O mutácii vírusov: Koronavírusy a iné druhy

Vírusy, mutácie, kmene – tieto tri slová má dnes na perách každý. Pandémia koronavírusu, ktorá zachvátila takmer celú planétu, nás prinútila zamyslieť sa nad tým, odkiaľ pochádzajú choroby, ktoré radikálne menia životy ľudstva.

Len za dvadsaťdva rokov 21. storočia sme zažili päť epidémií, ktoré predstavovali vážnu výzvu pre svetovú medicínu. Každý z nich je spôsobený vírusmi, ale prekvapujúce je, že po určitom čase sa virióny (vírusové častice) vrátia, ale v mierne modifikovanej štruktúrnej forme. V rokoch 2002-2003 teda 27 krajín sveta čelilo epidémii SARS, na ktorú zomrelo viac ako 800 pacientov. A to bol len začiatok, pretože ďalšie ľudstvo čakalo na:

  • prasaciu chrípku A / H1N1 v rokoch 2009-2010 - úmrtnosť dosiahla takmer 19 tisíc ľudí;
  • Vtáčia chrípka H5N1 a H7N9 2003 – 2017 – zomrelo viac ako 450 prípadov;
  • Blízkovýchodný respiračný syndróm (MERS-CoV) je akútna respiračná vírusová infekcia spôsobená ľudským patogénnym koronavírusom MERS-CoV. Úmrtnosť je relatívne nízka - 430 pacientov v rokoch 2012-2015;
  • hemoragická horúčka Ebola, v rokoch 2014 – 2016 si vyžiadala 11 300 obetí;
  • COVID-19 je súčasná pandémia spôsobená šírením koronavírusu SARS-CoV-2. Vyžiada si 5,6 milióna životov.

Je ľahké vidieť, že niektoré označenia vírusov majú niečo spoločné. To nie je prekvapujúce, pretože ich príčinou môžu byť mutované vírusy rovnakého typu. Pokúsme sa zistiť, čo je mutácia vírusu a prečo sa to deje.

Čo je to vírus, jeho štruktúra a znaky

Svet mikroorganizmov predstavuje niekoľko samostatných druhov, z ktorých každý je zásadne odlišný od ostatných. Vírusy patria do tejto skupiny, aj keď majú svoje vlastné charakteristiky, ktoré nie sú charakteristické pre ostatných predstaviteľov živočíšneho a rastlinného sveta, neviditeľné voľným okom. Po prvé, nemajú bunkovú štruktúru a systémy tvoriace proteíny. Po druhé, majú výrazný cytotropizmus a intracelulárny parazitizmus.

Vedci, ktorí študujú vírusy, vypočítali, že na Zemi je viac ako 10 týchto mikroorganizmov. Majú rôzne tvary, veľkosti a životné cykly, no všetky vírusy spája niekoľko vlastností:

  • prítomnosť kapsidy – ochrannej proteínovej štruktúry;
  • genóm, ktorý pozostáva z DNA alebo RNA a nachádza sa vo vnútri kapsidy;
  • superkapsida - obal, ktorý pokrýva kapsidu, ale nie je prítomný vo všetkých typoch vírusov.

Keď vírus vstúpi do hostiteľskej bunky, začne sa rýchlo množiť. V dôsledku toho sa objaví veľa kópií pôvodcu ochorenia, ktoré potom ovplyvňujú ďalšie bunky tela.

V procese rozmnožovania a prenosu vírusu niekedy dochádza k zmene genetického materiálu, ktorý sa nachádza v genóme. Toto sa nazýva mutácia.

Čím viac vírusov cirkuluje a replikuje sa častejšie, tým väčšia je šanca na objavenie sa nových kmeňov.

Takáto mutácia môže vytvoriť vírusy, ktoré sa ľahšie adaptujú na vonkajšie prostredie, majú vysokú nákazlivosť a spôsobujú radikálne odlišné symptómy a priebeh ochorenia. Tento proces sa nazýva evolúcia.

Hlavné príčiny vírusových mutácií

Každý rok sa vo svete objavujú nové kmene vírusových infekcií. Vysvetľuje sa to vývojom vírusov, ktorý prebieha veľmi rýchlo a môže prebiehať dvoma spôsobmi:

  • rekombinácia: v tomto prípade mikroorganizmy infikujú rovnakú bunku a vymieňajú si genetický materiál. spolu;
  • mutácia: zmena v sekvencii reťazcov DNA alebo RNA nastáva v samotnom víruse.

Rekombinácia je vlastná vírusu chrípky, pretože má naraz osem segmentov RNA, z ktorých každý nesie jeden až niekoľko génov. Keď do tela vstúpia dva rôzne kmene toho istého patogénu, vytvoria sa nové mikroorganizmy so zmiešanými segmentmi.

Mutácia tiež produkuje nové kmene, ale proces je veľmi odlišný. Pre vznik nového kmeňa nie je potrebná súčasná infekcia dvoma rôznymi patogénmi, pretože všetky zmeny nastávajú pri kopírovaní vírusu. Je známe, že DNA vírusy sa menia oveľa menej často ako RNA. Vedci vysvetľujú túto vlastnosť s jedným dôležitým rozdielom: pre DNA vírusy v procese kopírovania potrebujú DNA polymerázu, enzým, ktorý vstupuje do hostiteľských buniek. Je to ona, ktorá zisťuje a opravuje chyby, čím zabraňuje vzniku modifikovaných vírusov, ale virióny niekedy dokážu tento mechanizmus obísť.

RNA polymeráza zapojená do replikácie RNA vírusov túto schopnosť nemá, takže nedochádza k žiadnej korekcii. V súlade s tým je pravdepodobnosť výskytu nových kmeňov vírusov vysoká.

