เรื่องการกลายพันธุ์ของไวรัส: ไวรัสโคโรน่าและสายพันธุ์อื่นๆ

ไวรัส การกลายพันธุ์ สายพันธุ์ - สามคำนี้ติดปากทุกคนในวันนี้ การระบาดใหญ่ของโคโรนาไวรัส ซึ่งกลืนกินไปเกือบทั่วโลก ทำให้เราสงสัยว่าโรคที่เปลี่ยนชีวิตมนุษย์อย่างรุนแรงมาจากไหน

ในช่วงยี่สิบสองปีของศตวรรษที่ 21 เพียงปีเดียว เราประสบกับโรคระบาดห้าครั้งซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายอย่างร้ายแรงต่อการแพทย์ของโลก ไวรัสแต่ละตัวเกิดจากไวรัส แต่สิ่งที่น่าประหลาดใจก็คือหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง virions (อนุภาคไวรัส) กลับมา แต่ในรูปแบบโครงสร้างที่ดัดแปลงเล็กน้อย ดังนั้นในปี 2545-2546 27 ประเทศทั่วโลกต้องเผชิญกับการแพร่ระบาดของโรคซาร์สซึ่งมีผู้ป่วยมากกว่า 800 รายเสียชีวิต และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเพราะมนุษยชาติกำลังรออยู่:

  • ไข้หวัดหมู A / H1N1 ในปี 2552-2553 - อัตราการเสียชีวิตถึงเกือบ 19,000 คน;
  • ไข้หวัดนก H5N1 และ H7N9 ปี 2546-2560 – เสียชีวิตมากกว่า 450 ราย;
  • Middle East Respiratory Syndrome (MERS-CoV) คือการติดเชื้อไวรัสทางเดินหายใจเฉียบพลันที่เกิดจากเชื้อ coronavirus MERS-CoV ที่ทำให้เกิดโรคในมนุษย์ อัตราการเสียชีวิตค่อนข้างต่ำ - 430 รายในปี 2555-2558
  • โรคไข้เลือดออกอีโบลาในปี 2557-2559 และมีผู้เสียชีวิต 11,300 ราย;
  • COVID-19 เป็นการระบาดใหญ่ในปัจจุบันที่เกิดจากการแพร่กระจายของ coronavirus SARS-CoV-2 คร่าชีวิต 5.6 ล้านชีวิต

เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าการกำหนดไวรัสบางตัวมีบางอย่างที่เหมือนกัน ไม่น่าแปลกใจเพราะอาจเกิดจากไวรัสกลายพันธุ์ประเภทเดียวกัน ลองหาว่าไวรัสกลายพันธุ์คืออะไรและทำไมมันถึงเกิดขึ้น

ไวรัส โครงสร้างและลักษณะของมัน

โลกของจุลชีพมีตัวแทนอยู่หลายสายพันธุ์ ซึ่งแต่ละชนิดมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐานจากที่อื่น ไวรัสอยู่ในกลุ่มนี้แม้ว่าจะมีลักษณะเฉพาะของตัวเองซึ่งไม่ใช่ลักษณะของตัวแทนที่เหลือของโลกสัตว์และพืชที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ประการแรกพวกมันไม่มีโครงสร้างเซลล์และระบบการสร้างโปรตีน ประการที่สอง พวกเขามี cytotropism เด่นชัดและปรสิตภายในเซลล์

นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาไวรัสได้คำนวณว่ามีจุลินทรีย์เหล่านี้มากกว่า 10 ชนิดบนโลกพวกมันมีรูปร่าง ขนาด และวงจรชีวิตที่แตกต่างกัน แต่คุณสมบัติหลายอย่างรวมไวรัสทั้งหมดเข้าด้วยกัน:

  • การปรากฏตัวของแคปซิด - โครงสร้างโปรตีนป้องกัน;
  • จีโนมซึ่งประกอบด้วย DNA หรือ RNA และอยู่ภายใน capsid;
  • supercapsid - เปลือกที่ครอบคลุม capsid แต่ไม่มีอยู่ในไวรัสทุกประเภท

