Вирус SARS-CoV-2 мутировал. Айтор Диаго / Момент через Getty Images

Вирус SARS-CoV-2 быстро мутировал. Это вызывает беспокойство, потому что эти более трансмиссивные варианты SARS-CoV-2 теперь присутствуют в США, Великобритании, Южной Африке и других странах, и многие люди задаются вопросом защитят ли нынешние вакцины реципиентов от вируса. Более того, многие задаются вопросом, сможем ли мы опережать будущие варианты SARS-CoV-2, который обязательно возникнет.

В моей лаборатории Я изучаю молекулярную структуру РНК-вирусов - как тот, который вызывает COVID-19 - и как они размножаются и размножаются в организме хозяина. По мере того как вирус заражает все больше людей и распространяется пандемия, SARS-CoV-2 продолжает развиваться. Этот процесс эволюции является постоянным, и он позволяет вирусу пробовать окружающую среду и выбирать изменения, которые заставляют его расти более эффективно. Таким образом, важно отслеживать вирусы на предмет таких новых мутаций, которые могут сделать их более опасными, более передающимися или и то, и другое.

Люди ждут вакцины от COVID-19 во время третьей национальной изоляции в Англии, чтобы ограничить распространение коронавируса. Гарет Фуллер / PA изображений с помощью Getty Images

РНК-вирусы быстро развиваются

Генетический материал всех вирусов закодирован либо в ДНК, либо в РНК; одна интересная особенность РНК-вирусы в том, что они изменяются гораздо быстрее чем ДНК-вирусы. Каждый раз, когда они делают копию своих генов, они делают одну или несколько ошибок. Ожидается, что это будет происходить много раз в организме человека, инфицированного COVID-19.

Можно подумать, что ошибаться в генетической информации - плохо - в конце концов, это основа генетических заболеваний у людей. Одно изменение в геноме РНК-вируса может сделать его «мертвым». Это не так уж плохо, если внутри инфицированной человеческой клетки вы делаете тысячи копий, а некоторые из них больше не нужны.

Однако в некоторых геномах может произойти изменение, которое благоприятно для выживания вируса: возможно, изменение позволяет вирусу уклоняться от антитела - белка, который иммунная система вырабатывает для улавливания вирусов - или противовирусного препарата. Другое полезное изменение может позволить вирусу инфицировать другой тип клеток или даже другой вид животных. Вероятно, это путь, который позволил SARS-CoV-2 перейдет от летучих мышей к людям.

Любое изменение, дающее потомкам вируса конкурентное преимущество в росте, будет предпочтительным - «выбранным» - и начнет перерастать первоначальный родительский вирус. SARS-CoV-2 теперь демонстрирует эту функцию с появлением новых вариантов, которые улучшенные ростовые свойства. Понимание природы этих изменений в геноме даст ученым рекомендации по разработке контрмер. Это классический сценарий «кошки-мышки».

У инфицированного пациента сотни миллионов отдельных вирусных частиц. Если бы вам пришлось выбирать у этого пациента по одному вирусу за раз, вы бы обнаружили ряд мутаций или вариантов в смеси. Вопрос в том, какие из них имеют преимущество в росте, то есть какие из них могут развиваться, потому что они лучше исходного вируса. Именно они добьются успеха во время пандемии.

Одна из обнаруженных мутаций вызывает особую озабоченность?

Любой отдельный вариант или изменение вируса, вероятно, не так уж и проблематично. Единственное изменение в белке шипа - который область вируса, которая прикрепляется к клеткам человека - вероятно, не будет большой угрозой, поскольку медицинское сообщество внедряет вакцины.

Новый вариант коронавируса SARS-CoV-2, B.1.1.7., Был впервые обнаружен в Великобритании в декабре. Красный объект - это спайковый белок коронавируса, который взаимодействует с (синим) рецептором ACE2 на клетке человека, чтобы заразить его. Обозначены мутации нового варианта, показывающие их положение на шиповом белке. Хуан Гертнер / Библиотека научных фотографий через Getty Images

Современные вакцины побуждают иммунную систему вырабатывать антитела, которые распознают и нацелены на спайковый белок вируса, который необходим для проникновения в клетки человека. Ученые наблюдали накопление множественные изменения в белке шипа в южноафриканском варианте.

Эти изменения позволяют, например, SARS-CoV-2 более плотно прикрепляться к рецептору ACE2 и более эффективно проникать в клетки человека. предварительные неопубликованные исследования. Эти изменения могут позволить вирусу легче инфицировать клетки и повысить его способность к передаче. При множественных изменениях в шиповом белке вакцины больше не могут вызывать сильный иммунный ответ против этих новых вариантных вирусов. Это двойной удар: менее эффективная вакцина и более стойкий вирус.

