O mutaciji virusov: koronavirusi in druge vrste

Virusi, mutacije, sevi – te tri besede so danes vsem na ustnicah. Pandemija koronavirusa, ki je zajela skoraj ves planet, nas je spraševala, od kod prihajajo bolezni, ki korenito spreminjajo življenje človeštva.

Samo v dvaindvajsetih letih 21. stoletja smo doživeli pet epidemij, ki so predstavljale resen izziv svetovni medicini. Vsak od njih povzročajo virusi, presenetljivo pa je, da se po določenem času virioni (virusni delci) vrnejo, vendar v nekoliko spremenjeni strukturni obliki. Tako se je v letih 2002-2003 27 držav sveta soočilo z epidemijo SARS, zaradi katere je umrlo več kot 800 bolnikov. In to je bil šele začetek, saj je človeštvo čakalo na:

  • prašičja gripa A / H1N1 v letih 2009-2010 - stopnja smrtnosti je dosegla skoraj 19 tisoč ljudi;
  • H5N1 in H7N9 aviarna influenca 2003-2017 – več kot 450 primerov je umrlo;
  • Bližnjevzhodni respiratorni sindrom (MERS-CoV) je akutna respiratorna virusna okužba, ki jo povzroča človeški patogeni koronavirus MERS-CoV. Stopnja umrljivosti je relativno nizka - 430 bolnikov v letih 2012-2015;
  • Hemoragična mrzlica ebola, v letih 2014–2016 in zahtevala 11.300 življenj;
  • COVID-19 je trenutna pandemija, ki jo povzroča širjenje koronavirusa SARS-CoV-2. Jemanje 5,6 milijona življenj.

Preprosto je videti, da imajo nekatere oznake virusov nekaj skupnega. To ni presenetljivo, saj jih lahko povzročijo mutirani virusi iste vrste. Poskusimo ugotoviti, kaj je virusna mutacija in zakaj se to zgodi.

Kaj je virus, njegova zgradba in značilnosti

Svet mikroorganizmov predstavlja več ločenih vrst, od katerih se vsaka bistveno razlikuje od drugih. V to skupino spadajo virusi, čeprav imajo svoje značilnosti, ki niso značilne za preostale predstavnike živalskega in rastlinskega sveta, nevidne s prostim očesom. Prvič, nimajo celične strukture in sistemov za tvorbo beljakovin. Drugič, imajo izrazit citotropizem in znotrajcelični parazitizem.

Znanstveniki, ki preučujejo viruse, so izračunali, da je na Zemlji več kot 10 teh mikroorganizmov. Imajo različne oblike, velikosti in življenjske cikle, a vse viruse združuje več lastnosti:

  • prisotnost kapside – zaščitne beljakovinske strukture;
  • genom, ki je sestavljen iz DNK ali RNA in se nahaja znotraj kapside;
  • superkapsid - lupina, ki pokriva kapsid, vendar ni prisotna pri vseh vrstah virusov.

Ko virus vstopi v gostiteljsko celico, se začne hitro razmnoževati. Posledično se pojavijo številne kopije povzročitelja bolezni, ki nato prizadenejo druge celice telesa.

V procesu razmnoževanja in prenosa virusa včasih pride do spremembe v genskem materialu, ki je v genomu. To se imenuje mutacija.

Bolj ko virusi krožijo in se pogosteje razmnožujejo, večja je možnost za nastanek novih sevov.

Takšna mutacija lahko ustvari viruse, ki se lažje prilagajajo zunanjemu okolju, imajo visoko nalezljivost in povzročajo radikalno drugačne simptome in potek bolezni. Ta proces se imenuje evolucija.

Glavni vzroki virusnih mutacij

Vsako leto se na svetu pojavijo novi sevi virusnih okužb. To je razloženo z evolucijo virusov, ki poteka zelo hitro in se lahko pojavi na dva načina:

  • rekombinacija: v tem primeru mikroorganizmi okužijo isto celico in izmenjujejo genetski material drug z drugim;
  • mutacija: sprememba zaporedja verig DNK ali RNA se pojavi v samem virusu.

Rekombinacija je lastna virusu gripe, ker ima naenkrat osem segmentov RNA, od katerih vsak nosi od enega do več genov. Ko dva različna seva istega patogena vstopita v telo, nastanejo novi mikroorganizmi z mešanimi segmenti.

Mutacija proizvaja tudi nove seve, vendar je postopek zelo drugačen. Za nastanek novega seva ni potrebna hkratna okužba z dvema različnima patogenoma, saj se vse spremembe pojavijo ob kopiranju virusa. Znano je, da se virusi DNK spreminjajo veliko manj pogosto kot RNA. Znanstveniki to lastnost razlagajo z eno pomembno razliko: za viruse DNK v procesu kopiranja potrebujejo DNK polimerazo, encim, ki vstopi v gostiteljske celice. Ona je tista, ki odkriva in popravlja napake, preprečuje nastanek spremenjenih virusov, vendar virioni včasih lahko zaobidejo ta mehanizem.

RNA polimeraza, ki sodeluje pri replikaciji RNA virusov, nima te sposobnosti, zato ne pride do korekcije. V skladu s tem je verjetnost pojava novih sevov virusov velika.