เมื่อไวรัสเข้าสู่เซลล์โฮสต์ ไวรัสจะเริ่มทวีคูณอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้หลายสำเนาของสาเหตุของโรคปรากฏขึ้นซึ่งจะส่งผลกระทบต่อเซลล์อื่น ๆ ของร่างกาย

ในกระบวนการสืบพันธุ์และการแพร่กระจายของไวรัส บางครั้งมีการเปลี่ยนแปลงในสารพันธุกรรมที่อยู่ในจีโนม นี่คือสิ่งที่เรียกว่าการกลายพันธุ์

ยิ่งไวรัสหมุนเวียนและทำซ้ำบ่อยขึ้นเท่าใด โอกาสที่ไวรัสสายพันธุ์ใหม่จะเกิดขึ้นมากขึ้นเท่านั้น

การกลายพันธุ์ดังกล่าวสามารถสร้างไวรัสที่ปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมภายนอกได้ง่ายขึ้น มีการแพร่ระบาดสูง และทำให้เกิดอาการและเส้นทางของโรคที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง กระบวนการนี้เรียกว่าวิวัฒนาการ

สาเหตุหลักของการกลายพันธุ์ของไวรัส

ทุกปีมีการติดเชื้อไวรัสสายพันธุ์ใหม่ปรากฏขึ้นในโลก นี่คือคำอธิบายโดยวิวัฒนาการของไวรัสซึ่งเกิดขึ้นเร็วมากและสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี:

  • การรวมตัวใหม่: ในกรณีนี้จุลินทรีย์จะติดเชื้อในเซลล์เดียวกันและแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม ซึ่งกันและกัน;
  • การกลายพันธุ์: การเปลี่ยนแปลงในลำดับของ DNA หรือ RNA chains เกิดขึ้นภายในตัวไวรัสเอง

การรวมตัวกันใหม่มีอยู่ในไวรัสไข้หวัดใหญ่ เพราะมันมีส่วนของ RNA แปดส่วนในคราวเดียว ซึ่งแต่ละส่วนมียีนตั้งแต่หนึ่งถึงหลายยีน เมื่อเชื้อก่อโรคชนิดเดียวกัน 2 สายพันธุ์เข้าสู่ร่างกาย จุลินทรีย์ชนิดใหม่ที่มีส่วนผสมจะถูกสร้างขึ้น

การกลายพันธุ์ทำให้เกิดสายพันธุ์ใหม่เช่นกัน แต่กระบวนการต่างกันมาก สำหรับการเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่ ไม่จำเป็นต้องมีการติดเชื้อพร้อมกันกับเชื้อโรคที่แตกต่างกันสองชนิด เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดจะเกิดขึ้นเมื่อมีการคัดลอกไวรัส เป็นที่ทราบกันดีว่าไวรัสดีเอ็นเอเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าอาร์เอ็นเอมาก นักวิทยาศาสตร์อธิบายคุณลักษณะนี้ด้วยความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่ง: สำหรับไวรัสดีเอ็นเอ ในกระบวนการคัดลอก พวกเขาต้องการ DNA polymerase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เข้าสู่เซลล์เจ้าบ้าน เธอเป็นผู้ตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาด ป้องกันการเกิดขึ้นของไวรัสที่ถูกดัดแปลง แต่บางครั้ง virions สามารถหลีกเลี่ยงกลไกนี้ได้

RNA polymerase ที่เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบของไวรัส RNA ไม่มีความสามารถนี้ ดังนั้นจึงไม่มีการแก้ไขเกิดขึ้น ดังนั้น โอกาสที่จะเกิดไวรัสสายพันธุ์ใหม่จึงมีสูง

โรคไวรัสที่มีหลายสายพันธุ์ จริงๆ แล้วมีไม่มากนัก การกลายพันธุ์ที่มีชื่อเสียงและพบได้บ่อยที่สุดเกิดขึ้นใน ไข้หวัดใหญ่, HIV, coronavirus ตัวอย่างเช่น ในช่วงการดำรงอยู่ทั้งหมดของ SARS-CoV-2 มีรูปแบบที่แตกต่างกันสิบสามรูปแบบ การระบาดใหญ่ของ COVID-19 เริ่มต้นด้วยรูปแบบที่ค้นพบในเดือนธันวาคม 2019 ในเมืองหวู่ฮั่นของจีน

