Ako vznikajú mutácie, oplatí sa čakať na nový kmeň koronavírusu?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

V októbri minulého roku niekde v Indii ochorela na COVID-19 osoba, ktorá je pravdepodobne imunokompromitovaná. Jeho prípad mohol byť mierny, ale kvôli neschopnosti jeho tela zbaviť sa koronavírusu sa zdržiaval a množil sa. Keď sa vírus replikoval a presúval z jednej bunky do druhej, kúsky genetického materiálu sa nesprávne kopírovali. Týmto upraveným vírusom nakazil svoje okolie.

Takto podľa vedcov vznikol kmeň koronavírusu Delta, ktorý robí chaos po celom svete a každý deň si vyžiada obrovské množstvo životov. Počas pandémie COVID-19 už boli identifikované tisíce variantov tohto vírusu, z ktorých štyri sú považované za „znepokojujúce“– Alpha, Beta, Gamma a Delta.

Najnebezpečnejšia z nich je Delta, podľa niektorých správ je asi o 97 % infekčnejšia ako pôvodný koronavírus, ktorý sa objavil v roku 2019 vo Wu-chane. Môžu však existovať ešte nebezpečnejšie kmene ako Delta? Pochopenie toho, ako dochádza k mutáciám, pomôže odpovedať na otázku.

Koronavírusy sú náchylnejšie na mutácie ako iné vírusy

Takýto zvrat udalostí ako v Indii nebol pre mikrobiológov prekvapením. Samozrejme, nevedeli predpovedať, kde a kedy sa objaví ešte smrteľnejší vírus a či sa tak vôbec stane, no možnosť nebezpečnej mutácie bola plne pripustená. Podľa Bethany Moore, predsedníčky Katedry mikrobiológie a imunológie na University of Michigan, zakaždým, keď vírus vstúpi do bunky, replikuje svoj genóm, aby sa rozšíril do ďalších buniek.

Okrem toho koronavírusy kopírujú svoje genómy neopatrnejšie ako ľudia, zvieratá alebo dokonca niektoré iné patogény. To znamená, že v procese kopírovania vlastných genetických kódov často robia chyby, čo vedie k mutáciám. Aj keď existujú vírusy, ktoré mutujú ešte častejšie ako koronavírus, napríklad chrípka. Je to preto, že RNA koronavírusov obsahuje korekčný enzým, ktorý je zodpovedný za dvojitú kontrolu kópií. Preto najčastejšie v akej forme sa to do človeka dostane, tak to z neho vychádza.

Ako však hovoria epidemiológovia, na to, aby sme svetu spôsobili nenapraviteľné škody, nie sú potrebné mnohé nesprávne skopírované kópie. Vírusy, ktoré sa prenášajú vzdušnými kvapôčkami, napríklad počas rozhovoru, sa šíria oveľa rýchlejšie ako tie, ktoré sa prenášajú sexuálne, krvou alebo dokonca hmatom. Okrem toho majú takéto vírusy ešte jedno nebezpečenstvo – nakazený človek ho môže preniesť, a dokonca aj jeho zmutovanú verziu, ešte skôr, než sa o svojej nákaze dozvie.

Jednotlivé mutácie koronavírusu sú menej nebezpečné ako konvergentná evolúcia

Väčšina mutácií buď sama zabije vírus, alebo zomrie v dôsledku nedostatočného šírenia, to znamená, že nosič ho prenesie na malý počet ľudí, ktorí ho izolujú a zabránia jeho ďalšiemu šíreniu. Ale keď sa vytvorí veľké množstvo mutácií, niektorým sa náhodou podarí „utiecť“z obmedzeného okruhu nosičov, napríklad ak infikovaná osoba navštívi preplnené miesto alebo podujatie s veľkým počtom účastníkov.

Podľa Vaughna Coopera, profesora mikrobiológie a molekulárnej genetiky, sa však vedci najviac neboja ani mutácie jedného vírusu, ale podobných zmien, ktoré sa vyskytujú v mnohých nezávislých variantoch. Takéto zmeny vždy urobia vírus z hľadiska evolúcie dokonalejší. Tento jav sa nazýva konvergentná evolúcia.

