Вірус SARS-CoV-2 мутував. Aitor Diago / Moment через Getty Images
Вірус SARS-CoV-2 швидко мутував. Це викликає занепокоєння, оскільки їх більше трансмісивні варіанти ГРВІ-CoV-2 зараз присутні в США, Великобританії, Південній Африці та інших країнах, і багато хто задається питанням чи захистять діючі вакцини реципієнтів від вірусу. Крім того, багато хто сумнівається, чи зможемо ми це зробити випереджати майбутні варіанти ГРВІ-CoV-2, який неодмінно виникне.
У моїй лабораторії Я вивчаю молекулярну структуру РНК-вірусів - як той, що викликає COVID-19 - і те, як вони розмножуються і розмножуються в хості. Оскільки вірус заражає більше людей і пандемія поширюється, ГРВІ-CoV-2 продовжує розвиватися. Цей процес еволюції постійний, і він дозволяє вірусу брати проби з навколишнього середовища та відбирати зміни, які роблять його більш ефективним. Таким чином, важливо стежити за вірусами на наявність таких нових мутацій, які можуть зробити їх більш смертоносними, більш передавальними або обома.
Люди чекають вакцини проти COVID-19 під час третього національного блокування в Англії, щоб стримати поширення коронавірусу. Гарет Фуллер / ПА Зображення через Getty Images
РНК-віруси швидко еволюціонують
Генетичний матеріал усіх вірусів кодується або в ДНК, або в РНК; одна цікава особливість РНК-віруси полягають у тому, що вони змінюються набагато швидше ніж ДНК-віруси. Кожен раз, коли вони роблять копію своїх генів, вони роблять одну або кілька помилок. Очікується, що це відбуватиметься багато разів в організмі особи, яка інфікована COVID-19.
Можна подумати, що помилка у вашій генетичній інформації є поганою - врешті-решт, це основа генетичних захворювань у людей. Для РНК-вірусу одна зміна його геному може зробити його «мертвим». Це не погано, якщо всередині зараженої людської клітини ви робите тисячі копій, а декілька з них уже не корисні.
Однак деякі геноми можуть спричинити зміни, корисні для виживання вірусу: Можливо, ці зміни дозволяють вірусу уникати антитіл - білка, який імунна система виробляє для зараження вірусів, - або противірусного препарату. Ще одна корисна зміна може дозволити вірусу заражати клітини іншого типу або навіть різні види тварин. Ймовірно, це шлях, який дозволив SARS-CoV-2 для переходу від кажанів до людей.
Будь-яка зміна, яка надає нащадкам вірусу конкурентну перевагу в зростанні, буде віддана перевагу - «обрана» - і почне переростати вихідний батьківський вірус. SARS-CoV-2 демонструє цю функцію тепер із новими варіантами, що виникають посилені властивості росту. Розуміння природи цих змін у геномі забезпечить вчених керівництвом щодо розробки контрзаходів. Це класичний сценарій кішки та миші.
У зараженого пацієнта налічується сотні мільйонів окремих частинок вірусу. Якби ви заходили і виділяли по одному вірусу у цього пацієнта, у суміші ви виявили б ряд мутацій або варіантів. Це питання, які з них мають перевагу у зростанні - тобто, які з них можуть еволюціонувати, оскільки вони кращі за вихідний вірус. Це ті, які стануть успішними під час пандемії.
Чи викликає особливе занепокоєння серед виявлених мутацій?
Будь-який окремий варіант або зміна вірусу, ймовірно, не є такою проблематичною. Одноразова зміна білка спайку - який є область вірусу, яка прикріплюється до клітин людини - ймовірно, не буде великою загрозою, оскільки медичне співтовариство розгортає вакцини.
Новий варіант коронавірусу SARS-CoV-2, B.1.1.7., Був вперше виявлений у Великобританії в грудні. Червоний об'єкт - це білок коронавірусу, який взаємодіє з (синім) рецептором АСЕ2 на клітині людини, щоб заразити його. Мутації нового варіанту маркуються, показуючи їх положення на білку колоска. Хуан Гертнер / Наукова фототека через Getty Images
Сучасні вакцини спонукають імунну систему виробляти антитіла, які розпізнають і спрямовують білок спайку на вірус, який є важливим для вторгнення в клітини людини. Вчені спостерігали накопичення багаторазові зміни білка спайку в південноафриканському варіанті.
Ці зміни дозволяють SARS-CoV-2, наприклад, більш щільно прикріпитися до рецептора АСЕ2 та ефективніше потрапляти в клітини людини попередні неопубліковані дослідження. Ці зміни можуть дозволити вірусу легше інфікувати клітини та посилити його передачу. При багаторазових змінах спайкового білка вакцини можуть більше не давати сильної імунної відповіді проти цих нових варіантів вірусів. Це подвійний удар: менш ефективна вакцина та більш стійкий вірус.