Virusnih bolezni z več vrstami sevov pravzaprav ni tako veliko. Najbolj znane in najpogostejše mutacije se pojavljajo pri gripi, HIV, koronavirusu. Na primer, v celotnem obstoju SARS-CoV-2 je nastalo trinajst različnih oblik. Pandemija COVID-19 se je začela z obliko, ki so jo odkrili decembra 2019 v kitajskem mestu Wuhan.

Posledice mutacije virusa

Je mutacija dobra ali slaba? Na to vprašanje ni mogoče nedvoumno odgovoriti, saj je v vsakem primeru rezultat drugačen. Za nekatere bolezni postane mutacija virionov priložnost, da se v telesu "počutijo" še bolj udobno, pri drugih pa vodi do dejstva, da bolniki zlahka zbolijo in hitro okrevajo.

Pri okužbi s HIV je genska mutacija za nastanek novih sevov eden glavnih vzrokov odpornosti na zdravila. Stvar je v tem, da se za blokiranje replikacije HIV uporablja zaviralec reverzne transkriptaze, katerega mehanizem delovanja je združevanje s tem encimom v virusu. Brez njegove udeležbe virion ne more kopirati genoma, vendar nekateri virusni delci mutirajo prav v genu reverzne transkriptaze, zato zdravilo na njih ne deluje. V ta namen se za zdravljenje HIV uporablja kombinirano zdravljenje več zdravil, ki vplivajo na različne cikle razvoja virusa.

Vpliv na odkrivanje virusov in proces cepljenja

Mutacija, ki povzroči nove seve, predstavlja resne izzive za laboratorijsko diagnostiko. Pomembno je, da novi obrazci ne izstopajo iz obsega identifikacijskih metod, ki se danes uporabljajo. Globalna laboratorijska mreža WHO je ustanovila delovno skupino za preučevanje razvoja SARS-CoV-2. Njegovi predstavniki odvzamejo vzorce bolnikom z novimi, netipičnimi simptomi in jih pošljejo v nadaljnje raziskave. Takšni koraki omogočajo spremljanje pojava novih sevov, njihovega vpliva na človeka in učinkovitosti zdravil na nove oblike.

Do danes se diagnoza koronavirusa izvaja s 100 % učinkovitimi metodami, saj jo določata gena RdRp (ORF1ab) in N, ki sploh ne mutirata.

Situacija s cepljenjem je nekoliko bolj zapletena : pred nekaj meseci se je pojavil nov sev koronavirusa "omicron", ki je udaril prizadevanjem znanstvenikov in zdravnikov, ki so razvila cepiva proti COVID-19. Čeprav je v primerjavi s prejšnjimi oblikami manj nevaren za zdravje, je podvomil o učinkovitosti cepljenja. Tako so testi cepiva Pfizer ugotovili, da ščiti pred omikronom le za 22,5 %. Do tega sklepa so prišli strokovnjaki Afriškega raziskovalnega inštituta za zdravje v Durbanu (Južna Afrika). V ta namen so vzeli vzorce krvne plazme 12 cepljenih pacientov, ki so zboleli za to posebno obliko koronavirusa. Študija je temeljila na določanju nevtralizirajočih protiteles v telesu. Ob tem so izpostavili domnevo, da bo cepivo olajšalo potek bolezni, zaščitilo pred nastankom zapletov.

V preteklosti so učinkovitost cepljenja z biotehnološkim zdravilom ocenjevali britanski znanstveniki. Njihovi rezultati so bili bolj optimistični: tretji odmerek cepiv mRNA iz Pfizerja in AstraZeneca je povečal obrambo telesa pred omikronom za 75 %.

Vendar ni vse tako pesimistično. Kljub povečanju števila bolnikov s koronavirusom seva Omicron je med cepljenimi malo hospitalizacij. Seveda je izbruh pandemije še pred nami, vendar so bile podane optimistične napovedi: razvoj SARS-CoV-2 se najverjetneje bliža koncu. Namen virusa ni ubiti človeka in sam umreti, ampak nadaljevanje svojega življenjskega cikla, za kar mora mutirati v šibkejšo obliko.

COVID-19 verjetno ne bo popolnoma izginil iz naših življenj. Toda njegov vsakoletni pojav v sezoni bolezni dihal z blažjimi simptomi ne bo tako nevaren. Torej je mutacija virusov lahko pozitiven proces.

Viri
  1. Spletna stran Ministrstva za zdravje Moskovske regije. – Epidemije 21. stoletja: 5 nevarnih virusov novejše zgodovine.
  2. Farmacevtska enciklopedija. - Virusi.
  3. Internetni portal “Hitech”. – Znanstveniki so izračunali število virusov na Zemlji. Več jih je kot zvezd v vesolju.
  4. Spletno mesto Khan Academy. – Uvod v viruse.
  5. Novičarski portal “Liga. Posel«. – Razvoj koronavirusa: zakaj virus mutira in kako diagnosticirati nove seve.
  6. Wikipedia – sevi SARS-CoV-2. Vrteča miza.
  7. Spletno mesto akademije Khan. – Razvoj virusov.
  8. Omrežna publikacija “Forbes.ru”. – Ocenjeno je bilo, da je Pfizerjevo cepivo proti sevu Omicron 23-odstotno učinkovito.
  9. Novičarski portal “Gazeta.ru”. - Infektologinja je spregovorila o optimističnih napovedih za sev Omicron.