ผลที่ตามมาของการกลายพันธุ์ของไวรัส

การกลายพันธุ์ดีหรือไม่ดี? คำถามนี้ไม่สามารถตอบได้อย่างชัดเจนเพราะในแต่ละกรณีผลลัพธ์จะแตกต่างกัน สำหรับโรคบางชนิด การกลายพันธุ์ของ virions กลายเป็นโอกาสที่จะ "รู้สึก" สบายในร่างกายมากขึ้น ในขณะที่สำหรับโรคอื่นๆ ก็นำไปสู่ความจริงที่ว่าผู้ป่วยป่วยได้ง่ายและฟื้นตัวเร็ว

ในการติดเชื้อเอชไอวี การกลายพันธุ์ของยีนเพื่อสร้างสายพันธุ์ใหม่เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการดื้อยา สิ่งสำคัญคือเพื่อป้องกันการจำลองแบบของ HIV จะใช้ตัวยับยั้งการถอดรหัสแบบย้อนกลับซึ่งเป็นกลไกของการกระทำที่รวมกับเอนไซม์นี้ในไวรัส หากปราศจากการมีส่วนร่วม virion จะไม่สามารถคัดลอกจีโนมได้ แต่อนุภาคไวรัสบางชนิดจะกลายพันธุ์ได้อย่างแม่นยำในยีน reverse transcriptase ดังนั้นยาจึงไม่สามารถทำงานได้ เพื่อจุดประสงค์นี้ สำหรับการรักษา ของเอชไอวี จะใช้การบำบัดแบบผสมผสานของยาหลายชนิดที่ส่งผลต่อวัฏจักรต่างๆ ของการพัฒนาไวรัส

อิทธิพลต่อการตรวจหาไวรัสและกระบวนการฉีดวัคซีน

การกลายพันธุ์ซึ่งส่งผลให้เกิดสายพันธุ์ใหม่ ก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากสำหรับการวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการ เป็นสิ่งสำคัญที่รูปแบบใหม่จะไม่อยู่นอกขอบเขตของวิธีการระบุตัวตนที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน เครือข่ายห้องปฏิบัติการทั่วโลกของ WHO ได้จัดตั้งคณะทำงานเพื่อศึกษาวิวัฒนาการของ SARS-CoV-2 ตัวแทนได้เก็บตัวอย่างจากผู้ป่วยที่มีอาการใหม่ที่ไม่ปกติแล้วส่งไปวิจัยเพิ่มเติม ขั้นตอนดังกล่าวทำให้สามารถตรวจสอบการเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่ ผลกระทบต่อมนุษย์ และประสิทธิภาพของยาในรูปแบบใหม่ได้

จนถึงปัจจุบัน การวินิจฉัย coronavirus ดำเนินการโดยวิธีการที่มีประสิทธิภาพ 100% เนื่องจากถูกกำหนดโดยยีน RdRp (ORF1ab) และ N ซึ่งไม่กลายพันธุ์เลย

สถานการณ์การฉีดวัคซีน ซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย : สายพันธุ์ใหม่ของ coronavirus "omicron" ปรากฏขึ้นเมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมาจัดการกับความพยายามของนักวิทยาศาสตร์และแพทย์ที่ พัฒนาวัคซีน วัคซีนป้องกัน COVID-19. แม้ว่าจะไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพเมื่อเทียบกับรูปแบบก่อนหน้านี้ เขาตั้งคำถามถึงประสิทธิภาพของการฉีดวัคซีน ดังนั้นการทดสอบวัคซีนไฟเซอร์จึงพบว่าสามารถป้องกันโอไมครอนได้เพียง 22.5% เท่านั้น ข้อสรุปนี้จัดทำโดยผู้เชี่ยวชาญของสถาบันวิจัยสุขภาพแห่งแอฟริกาในเดอร์บัน (แอฟริกาใต้)ในการทำเช่นนี้ พวกเขาได้เก็บตัวอย่างพลาสมาเลือดจากผู้ป่วยที่ได้รับวัคซีน 12 ราย ซึ่งล้มป่วยด้วยเชื้อโคโรนาไวรัสรูปแบบนี้โดยเฉพาะ การศึกษานี้มีพื้นฐานมาจากการกำหนดแอนติบอดีที่เป็นกลางในร่างกาย ในเวลาเดียวกัน พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าวัคซีนจะทำให้โรคง่ายขึ้น ป้องกันภาวะแทรกซ้อน

