Over mutatie van virussen: coronavirussen en andere soorten

Virussen, mutaties, stammen - deze drie woorden liggen tegenwoordig op ieders lippen. De pandemie van het coronavirus, die bijna de hele planeet heeft overspoeld, deed ons afvragen waar de ziekten vandaan komen die het leven van de mensheid radicaal veranderen.

Alleen al in de tweeëntwintig jaar van de 21e eeuw hebben we vijf epidemieën meegemaakt die een serieuze uitdaging vormden voor de wereldgeneeskunde. Elk van hen wordt veroorzaakt door virussen, maar wat verrassend is, is dat na een bepaalde tijd de virionen (virale deeltjes) terugkeren, maar in een enigszins gewijzigde structurele vorm. Dus in 2002-2003 werden 27 landen van de wereld geconfronteerd met een epidemie van SARS, waaraan meer dan 800 patiënten stierven. En dit was nog maar het begin, want verder wachtte de mensheid op:

  • varkensgriep A / H1N1 in 2009-2010 - het sterftecijfer bereikte bijna 19 duizend mensen;
  • H5N1 en H7N9 aviaire influenza 2003-2017 – meer dan 450 gevallen overleden;
  • Middle East Respiratory Syndrome (MERS-CoV) is een acute respiratoire virale infectie die wordt veroorzaakt door het voor de mens pathogene coronavirus MERS-CoV. Het sterftecijfer is relatief laag - 430 patiënten in 2012-2015;
  • Ebola hemorragische koorts, in 2014-2016 en eiste 11.300 levens;
  • COVID-19 is de huidige pandemie die wordt veroorzaakt door de verspreiding van het SARS-CoV-2-coronavirus. 5,6 miljoen levens nemen.

Het is gemakkelijk in te zien dat sommige benamingen van virussen iets gemeen hebben. Dit is niet verwonderlijk, omdat ze kunnen worden veroorzaakt door gemuteerde virussen van hetzelfde type. Laten we proberen uit te zoeken wat een virusmutatie is en waarom het gebeurt.

Wat is een virus, zijn structuur en kenmerken

De wereld van micro-organismen wordt vertegenwoordigd door verschillende afzonderlijke soorten, die elk fundamenteel verschillen van de andere. Virussen behoren tot deze groep, hoewel ze hun eigen kenmerken hebben die niet kenmerkend zijn voor de rest van de vertegenwoordigers van de dieren- en plantenwereld die onzichtbaar zijn voor het blote oog. Ten eerste hebben ze geen celstructuur en geen eiwitvormende systemen. Ten tweede hebben ze uitgesproken cytotropisme en intracellulair parasitisme.

Wetenschappers die virussen bestuderen, hebben berekend dat er meer dan 10 van deze micro-organismen op aarde zijn. Ze hebben verschillende vormen, maten en levenscycli, maar verschillende eigenschappen verenigen alle virussen:

  • de aanwezigheid van een capside - een beschermende eiwitstructuur;
  • genoom, dat uit DNA of RNA bestaat en zich in de capside bevindt;
  • supercapside - een omhulsel dat de capside bedekt, maar het is niet aanwezig in alle soorten virussen.

Wanneer een virus een gastheercel binnendringt, begint het zich snel te vermenigvuldigen. Als gevolg hiervan verschijnen er veel kopieën van de veroorzaker van de ziekte, die vervolgens andere cellen van het lichaam aantasten.

In het proces van reproductie en overdracht van het virus is er soms een verandering in het genetische materiaal dat zich in het genoom bevindt. Dit wordt een mutatie genoemd.

Hoe meer virussen circuleren en vaker repliceren, hoe groter de kans dat er nieuwe stammen ontstaan.

Een dergelijke mutatie kan virussen creëren die zich gemakkelijker aanpassen aan de externe omgeving, een hoge besmettelijkheid hebben en radicaal andere symptomen en ziekteverloop veroorzaken. Dit proces wordt evolutie genoemd.