Зараз громадськість не повинна турбуватися про існуючі вакцини. Провідні виробники вакцин контролюють, наскільки добре їх вакцини контролюють ці нові варіанти, і готові допрацювати дизайн вакцини, щоб забезпечити захист від цих нових варіантів. Наприклад, "Модерна" заявила, що вона відрегулює другу або додаткову ін'єкцію для більш точного узгодження послідовності південноафриканського варіанту. Нам доведеться просто почекати і подивитися, як більше людей отримують щеплення, чи знизиться швидкість передачі.
Чому опускається ключ передачі?
Падіння рівня передачі означає меншу кількість інфекцій. Менша реплікація вірусу призводить до менших можливостей еволюції вірусу в організмі людини. З меншою можливістю мутувати, еволюція вірусу сповільнюється, і є менший ризик нових варіантів.
Медичному співтовариству потрібно зробити великий поштовх і зробити якомога більшу кількість людей вакцинованими і таким чином захищеними. Якщо ні, то вірус буде продовжувати рости у великій кількості людей і виробляти нові варіанти.
Чим відрізняються нові варіанти
Команда Британський варіант, відомий як B.1.1.7., Схоже, пов'язує більш щільно до білковий рецептор, званий АСЕ2, який знаходиться на поверхні клітин людини.
Я не думаю, що ми бачили чіткі докази того, що ці віруси є більш патогенними, а значить, більш смертельними. Але вони можуть передаватися швидше або ефективніше. Це означає, що більше людей буде інфіковано, що означає більше людей, які будуть госпіталізовані.
[Глибокі знання, щодня. Підпишіться на розсилку розмови.]
Південноафриканський варіант, відомий як 501.V2, має багаторазові мутації в гені, який кодує білок спайки. Ці мутації допомогти вірусу уникнути реакції антитіл.
Антитіла мають вишукану точність для своєї мішені, і якщо мішень дещо змінює форму, як у цьому варіанті - який вірусологи називають втеча мутанта - антитіло більше не може міцно зв’язуватися, оскільки втрачає свою здатність захищати.
Чому нам потрібно контролювати мутації?
Ми хочемо переконатись, що діагностичні тести виявляють усі віруси. Якщо в генетичному матеріалі вірусу є мутації, тест на антитіла або ПЛР може виявитись не таким ефективним або взагалі виявленим.
Щоб бути впевненими, що вакцина буде ефективною, дослідники повинні знати, чи вірус еволюціонує та не витікає з антитіл, які були викликані вакциною.
Ще однією причиною важливості моніторингу нових варіантів є те, що заражені люди можуть заразитися знову, якщо вірус мутував, а їх імунна система не може його розпізнати і вимкнути.
Найкращий спосіб виявити нові варіанти в популяції - зробити випадкове секвенування вірусів SARS-CoV-2 за зразками пацієнтів за різними генетичними походженнями та географічним розташуванням.
Чим більше даних збиратимуть дослідники, тим краще розробники вакцин зможуть заздалегідь реагувати на значні зміни в популяції вірусів. Багато дослідницьких центрів у США та у всьому світі нарощуючи свої можливості послідовності щоб досягти цього.
про автора
Річард Кун, професор біологічних наук, університет Пердью
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Тіло веде рахунок: мозок, розум і тіло в лікуванні травми
Бесселя ван дер Колка
Ця книга досліджує зв’язки між травмою та фізичним і психічним здоров’ям, пропонуючи ідеї та стратегії зцілення та відновлення.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Дихання: нова наука втраченого мистецтва
Джеймс Нестор
Ця книга досліджує науку та практику дихання, пропонуючи ідеї та методи покращення фізичного та психічного здоров’я.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Парадокс рослин: приховані небезпеки в «здорових» продуктах, які викликають хвороби та збільшення ваги
Стівен Р. Гандрі
Ця книга досліджує зв’язки між дієтою, здоров’ям і хворобою, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та самопочуття.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Кодекс імунітету: нова парадигма справжнього здоров’я та радикальної боротьби зі старінням
Джоел Грін
Ця книга пропонує новий погляд на здоров’я та імунітет, спираючись на принципи епігенетики та пропонуючи ідеї та стратегії для оптимізації здоров’я та старіння.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Повний посібник із голодування: зцілюйте своє тіло за допомогою періодичного, іншого дня та тривалого голодування
доктора Джейсона Фунга та Джиммі Мура
Ця книга досліджує науку та практику голодування, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та благополуччя.