ในอดีต นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ประเมินประสิทธิผลของการฉีดวัคซีนด้วยยาเทคโนโลยีชีวภาพ ผลลัพธ์ของพวกเขามองโลกในแง่ดีมากขึ้น: วัคซีน mRNA ปริมาณที่สามจากไฟเซอร์และแอสตร้าเซเนก้าเพิ่มการป้องกันของร่างกายต่อโอไมครอนได้ถึง 75%

แต่ไม่ใช่ว่าทุกอย่างจะมองโลกในแง่ร้ายนัก แม้จะมีจำนวนผู้ป่วยที่ติดเชื้อ coronavirus ของสายพันธุ์ Omicron เพิ่มขึ้น มีผู้เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลเพียงเล็กน้อยในบรรดาผู้ที่ได้รับวัคซีน แน่นอนว่าการระบาดของโรคระบาดยังรออยู่ข้างหน้า แต่มีการคาดการณ์ในแง่ดี: วิวัฒนาการของ SARS-CoV-2 นั้นน่าจะใกล้จะเสร็จสมบูรณ์ จุดประสงค์ของไวรัสไม่ใช่เพื่อฆ่าคนและตายเอง แต่เพื่อดำเนินวงจรชีวิตต่อไป ซึ่งไวรัสจำเป็นต้องกลายพันธุ์ให้อยู่ในรูปแบบที่อ่อนแอกว่า

โควิด-19 ไม่น่าจะหายไปจากชีวิตเราโดยสิ้นเชิง แต่ลักษณะประจำปีในช่วงฤดูของโรคทางเดินหายใจที่มีอาการรุนแรงจะไม่เป็นอันตราย ดังนั้นการกลายพันธุ์ของไวรัสอาจเป็นกระบวนการเชิงบวก

แหล่งที่มา
  1. เว็บไซต์ของกระทรวงสาธารณสุขของภูมิภาคมอสโก – โรคระบาดในศตวรรษที่ 21: ไวรัสอันตราย 5 ตัวจากประวัติศาสตร์ที่ผ่านมา
  2. สารานุกรมเภสัชกรรม - ไวรัส.
  3. อินเทอร์เน็ตพอร์ทัล "ไฮเทค" – นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณจำนวนไวรัสบนโลก มีมากกว่าดวงดาวในจักรวาลเสียอีก
  4. เว็บไซต์ Khan Academy – ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไวรัส
  5. พอร์ทัลข่าว “ลีกา. ธุรกิจ". – วิวัฒนาการของไวรัสโคโรน่า: เหตุใดไวรัสจึงกลายพันธุ์และวิธีวินิจฉัยสายพันธุ์ใหม่
  6. วิกิพีเดีย - สายพันธุ์ SARS-CoV-2 ตารางหมุน.
  7. เว็บไซต์ Khan Academy – วิวัฒนาการของไวรัส
  8. สิ่งพิมพ์เครือข่าย“ Forbes.ru” – วัคซีนของไฟเซอร์ต่อต้านสายพันธุ์ Omicron คาดว่าจะมีประสิทธิภาพ 23%
  9. พอร์ทัลข่าว “ Gazeta.ru” - ผู้เชี่ยวชาญด้านโรคติดเชื้อพูดเกี่ยวกับการคาดการณ์ในแง่ดีสำหรับสายพันธุ์ Omicron