De belangrijkste oorzaken van virusmutaties

Elk jaar verschijnen er nieuwe stammen van virale infecties in de wereld. Dit wordt verklaard door de evolutie van virussen, die zeer snel gebeurt en op twee manieren kan gebeuren:

  • recombinatie: in dit geval infecteren micro-organismen dezelfde cel en wisselen genetisch materiaal uit met elkaar;
  • mutatie: een verandering in de volgorde van DNA- of RNA-ketens vindt plaats in het virus zelf.

Recombinatie is inherent aan het influenzavirus, omdat het acht RNA-segmenten tegelijk heeft, die elk één tot meerdere genen dragen. Wanneer twee verschillende stammen van dezelfde ziekteverwekker het lichaam binnenkomen, worden nieuwe micro-organismen met gemengde segmenten geproduceerd.

Mutatie produceert ook nieuwe stammen, maar het proces is heel anders. Voor het ontstaan ​​van een nieuwe stam is gelijktijdige infectie met twee verschillende pathogenen niet nodig, aangezien alle veranderingen optreden wanneer het virus wordt gekopieerd. Het is bekend dat DNA-virussen veel minder vaak veranderen dan RNA. Wetenschappers verklaren dit kenmerk met één belangrijk verschil: voor DNA-virussen hebben ze tijdens het kopiëren DNA-polymerase nodig, een enzym dat de gastheercellen binnendringt. Zij is het die fouten detecteert en corrigeert, waardoor de opkomst van gewijzigde virussen wordt voorkomen, maar virions kunnen dit mechanisme soms omzeilen.

Het RNA-polymerase dat betrokken is bij de replicatie van RNA-virussen heeft dit vermogen niet, dus er vindt geen correctie plaats. Dienovereenkomstig is de kans op het ontstaan ​​van nieuwe virusstammen groot.

Virale ziekten met meerdere soorten stammen zijn er eigenlijk niet zo veel. De meest bekende en meest voorkomende mutaties komen voor bij influenza, HIV, coronavirus. Zo zijn er tijdens het hele bestaan ​​van SARS-CoV-2 dertien verschillende vormen ontstaan. De COVID-19-pandemie begon met een vorm die in december 2019 werd ontdekt in de Chinese stad Wuhan.

Gevolgen van virusmutatie

Is mutatie goed of slecht? Deze vraag is niet eenduidig ​​te beantwoorden, omdat het resultaat telkens weer anders is. Voor sommige ziekten wordt de mutatie van virionen een kans om zich nog comfortabeler in het lichaam te "voelen", terwijl het voor andere ertoe leidt dat patiënten gemakkelijk ziek worden en snel herstellen.

Bij HIV-infectie is genmutatie om nieuwe stammen te vormen een van de belangrijkste oorzaken van resistentie tegen geneesmiddelen. Het ding is dat om HIV-replicatie te blokkeren, een reverse transcriptase-remmer wordt gebruikt, waarvan het werkingsmechanisme is om te combineren met dit enzym in het virus. Zonder zijn deelname kan het virion het genoom niet kopiëren, maar sommige virale deeltjes muteren precies in het reverse transcriptase-gen, dus het medicijn werkt niet op hen. Voor dit doel wordt voor de behandeling van HIV een combinatietherapie gebruikt van verschillende geneesmiddelen die verschillende cycli van de virusontwikkeling beïnvloeden.

Invloed op virusdetectie en vaccinatieproces

Mutatie, die resulteert in nieuwe stammen, vormt een serieuze uitdaging voor laboratoriumdiagnostiek. Het is belangrijk dat de nieuwe formulieren niet buiten de reikwijdte van de identificatiemethoden vallen die vandaag worden gebruikt. Het WHO Global Laboratory Network heeft een taskforce opgericht om de evolutie van SARS-CoV-2 te bestuderen. De vertegenwoordigers nemen monsters van patiënten met nieuwe, atypische symptomen en sturen deze op voor verder onderzoek. Dergelijke stappen maken het mogelijk om de opkomst van nieuwe stammen, hun impact op mensen en de effectiviteit van medicijnen op nieuwe vormen te volgen.

