关于病毒的突变:冠状病毒和其他物种

病毒、突变、毒株——这三个词今天挂在每个人的嘴边。几乎席卷整个地球的冠状病毒大流行让我们想知道从根本上改变人类生活的疾病来自哪里。

仅在 21 世纪的二十二年中,我们就经历了五次对世界医学构成严重挑战的流行病。它们中的每一个都是由病毒引起的,但令人惊讶的是,经过一段时间后,病毒粒子(病毒颗粒)会返回,但结构形式略有改变。所以在2002-2003年间,全球27个国家遭遇了非典疫情,800多人死于非典。而这仅仅是个开始,因为更多的人类在等待:

  • 2009-2010 年的甲型 H1N1 猪流感 - 死亡率达到近 1.9 万人;
  • 2003-2017 年 H5N1 和 H7N9 禽流感——超过 450 例死亡;
  • 中东呼吸综合征(MERS-CoV)是由人类致病性冠状病毒MERS-CoV引起的急性呼吸道病毒感染。死亡率相对较低——2012-2015 年为 430 名患者;
  • 埃博拉出血热,2014-2016 年夺去 11,300 人的生命;
  • COVID-19 是当前由 SARS-CoV-2 冠状病毒传播引起的流行病。夺去 560 万人的生命。

很容易看出,某些病毒名称有一些共同点。这并不奇怪,因为它们可能是由同一类型的变异病毒引起的。让我们试着弄清楚什么是病毒突变以及它发生的原因。

什么是病毒,其结构和特征

微生物世界由几个不同的物种代表,每个物种都与其他物种有着根本的不同。病毒属于这一类,尽管它们具有自己的特征,这些特征是肉眼看不见的动植物世界的其他代表所没有的特征。首先,它们没有细胞结构和蛋白质形成系统。其次,它们具有明显的细胞嗜性和细胞内寄生性。

研究病毒的科学家计算出,地球上有超过 10 种这样的微生物。它们具有不同的形状、大小和生命周期,但有几个特性将所有病毒结合在一起:

  • 衣壳的存在 - 一种保护性蛋白质结构;
  • 基因组,由DNA或RNA组成,位于衣壳内;
  • 超级衣壳 - 覆盖衣壳的外壳,但并非存在于所有类型的病毒中。

当病毒进入宿主细胞时,它开始迅速繁殖。结果,出现了许多疾病病原体的副本,然后影响了身体的其他细胞。

在病毒的繁殖和传播过程中,有时基因组中的遗传物质会发生变化。这就是所谓的突变。

病毒传播和复制越频繁,新毒株出现的机会就越大。

这样的突变可以产生更容易适应外部环境,具有高传染性,并引起截然不同的症状和病程的病毒。这个过程称为进化。

病毒突变的主要原因

世界上每年都会出现新的病毒感染株。这可以通过病毒的进化来解释,这种进化发生得非常快,可以通过两种方式发生:

  • 重组:在这种情况下,微生物感染同一个细胞并交换遗传物质彼此;
  • 突变:病毒本身发生DNA或RNA链序列的变化。

重组是流感病毒固有的,因为它同时具有八个 RNA 片段,每个片段携带一个到多个基因。当同一病原体的两种不同菌株进入人体时,就会产生具有混合片段的新微生物。

突变也会产生新的菌株,但过程非常不同。对于新毒株的出现,不需要同时感染两种不同的病原体,因为所有变化都发生在病毒复制时。众所周知,DNA 病毒的变化频率远低于 RNA。科学家用一个重要的区别来解释这一特性:对于 DNA 病毒,在复制过程中,它们需要 DNA 聚合酶,这是一种进入宿主细胞的酶。是她检测和纠正错误,防止修改病毒的出现,但病毒粒子有时能够绕过这种机制。

参与 RNA 病毒复制的 RNA 聚合酶不具备这种能力,因此不会发生校正。因此,出现新病毒株的可能性很高。

具有多种毒株的病毒性疾病实际上并不多。最著名和最常见的突变发生在 流感 HIV 、冠状病毒中。例如,在 SARS-CoV-2 的整个存在过程中,形成了 13 种不同的形式。 COVID-19 大流行始于 2019 年 12 月在中国武汉市发现的一种形式。

病毒变异的后果

变异是好是坏?这个问题无法明确回答,因为每种情况下的结果都是不同的。对于某些疾病,病毒粒子的突变成为一个让身体“感觉”更加舒适的机会,而对于另一些疾病,它导致患者容易生病并迅速康复。

在HIV感染中,基因突变形成新毒株是产生耐药性的主要原因之一。问题是,为了阻止 HIV 复制,使用了逆转录酶抑制剂,其作用机制是与病毒中的这种酶结合。如果没有它的参与,病毒粒子就无法复制基因组,但一些病毒颗粒会在逆转录酶基因中精确地发生突变,因此药物对它们不起作用。为此目的,为了 治疗 HIV ,使用了影响病毒发展不同周期的几种药物的联合治疗。

对病毒检测和疫苗接种过程的影响

导致新毒株的突变对实验室诊断提出了严峻挑战。重要的是,新表格不会超出当今使用的识别方法的范围。世卫组织全球实验室网络已成立一个工作组来研究 SARS-CoV-2 的演变。其代表从具有新的、非典型症状的患者身上采集样本,并将其送去进一步研究。这些步骤使监测新菌株的出现、它们对人类的影响以及药物对新形式的有效性成为可能。

迄今为止,冠状病毒的诊断是通过 100% 有效的方法进行的,因为它是由根本不发生突变的 RdRp (ORF1ab) 和 N 基因决定的。

疫苗接种的情况稍微复杂一些 :几个月前出现了一种新的冠状病毒“omicron”,对科学家和医生的努力造成了打击开发了 种针对 COVID-19 的疫苗 。尽管与以前的形式相比,对健康的危害较小,但他质疑疫苗接种的功效。因此,辉瑞疫苗的测试发现,它对 omicron 的保护作用仅为 22.5%。这一结论是由位于德班(南非)的非洲健康研究所的专家得出的。为此,他们从 12 名接种过疫苗的患者身上采集了血浆样本,这些患者感染了这种特殊形式的冠状病毒。该研究基于体内中和抗体的测定。同时,他们假设疫苗会使疾病的进程更容易,防止并发症的发生。

过去,英国科学家评估了生物技术药物疫苗接种的有效性。他们的结果更加乐观:辉瑞和阿斯利康的第三剂 mRNA 疫苗将人体对 omicron 的防御能力提高了 75%。

但并非一切都如此悲观。尽管 Omicron 株的冠状病毒 患者数量有所增加,但接种疫苗的人中很少有住院治疗。当然,大流行的爆发仍在前方,但已经做出了乐观的预测:SARS-CoV-2的进化很可能接近完成。病毒的目的不是杀死一个人并自己死去,而是继续它的生命周期,为此它需要变异成更弱的形式。

COVID-19 不太可能完全从我们的生活中消失。但它每年出现在症状较轻的呼吸道疾病季节不会那么危险。所以病毒的变异可以是一个积极的过程。

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