Věda, které musíte porozumět o variantách koronaviru a vakcínách COVID-19

Virus SARS-CoV-2 mutuje.

The SARS-CoV-2 virus rychle mutuje. To je znepokojující, protože tyto přenosné verze SARS-CoV-2 jsou nyní přítomny v USA, Velké Británii a Jižní Africe a dalších zemích a mnoho lidí si klade otázku, zda současné vakcíny ochrání příjemce před virem. Mnozí se navíc ptají, zda dokážeme sledovat budoucí verze SARS-CoV-2, které se určitě objeví.

V mé laboratoři studuji molekulární strukturu viru RNA – jako je ta, která jej způsobuje COVID-19 – a jak se replikují a množí v hostiteli. Jak virus infikuje více lidí a šíří se pandemie, SARS-CoV-2 se nadále vyvíjí. Tento proces evoluce je konstantní a umožňuje viru odebírat vzorky ze svého prostředí a vybírat změny, díky nimž roste efektivněji. Je proto důležité sledovat viry, zda neobsahují nové mutace, díky nimž by mohly být smrtelnější, přenosnější nebo obojí.

Vakcína proti koronaviru COVID-19

Lidé berou vakcínu COVID-19 za účelem kontroly šíření koronaviru

RNA viry se rychle rozvíjejí

Genetický materiál všech virů je kódován buď DNA nebo RNA; Jednou zajímavou vlastností RNA virů je, že se mění mnohem rychleji než DNA viry. Pokaždé, když vytvoří kopii svých genů, udělají jednu nebo více chyb. Očekává se, že k tomu dojde mnohokrát v těle osoby infikované COVID-19.

Jeden by si mohl myslet, že chyba v genetické informaci je špatná – koneckonců je základem genetických chorob u lidí. U viru RNA může jediná změna v jeho genomu způsobit, že je „mrtvý“. Není to špatné, pokud vytvoříte tisíce kopií uvnitř infikované lidské buňky a některé z nich již nebudou užitečné.

Některé genomy si však mohou všimnout změny, která je prospěšná pro přežití viru: Možná tato změna umožňuje viru uniknout protilátce – proteinu produkovanému imunitním systémem k zachycení viru – nebo antivirotikům. Další výhodná změna může umožnit viru infikovat jiný typ buňky nebo dokonce jiný typ zvířete. Toto je pravděpodobně cesta, která umožnila přechodu SARS-CoV-2 z netopýrů na člověka.

Jakákoli změna, která dává potomkům viru výhodu v konkurenčním růstu, bude upřednostněna – „vybrána“ – a začne vyrůstat z původního původního viru. SARS-CoV-2 nyní ukazuje tuto vlastnost s novými variantami, které mají vylepšené růstové vlastnosti. Pochopení podstaty těchto změn v genomu poskytne vědcům pokyny pro vývoj protiopatření. Toto je klasický scénář pro kočku a myš.

U infikovaného pacienta jsou stovky milionů jednotlivých virových částic. Pokud byste u tohoto pacienta vstoupili a vybrali jeden virus najednou, našli byste ve směsi řadu mutací nebo variant. Otázkou je, které z nich mají v růstu výhodu – to znamená, které se mohou vyvinout, protože jsou lepší než původní virus. To jsou ti, kteří se během pandemie stanou úspěšnými.

Je mutace jedním z nejčastějších problémů?

Jakákoli varianta nebo změna viru pravděpodobně není tak problematická. Je nepravděpodobné, že by jedna změna v proteinu špice – což je oblast viru, která se váže na lidské buňky – byla velkou hrozbou, protože lékařská komunita vyhazuje vakcíny.

B.1.1.7.  Varianta koronaviru SARS-CoV-2

Nová varianta koronaviru SARS-CoV-2, B.1.1.7, byla poprvé identifikována ve Velké Británii v prosinci. Červený objekt je spirálový protein z koronaviru a interaguje s (modrými) receptory ACE2 v lidské buňce, aby jej infikoval. Byly značeny mutace nové varianty ukazující jejich polohu na ušní bílkovině. Uznání: Juan Gaertner / Science Photo Library

Současné vakcíny stimulují imunitní systém k produkci protilátek, které rozpoznávají a cílí na špičkový protein viru, což je nezbytné pro invazi do lidských buněk. Vědci si všimli hromadění několika změn proteinu špice v jihoafrické variantě.

