Jak vznikají mutace, vyplatí se čekat na nový kmen koronaviru?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

V říjnu loňského roku někde v Indii onemocněl COVID-19 pravděpodobně imunokompromitovaný člověk. Jeho případ mohl být mírný, ale kvůli neschopnosti jeho těla zbavit se koronaviru, otálel a množil se. Jak se virus replikoval a přesouval z jedné buňky do druhé, kusy genetického materiálu se nesprávně zkopírovaly. Tímto upraveným virem nakazil své okolí.

Tak podle vědců vznikl kmen koronaviru Delta, který tropí chaos po celém světě a každý den si vyžádá obrovské množství životů. Během pandemie COVID-19 již byly identifikovány tisíce variant tohoto viru, z nichž čtyři jsou považovány za „znepokojivé“– Alpha, Beta, Gamma a Delta.

Nejnebezpečnější z nich je Delta, podle některých zpráv je asi o 97 % infekčnější než původní koronavirus, který se objevil v roce 2019 ve Wu-chanu. Ale mohou existovat ještě nebezpečnější kmeny než Delta? Pochopení toho, jak k mutacím dochází, pomůže odpovědět na otázku.

Koronaviry jsou náchylnější k mutacím než jiné viry

Takový obrat událostí jako v Indii nebyl pro mikrobiology překvapením. Nemohli samozřejmě předvídat, kde a kdy se objeví ještě smrtelnější virus a zda k němu vůbec dojde, ale možnost nebezpečné mutace byla plně připuštěna. Podle Bethany Moore, předsedkyně katedry mikrobiologie a imunologie na University of Michigan, pokaždé, když virus vstoupí do buňky, replikuje svůj genom, aby se rozšířil do dalších buněk.

Navíc koronaviry kopírují své genomy bezstarostněji než lidé, zvířata nebo dokonce některé jiné patogeny. To znamená, že v procesu kopírování vlastních genetických kódů často dělají chyby, což vede k mutacím. I když existují viry, které mutují ještě častěji než koronavirus, například chřipka. Je to proto, že RNA koronavirů obsahuje korekční enzym, který je zodpovědný za dvojitou kontrolu kopií. Proto nejčastěji v jaké podobě se to do člověka dostane, tak to z něj vychází.

Jak však říkají epidemiologové, k tomu, aby se světu způsobily nenapravitelné škody, není potřeba mnoho chybně zkopírovaných kopií. Viry, které se přenášejí vzdušnými kapkami, například během rozhovoru, se šíří mnohem rychleji než ty, které se přenášejí sexuálně, krví nebo dokonce hmatem. Takové viry mají navíc další nebezpečí – nakažený člověk je může přenést, a to i jeho zmutovanou verzi, ještě dříve, než o své nákaze ví.

Jednotlivé mutace koronaviru jsou méně nebezpečné než konvergentní evoluce

Většina mutací buď virus zabije sama, nebo zemře kvůli nedostatečnému šíření, to znamená, že jej přenašeč předá malému počtu lidí, kteří izolují a zabrání dalšímu šíření viru. Když ale vznikne velké množství mutací, některým se z omezeného okruhu přenašečů náhodou podaří „utéct“, například pokud nakažená osoba navštíví přeplněné místo nebo akci s velkým počtem účastníků.

Podle Vaughna Coopera, profesora mikrobiologie a molekulární genetiky, se však vědci nejvíce nebojí ani mutace jednoho viru, ale podobných změn, které se vyskytují v mnoha nezávislých variantách. Takové změny vždy učiní virus z hlediska evoluce dokonalejší. Tento jev se nazývá konvergentní evoluce.

Například u všech výše uvedených kmenů se mutace vyskytla v jedné části spike proteinu (spike protein). Tyto výčnělky pomáhají viru infikovat lidské buňky. Takže v důsledku mutace D614G byl jeden typ aminokyseliny (nazývaný kyselina asparagová) nahrazen glycinem, což způsobilo, že virus byl infekčnější.

Další běžná mutace, známá jako L452R, převádí aminokyselinu leucin na arginin, opět v spike proteinu. Vzhledem k tomu, že mutace L452 byla pozorována u více než tuctu jednotlivých klonů, lze dojít k závěru, že poskytuje důležitou výhodu koronaviru. Tento předpoklad nedávno potvrdili vědci po sekvenování stovek vzorků viru. Navíc, jak vědci naznačují, L452R pomáhá viru infikovat lidi s určitou imunitou vůči koronaviru.

Vzhledem k tomu, že spike protein byl kritický pro vývoj vakcín a léčby, vědci provedli největší množství výzkumu, aby studovali mutace v něm. Někteří vědci se však domnívají, že samotné studium mutací v spike proteinu nestačí k pochopení viru. Tento názor sdílí zejména Nash Rochman, odborník na evoluční virologii.

Rohman je spoluautorem nedávného článku, který uvádí, že ačkoli je spike protein důležitým prvkem viru, existuje také jeho další, stejně důležitá část, která se nazývá nukleokapsidový protein. Je to povlak, který obklopuje RNA genom viru. Podle vědce mohou tyto dvě oblasti spolupracovat. To znamená, že varianta s mutací v spike proteinu bez jakýchkoli změn v nukleokapsidovém proteinu se může chovat zcela odlišně od jiné varianty, která má mutace v obou proteinech.

Skupina mutací, které fungují ve shodě, se nazývá epistáze. Simulace Rohmana a kolegů ukazují, že malá skupina mutací v různých bodech může pomoci viru uniknout protilátkám, a tím snížit účinnost vakcín.

Hrozba nebezpečné mutace koronaviru bude trvat až do konce pandemie

Největší starostí vědců je skutečnost, že se objevují mutace, které jsou odolné vůči očkování. Všechny vakcíny v současnosti prokazují svou účinnost. Nejnovější varianta Mu však již prokázala, že je vůči nim mnohem odolnější než všechny předchozí kmeny, včetně varianty Delta.

Vzhledem k tomu, že malá část světové populace je stále očkována, virus nepotřebuje žádnou mutaci schopnou zcela přechytračit imunitní systém. Odborníci se domnívají, že pro virus je snazší najít nové a lepší způsoby, jak infikovat miliardy lidí, kteří ještě nemají imunitu.

Nikdo však neví, jaké mutace nás čekají a jak velké škody mohou způsobit. Vzhledem k dlouhé inkubační době může virus s nebezpečnou mutací přežít a rozptýlit se po planetě, i když má původ v řídce osídlené oblasti.

Pro pochopení problematiky mutací je důležité pochopit jednu věc – dochází k nim, když dochází k replikaci viru. Mutace objevující se letos v různých zemích jsou důvodem, proč pandemie ještě není pod kontrolou. To znamená, že čím je pandemie zuřivější, tím více mutací vzniká, což následně přispívá k ještě většímu šíření viru. Proto je nejlepším způsobem, jak zabránit vzniku budoucích, nebezpečnějších kmenů, omezit počet replikací. Momentálně v tom pomáhá očkování a také dodržování preventivních opatření.