Napríklad vo všetkých vyššie uvedených kmeňoch sa mutácia vyskytla v jednej časti spike proteínu (spike protein). Tieto výčnelky pomáhajú vírusu infikovať ľudské bunky. Takže v dôsledku mutácie D614G bol jeden typ aminokyseliny (nazývaný kyselina asparágová) nahradený glycínom, čo spôsobilo, že vírus bol infekčnejší.

Ďalšia bežná mutácia, známa ako L452R, premieňa aminokyselinu leucín na arginín, opäť v spike proteíne. Vzhľadom na to, že mutácia L452 bola pozorovaná vo viac ako tucte jednotlivých klonov, možno dospieť k záveru, že poskytuje koronavírusu dôležitú výhodu. Tento predpoklad nedávno potvrdili výskumníci po sekvenovaní stoviek vzoriek vírusu. Navyše, ako vedci naznačujú, L452R pomáha vírusu infikovať ľudí s určitou imunitou voči koronavírusu.

Keďže spike proteín bol kritický pre vývoj vakcín a liečby, vedci vykonali najväčšie množstvo výskumu na štúdium mutácií v ňom. Niektorí vedci sa však domnievajú, že samotné štúdium mutácií v spike proteíne nestačí na pochopenie vírusu. Tento názor zdieľa najmä Nash Rochman, odborník na evolučnú virológiu.

Rohman je spoluautorom nedávneho článku, v ktorom sa uvádza, že hoci je spike proteín dôležitým prvkom vírusu, existuje aj jeho ďalšia, rovnako dôležitá časť, ktorá sa nazýva nukleokapsidový proteín. Ide o povlak, ktorý obklopuje RNA genóm vírusu. Podľa vedca môžu tieto dve oblasti spolupracovať. To znamená, že variant s mutáciou v spike proteíne bez akýchkoľvek zmien v nukleokapsidovom proteíne sa môže správať úplne inak ako iný variant, ktorý má mutácie v oboch proteínoch.

Skupina mutácií, ktoré fungujú spoločne, sa nazýva epistáza. Simulácie Rohmana a kolegov ukazujú, že malá skupina mutácií v rôznych bodoch môže pomôcť vírusu uniknúť protilátkam, a tak znížiť účinnosť vakcín.

Hrozba nebezpečnej mutácie koronavírusu bude pretrvávať až do konca pandémie

Najväčšie obavy vedcov vyvoláva skutočnosť, že vznikajú mutácie, ktoré sú odolné voči očkovaniu. Všetky vakcíny v súčasnosti preukazujú svoju účinnosť. Najnovší variant Mu sa však už ukázal ako oveľa odolnejší voči nim ako všetky predchádzajúce kmene, vrátane variantu Delta.

Vzhľadom na to, že malá časť svetovej populácie je stále zaočkovaná, vírus nepotrebuje žiadnu mutáciu schopnú úplne prekabátiť imunitný systém. Odborníci sa domnievajú, že pre vírus je jednoduchšie nájsť nové a lepšie spôsoby, ako infikovať miliardy ľudí, ktorí ešte nemajú imunitu.

Nikto však nevie, aké mutácie nás čakajú a aké škody môžu spôsobiť. Vzhľadom na dlhú inkubačnú dobu môže vírus s nebezpečnou mutáciou prežiť a rozptýliť sa po planéte, aj keď má pôvod v riedko osídlenej oblasti.

Pre pochopenie problematiky mutácií je dôležité pochopiť jednu vec – vyskytujú sa, keď dôjde k replikácii vírusu. Mutácie objavujúce sa tento rok v rôznych krajinách sú dôvodom, prečo pandémia ešte nie je pod kontrolou. To znamená, že čím zúrivejšia pandémia, tým viac mutácií vzniká, čo následne prispieva k ešte väčšiemu šíreniu vírusu. Preto najlepším spôsobom, ako zabrániť vzniku budúcich, nebezpečnejších kmeňov, je obmedziť počet replikácií. Momentálne v tom pomáha očkovanie a tiež dodržiavanie preventívnych opatrení.