Tot op heden wordt de diagnose van coronavirus uitgevoerd met 100% effectieve methoden, omdat deze wordt bepaald door de RdRp- (ORF1ab) en N-genen, die helemaal niet muteren.

De situatie met vaccinatie is iets gecompliceerder : een paar maanden geleden verscheen een nieuwe stam van het coronavirus "omicron" die een slag toebracht aan de inspanningen van wetenschappers en artsen die ontwikkelde vaccins tegen COVID-19. Hoewel minder gevaarlijk voor de gezondheid in vergelijking met eerdere vormen, twijfelde hij aan de werkzaamheid van vaccinatie. Zo bleek uit tests van het Pfizer-vaccin dat het slechts 22,5% tegen ommicron beschermt. Deze conclusie werd getrokken door de experts van het African Research Institute of Health in Durban (Zuid-Afrika). Om dit te doen, namen ze bloedplasmamonsters van 12 gevaccineerde patiënten die ziek werden met deze specifieke vorm van coronavirus. De studie was gebaseerd op de bepaling van neutraliserende antilichamen in het lichaam. Tegelijkertijd gingen ze ervan uit dat het vaccin het ziekteverloop zou vergemakkelijken en zou beschermen tegen het optreden van complicaties.

In het verleden werd de effectiviteit van vaccinatie met een biotech-medicijn geëvalueerd door Britse wetenschappers. Hun resultaten waren optimistischer: een derde dosis mRNA-vaccins van Pfizer en AstraZeneca verhoogde de afweer van het lichaam tegen omicron met 75%.

Maar niet alles is zo pessimistisch. Ondanks een toename van het aantal patiënten met coronavirus van de Omicron-stam, zijn er weinig ziekenhuisopnames onder gevaccineerden. Natuurlijk is het uitbreken van de pandemie nog steeds in het verschiet, maar er zijn optimistische voorspellingen gedaan: de evolutie van SARS-CoV-2 nadert waarschijnlijk zijn voltooiing. Het doel van het virus is niet om een ​​persoon te doden en zelf te sterven, maar om zijn levenscyclus voort te zetten, waarvoor het in een zwakkere vorm moet muteren.

Het is onwaarschijnlijk dat COVID-19 volledig uit ons leven zal verdwijnen. Maar zijn jaarlijkse verschijning tijdens het seizoen van luchtwegaandoeningen met mildere symptomen zal niet zo gevaarlijk zijn. Dus de mutatie van virussen kan een positief proces zijn.

Bronnen
  1. Website van het ministerie van Volksgezondheid van de regio Moskou. – Epidemieën van de 21e eeuw: 5 gevaarlijke virussen uit de recente geschiedenis.
  2. Farmaceutische Encyclopedie. - Virussen.
  3. Internetportaal “Hitech”. – Wetenschappers hebben het aantal virussen op aarde berekend. Het zijn er meer dan er sterren in het heelal zijn.
  4. Khan Academy-website. – Inleiding tot virussen.
  5. Nieuwsportaal “Liga. Bedrijf". – Evolutie van het coronavirus: waarom het virus muteert en hoe nieuwe stammen te diagnosticeren.
  6. Wikipedia - SARS-CoV-2-stammen. Draaitafel.
  7. Khan Academy-website. – Evolutie van virussen.
  8. Netwerkpublicatie “Forbes.ru”. – Het vaccin van Pfizer tegen de Omicron-stam was naar schatting 23% effectief.
  9. Nieuwsportaal “Gazeta.ru”. - De infectieziektespecialist sprak over optimistische voorspellingen voor de Omicron-stam.