Tyto změny umožňují například předběžným nepublikovaným studiím SARS-CoV-2 vázat se pevněji na receptor ACE2 a efektivněji vstupovat do lidských buněk. Tyto změny by mohly umožnit viru snadněji infikovat buňky a zlepšit jeho přenos. S více změnami v bílkovinách špice vakcíny již nemusí produkovat silnou imunitní odpověď na tyto nové varianty viru. Jde o dvojitý efekt: méně účinná vakcína a silnější virus.

V současné době se veřejnost nemusí obávat současných vakcín. Přední výrobci vakcín sledují, jak dobře jejich vakcíny tyto nové varianty kontrolují, a jsou připraveni vylepšit design vakcíny, aby byla zajištěna ochrana proti těmto novým variantám. Modern například uvedl, že upraví druhou injekci nebo pomocnou injekci tak, aby lépe odpovídala sekvenci jihoafrické varianty. Budeme muset počkat a uvidíme, jak bude očkováno více lidí, zda poklesnou přenosové rychlosti.

Proč snížit přenosový klíč?

Pokles přenosové rychlosti znamená méně infekce. Méně replikace viru vede k menší pravděpodobnosti vývoje viru u lidí. S menšími možnostmi mutace se vývoj viru zpomaluje a je zde menší riziko nových variant.

Lékařská komunita musí vyvinout velké úsilí a přimět co nejvíce lidí k očkování, a tím se chránit. Pokud tomu tak není, virus bude nadále růst u velkého počtu lidí a vytvoří nové varianty.

Jak se liší nové varianty

Zdá se, že britská varianta, známá jako B.1.1.7, se váže pevněji na proteinový receptor zvaný ACE2, který je na povrchu lidských buněk.

Nemyslím si, že jsme viděli jasný důkaz, že tyto viry jsou více patogenní, což znamená více smrtící. Mohou však být přenášeny rychleji nebo efektivněji. To znamená, že bude nakaženo více lidí, což znamená, že bude více lidí, kteří budou hospitalizováni.

Jihoafrická varianta, známá jako 501.V2, má několik mutací v genu kódujícím třídu proteinů. Tyto mutace pomáhají viru vyhnout se protilátkové odpovědi.

Protilátky mají pro svůj cíl vynikající přesnost, a pokud cíl mírně změní tvar, jako v této variantě – kterou virologové nazývají únikovým mutantem – protilátka se již nemůže pevně vázat, protože ztrácí svoji ochrannou sílu.

Proč musíme sledovat mutace?

Chceme zajistit, aby diagnostické testy detekovaly všechny viry. Pokud existují mutace v genetickém materiálu viru, nemusí být test protilátek nebo PCR schopen jej detekovat tak účinně nebo vůbec.

Vědci si musí být jisti, že vakcína bude účinná, a musí vědět, zda se virus vyvíjí a zda se vyhýbá tvorbě protilátek vyvolaných vakcínou.

Dalším důvodem, proč je kontrola nových variant důležitá, je to, že infikovaní lidé mohou být znovu infikováni, pokud virus zmutoval a jejich imunitní systém jej nerozpoznal a nevypnul.

Nejlepším způsobem, jak hledat nové varianty v populaci, je náhodná sekvence viru SARS-CoV-2 ze vzorků pacientů v různých genetických základech a geografických umístěních.

Čím více vědců shromáždí údaje o sekvenování, tím lépe budou vývojáři vakcín schopni reagovat předem na velké změny v populacích virů. Mnoho výzkumných středisek v USA a na celém světě zvyšuje své schopnosti sekvenování, aby toho dosáhli.

Napsal Richard Kuhn, profesor biologických věd na Purdue University.

Původně zveřejněno v konverzaci.Konverzace

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.