Om mutation av virus: Coronavirus och andra arter

Virus, mutationer, stammar - dessa tre ord finns på allas läppar idag. Coronavirus-pandemin, som har uppslukat nästan hela planeten, fick oss att undra var de sjukdomar som radikalt förändrar mänsklighetens liv kommer ifrån.

Bara under de tjugotvå åren av 2000-talet har vi upplevt fem epidemier som har utgjort en allvarlig utmaning för världsmedicinen. Var och en av dem orsakas av virus, men det som är förvånande är att virionerna (virala partiklar) efter en viss tid återkommer, men i en något modifierad strukturell form. Så under 2002-2003 drabbades 27 länder i världen av en SARS-epidemi, från vilken mer än 800 patienter dog. Och detta var bara början, eftersom ytterligare mänskligheten väntade på:

  • svininfluensa A / H1N1 2009-2010 - dödligheten nådde nästan 19 tusen människor;
  • H5N1 och H7N9 aviär influensa 2003–2017 – mer än 450 fall dog;
  • Mellanösterns luftvägssyndrom (MERS-CoV) är en akut luftvägsvirusinfektion orsakad av det humanpatogena coronaviruset MERS-CoV. Dödligheten är relativt låg - 430 patienter 2012-2015;
  • Ebola hemorragisk feber, 2014-2016 och krävde 11 300 liv;
  • COVID-19 är den aktuella pandemin som orsakas av spridningen av SARS-CoV-2 coronavirus. Tar 5,6 miljoner liv.

Det är lätt att se att vissa beteckningar på virus har något gemensamt. Detta är inte förvånande, eftersom de kan orsakas av muterade virus av samma typ. Låt oss försöka ta reda på vad en virusmutation är och varför det händer.

Vad är en virus, dess struktur och egenskaper

Mikroorganismernas värld representeras av flera separata arter, som var och en är fundamentalt annorlunda än de andra. Virus tillhör denna grupp, även om de har sina egna egenskaper som inte är karakteristiska för resten av representanterna för djur- och växtvärlden osynliga för blotta ögat. För det första har de ingen cellstruktur och proteinbildande system. För det andra har de uttalad cytotropism och intracellulär parasitism.

Forskare som studerar virus har beräknat att det finns fler än 10 av dessa mikroorganismer på jorden. De har olika former, storlekar och livscykler, men flera egenskaper förenar alla virus:

  • närvaron av en kapsid - en skyddande proteinstruktur;
  • genom, som består av DNA eller RNA och är beläget inuti kapsiden;
  • superkapsid - ett skal som täcker kapsiden, men det finns inte i alla typer av virus.

När ett virus kommer in i en värdcell, börjar det föröka sig snabbt. Som ett resultat uppstår många kopior av det orsakande medlet av sjukdomen, som sedan påverkar andra celler i kroppen.

I processen för reproduktion och överföring av viruset sker ibland en förändring i det genetiska materialet som finns i genomet. Detta är vad som kallas en mutation.

Ju mer virus som cirkulerar och replikerar oftare, desto större är chansen att nya stammar dyker upp.

En sådan mutation kan skapa virus som är lättare att anpassa till den yttre miljön, har hög smittsamhet och orsakar radikalt olika symtom och sjukdomsförlopp. Denna process kallas evolution.

De främsta orsakerna till virusmutationer

Varje år uppstår nya stammar av virusinfektioner i världen. Detta förklaras av utvecklingen av virus, som sker mycket snabbt och kan ske på två sätt:

  • rekombination: i detta fall infekterar mikroorganismer samma cell och utbyter genetiskt material med varandra;
  • mutation: en förändring i sekvensen av DNA- eller RNA-kedjor sker inom själva viruset.

Rekombination är inneboende i influensaviruset, eftersom det har åtta RNA-segment samtidigt, som vart och ett bär från en till flera gener. När två olika stammar av samma patogen kommer in i kroppen bildas nya mikroorganismer med blandade segment.

Mutation ger också nya stammar, men processen är väldigt annorlunda. För uppkomsten av en ny stam är samtidig infektion med två olika patogener inte nödvändig, eftersom alla förändringar sker när viruset kopieras. Det är känt att DNA-virus förändras mycket mindre frekvent än RNA. Forskare förklarar denna funktion med en viktig skillnad: för DNA-virus, i processen att kopiera, behöver de DNA-polymeras, ett enzym som kommer in i värdcellerna. Det är hon som upptäcker och korrigerar fel, vilket förhindrar uppkomsten av modifierade virus, men virioner kan ibland kringgå denna mekanism.