Прямо сейчас общественность не должна беспокоиться о нынешних вакцинах. Ведущие производители вакцин следят за тем, насколько хорошо их вакцины контролируют эти новые варианты, и готовы внести коррективы в конструкцию вакцины, чтобы гарантировать защиту от этих новых вариантов. Moderna, например, заявила, что будет регулировать второй или дополнительный впрыск. чтобы более точно соответствовать последовательности южноафриканского варианта. Придется просто подождать и посмотреть, когда все больше людей будут получать вакцины, снизится ли уровень передачи.

Почему понижающий ключ передачи?

Снижение скорости передачи означает меньшее количество инфекций. Меньшая репликация вируса приводит к меньшим возможностям эволюции вируса у людей. При меньшей возможности мутировать, эволюция вируса замедляется, и снижается риск появления новых вариантов.

Медицинскому сообществу необходимо сделать большой толчок и провести вакцинацию как можно большего числа людей и, таким образом, защитить их. Если нет, вирус будет продолжать расти среди большого числа людей и производить новые варианты.

Чем отличаются новые варианты

Ассоциация Вариант для Великобритании, известный как B.1.1.7., Кажется, связывает более плотно до белковый рецептор ACE2, который находится на поверхности клеток человека.

Я не думаю, что мы видели четких доказательств того, что эти вирусы более патогенны, а значит, более смертоносны. Но они могут передаваться быстрее или эффективнее. Это означает, что будет инфицировано больше людей, а значит, больше людей будет госпитализировано.

[Глубокие знания, ежедневно. Подпишитесь на новостную рассылку The Conversation.]

Южноафриканский вариант, известный как 501.V2, имеет несколько мутаций в гене, кодирующем белок-шип. Эти мутации помочь вирусу избежать реакции антител.

Антитела обладают исключительной точностью для своей цели, и если цель слегка меняет форму, как в этом варианте, который вирусологи называют побег мутант - антитело больше не может связываться прочно, так как оно теряет свою способность защищать.

Зачем нужно следить за мутациями?

Мы хотим убедиться, что диагностические тесты обнаруживают все вирусы. Если в генетическом материале вируса есть мутации, тест на антитела или ПЦР может не обнаружить его так же эффективно или вообще.

Чтобы быть уверенным, что вакцина будет эффективной, исследователи должны знать, развивается ли вирус и ускользает ли он от антител, которые были вызваны вакциной.

Еще одна причина того, что мониторинг новых вариантов важен, заключается в том, что инфицированные люди могут снова заразиться, если вирус мутировал и их иммунная система не сможет распознать его и выключить.

Лучший способ найти новые варианты в популяции - это выполнить случайное секвенирование вирусов SARS-CoV-2 в образцах пациентов с различным генетическим происхождением и географическим местоположением.

Чем больше данных о секвенировании соберут исследователи, тем лучше разработчики вакцин смогут отреагировать до серьезных изменений в вирусной популяции. Многие исследовательские центры в США и во всем мире наращивая свои возможности секвенирования для этого.

Об авторе

Ричард Кун, профессор биологических наук, университет Пердью

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Похожие книги:

Тело ведет счет: мозг, разум и тело в исцелении травмы

Бессель ван дер Колк

Эта книга исследует связи между травмой и физическим и психическим здоровьем, предлагая идеи и стратегии для исцеления и восстановления.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Дыхание: новая наука об утерянном искусстве

Джеймс Нестор

Эта книга исследует науку и практику дыхания, предлагая идеи и методы для улучшения физического и психического здоровья.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Парадокс растений: скрытые опасности «здоровой» пищи, вызывающие болезни и увеличение веса

Стивен Р. Гандри

Эта книга исследует связи между диетой, здоровьем и болезнями, предлагая идеи и стратегии для улучшения общего состояния здоровья и хорошего самочувствия.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Код иммунитета: новая парадигма настоящего здоровья и радикального омоложения

Джоэл Грин

Эта книга предлагает новый взгляд на здоровье и иммунитет, опираясь на принципы эпигенетики и предлагая идеи и стратегии для оптимизации здоровья и старения.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Полное руководство по голоданию: исцелите свое тело с помощью прерывистого, чередующегося и длительного голодания

д-р Джейсон Фанг и Джимми Мур

Эта книга исследует науку и практику голодания, предлагая идеи и стратегии для улучшения общего состояния здоровья и хорошего самочувствия.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа