječu na različite cikluse razvoja virusa.

Utjecaj na otkrivanje virusa i proces cijepljenja

Mutacija, koja rezultira novim sojevima, predstavlja ozbiljne izazove za laboratorijsku dijagnostiku. Važno je da novi obrasci ne ispadnu iz okvira metoda identifikacije koje se danas koriste. Svjetska laboratorijska mreža Svjetske zdravstvene organizacije osnovala je radnu skupinu za proučavanje razvoja SARS-CoV-2. Njegovi predstavnici uzimaju uzorke od pacijenata s novim, atipičnim simptomima i šalju ih na daljnja istraživanja. Takvi koraci omogućuju praćenje pojave novih sojeva, njihovog utjecaja na ljude i učinkovitosti lijekova na nove oblike.

Do danas se dijagnoza koronavirusa provodi 100% učinkovitim metodama, jer ga određuju geni RdRp (ORF1ab) i N koji uopće ne mutiraju.

Situacija s cijepljenjem je malo kompliciranija : prije nekoliko mjeseci pojavio se novi soj koronavirusa “omicron” koji je zadao udarac naporima znanstvenika i liječnika koji razvila cjepiva protiv COVID-19. Iako je manje opasan po zdravlje u usporedbi s prethodnim oblicima, dovodio je u pitanje učinkovitost cijepljenja. Tako su ispitivanja Pfizer cjepiva pokazala da ono štiti od omikrona samo 22,5%. Ovaj zaključak donijeli su stručnjaci Afričkog istraživačkog instituta za zdravlje u Durbanu (Južna Afrika). Da bi to učinili, uzeli su uzorke krvne plazme od 12 cijepljenih pacijenata koji su oboljeli od ovog konkretnog oblika koronavirusa. Studija se temeljila na određivanju neutralizirajućih antitijela u tijelu. Pritom su iznijeli pretpostavku da će cjepivo olakšati tijek bolesti, zaštititi od nastanka komplikacija.

U prošlosti su britanski znanstvenici ocjenjivali učinkovitost cijepljenja biotehnološkim lijekom. Njihovi rezultati bili su optimističniji: treća doza mRNA cjepiva iz Pfizera i AstraZeneca povećala je obranu tijela od omikrona za 75%.

Ali nije sve tako pesimistično. Unatoč porastu broja oboljelih od koronavirusa soja Omicron, malo je hospitalizacija među cijepljenima. Naravno, izbijanje pandemije tek predstoji, ali su dane optimistične prognoze: evolucija SARS-CoV-2 najvjerojatnije je pri kraju. Svrha virusa nije ubiti čovjeka i sam umrijeti, već nastaviti svoj životni ciklus, za što je potrebno mutirati u slabiji oblik.

Malo je vjerojatno da će COVID-19 potpuno nestati iz naših života. No, njegova godišnja pojava u sezoni respiratornih bolesti s blažim simptomima neće biti toliko opasna. Dakle, mutacija virusa može biti pozitivan proces.

Izvori
  1. Web stranica Ministarstva zdravstva Moskovske regije. – Epidemije 21. stoljeća: 5 opasnih virusa novije povijesti.
  2. Farmaceutska enciklopedija. - Virusi.
  3. Internet portal “Hitech”. – Znanstvenici su izračunali broj virusa na Zemlji. Ima ih više nego zvijezda u svemiru.
  4. Web stranica Khan akademije. – Uvod u viruse.
  5. Novosti portal “Liga. Poslovanje". – Evolucija koronavirusa: zašto virus mutira i kako dijagnosticirati nove sojeve.
  6. Wikipedia - sojevi SARS-CoV-2. Zakretni stol.
  7. Web stranica Khan akademije. – Evolucija virusa.
  8. Mrežna publikacija “Forbes.ru”. – Pfizerovo cjepivo protiv soja Omicron procijenjeno je na 23% učinkovitosti.
  9. Novosti portal “Gazeta.ru”. - Infektolog je govorio o optimističnim prognozama za soj Omicron.