Vírusových ochorení s viacerými typmi kmeňov v skutočnosti nie je až tak veľa. Najznámejšie a najčastejšie mutácie sa vyskytujú pri chrípke, HIV, koronavíruse. Napríklad počas celej existencie SARS-CoV-2 sa vytvorilo trinásť rôznych foriem. Pandémia COVID-19 začala formou, ktorá bola objavená v decembri 2019 v čínskom meste Wu-chan.

Dôsledky mutácie vírusu

Je mutácia dobrá alebo zlá? Na túto otázku sa nedá jednoznačne odpovedať, pretože v každom prípade je výsledok iný. Pri niektorých chorobách sa mutácia viriónov stáva príležitosťou „cítiť sa“ v tele ešte pohodlnejšie, pri iných vedie k tomu, že pacienti ľahko ochorejú a rýchlo sa zotavia.

Pri infekcii HIV je jednou z hlavných príčin rezistencie voči liekom génová mutácia na vytvorenie nových kmeňov. Ide o to, že na blokovanie replikácie HIV sa používa inhibítor reverznej transkriptázy, ktorého mechanizmom účinku je spojenie s týmto enzýmom vo víruse. Bez jeho účasti virión nemôže kopírovať genóm, ale niektoré vírusové častice mutujú presne v géne reverznej transkriptázy, takže liek na ne neúčinkuje. Na tento účel sa na liečbu HIV používa kombinovaná terapia niekoľkých liekov, ktoré ovplyvňujú rôzne cykly vývoja vírusu.

Vplyv na proces detekcie vírusu a vakcinácie

Mutácia, ktorej výsledkom sú nové kmene, predstavuje vážne výzvy pre laboratórnu diagnostiku. Je dôležité, aby nové formuláre nevypadli z rámca dnes používaných identifikačných metód. Globálna laboratórna sieť WHO zriadila pracovnú skupinu na štúdium vývoja SARS-CoV-2. Jej zástupcovia odoberajú vzorky pacientom s novými, atypickými príznakmi a posielajú ich na ďalší výskum. Takéto kroky umožňujú sledovať vznik nových kmeňov, ich vplyv na človeka a účinnosť liekov na nové formy.

Diagnostika koronavírusu sa dodnes vykonáva 100% účinnými metódami, nakoľko je určovaný génmi RdRp (ORF1ab) a N, ktoré vôbec nemutujú.

Situácia s očkovaním je trochu komplikovanejšia : pred niekoľkými mesiacmi sa objavil nový kmeň koronavírusu „omicron“, ktorý zasadil ranu úsiliu vedcov a lekárov, ktorí vyvinuli vakcíny proti COVID-19. Hoci v porovnaní s predchádzajúcimi formami predstavuje menšie zdravotné riziko, spochybnil účinnosť očkovania. Testy vakcíny Pfizer teda zistili, že chráni pred omikrónom len na 22,5 %. K tomuto záveru dospeli odborníci z Afrického výskumného inštitútu zdravia v Durbane (Južná Afrika). Na tento účel odobrali vzorky krvnej plazmy 12 zaočkovaným pacientom, ktorí ochoreli na túto konkrétnu formu koronavírusu. Štúdia bola založená na stanovení neutralizačných protilátok v tele. Zároveň vyslovili predpoklad, že vakcína uľahčí priebeh ochorenia, ochráni pred vznikom komplikácií.

V minulosti bola účinnosť očkovania biotechnologickým liekom hodnotená britskými vedcami. Ich výsledky boli optimistickejšie: tretia dávka mRNA vakcín od spoločností Pfizer a AstraZeneca zvýšila obranyschopnosť organizmu proti omikrónu o 75 %.

Ale nie všetko je také pesimistické. Napriek nárastu počtu pacientov s koronavírusom kmeňa Omicron je medzi očkovanými málo hospitalizácií. Samozrejme, vypuknutie pandémie je stále pred nami, ale boli urobené optimistické predpovede: vývoj SARS-CoV-2 sa s najväčšou pravdepodobnosťou blíži ku koncu. Účelom vírusu nie je zabiť človeka a sám zomrieť, ale pokračovať vo svojom životnom cykle, na čo potrebuje zmutovať do slabšej formy.

Je nepravdepodobné, že COVID-19 úplne zmizne z našich životov. Ale jeho každoročný výskyt v sezóne respiračných ochorení s miernejšími príznakmi nebude taký nebezpečný. Takže mutácia vírusov môže byť pozitívnym procesom.

Zdroje
  1. Webová stránka Ministerstva zdravotníctva Moskovskej oblasti. – Epidémie 21. storočia: 5 nebezpečných vírusov nedávnej histórie.
  2. Pharmaceutical Encyclopedia. - Vírusy.
  3. Internetový portál „Hitech“. – Vedci vypočítali počet vírusov na Zemi. Je ich viac ako hviezd vo vesmíre.
  4. Webová stránka Khan Academy. – Úvod do vírusov.
  5. Spravodajský portál „Liga. Podnikanie“. – Evolúcia koronavírusu: prečo vírus mutuje a ako diagnostikovať nové kmene.
  6. Wikipedia - Kmene SARS-CoV-2. Kontingenčná tabuľka.
  7. Webová stránka Khan Academy. – Evolúcia vírusov.
  8. Publikácia siete „Forbes.ru“. – Vakcína spoločnosti Pfizer proti kmeňu Omicron sa odhadovala na 23 % účinnosť.
  9. Spravodajský portál „Gazeta.ru“. - Špecialista na infekčné choroby hovoril o optimistických prognózach pre kmeň Omicron.