RNA-polymeraset som är involverat i replikeringen av RNA-virus har inte denna förmåga, så ingen korrigering äger rum. Följaktligen är sannolikheten för uppkomsten av nya stammar av virus stor.

Virussjukdomar med flera typer av stammar är faktiskt inte så många. De mest kända och vanligaste mutationerna förekommer i influensa, HIV, coronavirus. Till exempel, under hela existensen av SARS-CoV-2, har tretton olika former bildats. Covid-19-pandemin började med en form som upptäcktes i december 2019 i den kinesiska staden Wuhan.

Konsekvenser av virusmutation

Är mutation bra eller dålig? Denna fråga kan inte besvaras entydigt, eftersom resultatet i varje fall är annorlunda. För vissa sjukdomar blir mutationen av virioner en möjlighet att "känna sig" ännu mer bekväm i kroppen, medan det för andra leder till att patienter lätt blir sjuka och återhämtar sig snabbt.

Vid HIV-infektion är genmutation för att bilda nya stammar en av huvudorsakerna till läkemedelsresistens. Saken är att för att blockera HIV-replikation används en omvänd transkriptashämmare, vars verkningsmekanism är att kombinera med detta enzym i viruset. Utan sitt deltagande kan virionet inte kopiera genomet, men vissa viruspartiklar muterar exakt i genen för omvänt transkriptas, så läkemedlet fungerar inte på dem. För detta ändamål, för behandling av HIV används en kombinationsterapi av flera läkemedel som påverkar olika cykler av virusutvecklingen.

Inverkan på virusdetektion och vaccinationsprocessen

Mutation, som resulterar i nya stammar, utgör allvarliga utmaningar för laboratoriediagnostik. Det är viktigt att de nya blanketterna inte faller utanför ramen för de identifieringsmetoder som används idag. WHO Global Laboratory Network har inrättat en arbetsgrupp för att studera utvecklingen av SARS-CoV-2. Dess representanter tar prover från patienter med nya, atypiska symtom och skickar för vidare forskning. Sådana steg gör det möjligt att övervaka uppkomsten av nya stammar, deras inverkan på människor och effektiviteten av läkemedel på nya former.

Hittills har diagnosen koronavirus utförts med 100 % effektiva metoder, eftersom det bestäms av generna RdRp (ORF1ab) och N, som inte muterar alls.

Situationen med vaccination är lite mer komplicerad : en ny stam av coronaviruset "omicron" dök upp för några månader sedan, vilket slog ett slag för forskare och läkare som utvecklat vacciner mot covid-19. Även om det var mindre av en hälsorisk jämfört med tidigare former, ifrågasatte han effektiviteten av vaccination. Således visade tester av Pfizer-vaccinet att det endast skyddar mot omicron med 22,5 %. Denna slutsats gjordes av experterna från African Research Institute of Health i Durban (Sydafrika). För att göra detta tog de blodplasmaprover från 12 vaccinerade patienter som insjuknade i just denna form av coronavirus. Studien baserades på bestämning av neutraliserande antikroppar i kroppen. Samtidigt gjorde de antagandet att vaccinet skulle underlätta sjukdomsförloppet, skydda mot uppkomsten av komplikationer.

Tidigare utvärderades effektiviteten av vaccination med ett biotekniskt läkemedel av brittiska forskare. Deras resultat var mer optimistiska: en tredje dos av mRNA-vaccin från Pfizer och AstraZeneca ökade kroppens försvar mot omicron med 75 %.

Men allt är inte så pessimistiskt. Trots en ökning av antalet patienter med coronavirus av Omicron-stammen är det få sjukhusinläggningar bland de vaccinerade. Naturligtvis är utbrottet av pandemin fortfarande framför oss, men optimistiska prognoser har gjorts: utvecklingen av SARS-CoV-2 närmar sig troligen sitt slut. Syftet med viruset är inte att döda en person och dö själv, utan att fortsätta sin livscykel, för vilken det måste mutera till en svagare form.

Det är osannolikt att COVID-19 helt försvinner från våra liv. Men dess årliga utseende under säsongen av luftvägssjukdomar med mildare symtom kommer inte att vara så farligt. Så mutationen av virus kan vara en positiv process.

Källor