Vírusy mutujú a sami tvoríme selekčný tlak

Vírusy prirodzene mutujú. Tvoríme selekčný tlak

Rovnako ako prírodný výber formoval vývoj ľudí, rastlín a všetkého živého na planéte, prírodný výber formuje aj vírusy. Napriek tomu, že vírusy nie sú technicky živé – na reprodukciu potrebujú hostiteľský organizmus, podliehajú evolučným tlakom. Ľudský imunitný systém odjakživa používa na boj proti patogénom množstvo taktík. Úlohou patogénu je vyhnúť sa imunitnému systému, vytvoriť si ďalšie kópie a šíriť sa k iným hostiteľom. Schopnosti, ktoré pomáhajú vírusu vykonávať svoju prirodzenú úlohu, sú spravidla prenášané z generácie na generáciu.

RNA vírusy majú najvyššiu mieru mutácií medzi živými druhmi (to znamená medzi 10-3 až 10-5 chybami na nukleotid a replikačný cyklus). prospešné z dlhodobého hľadiska, pretože to umožňuje vírusovým populáciám rýchlo preskúmať genotypový priestor a nájsť prospešné mutácie. Z krátkodobého hľadiska je to však škodlivé, pretože väčšina mutácií má škodlivé účinky na kondíciu. Odolnosť je definovaná, ako znížená citlivosť na poruchy ovplyvňujúce fenotypovú expresiu. Ak sú poruchy dedičné, potom hovoríme o genetickej odolnosti; ak nie sú (napríklad zmeny fyzikálnych a chemických parametrov alebo vývojový hluk), potom hovoríme o environmentálnej odolnosti. Odolnosť by mala nastať vtedy, ak existuje niekoľko kópií jedného génu, keď niekoľko génov prispieva k rovnakej funkcii alebo prostredníctvom biochemických pufrovacích mechanizmov. To zahŕňa duplikáciu génov, polyploidiu, alternatívne metabolické cesty alebo chaperónové proteíny. Genetická odolnosť sa môže v zásade vyvíjať z jedného z nasledujúcich dôvodov. Po prvé, na základe dedičného základu. Ovplyvnenie prežitia medzi jednotlivcami, môže byť cieľom výberu a evolučnej optimalizácie. Selekčný tlak na zvýšenie odolnosti závisí od výskytu mutácií. Čím sú mutácie častejšie, tým efektívnejšie bude selekcia podporovať vývoj odolnosti. Za druhé, môže sa vyvíjať, pretože prenos zdedených vlastností je nevyhnutným dôsledkom prispôsobenia. Selekcia pôsobí na rôzne znaky. Po tretie, vzhľadom na výkyvy životného prostredia majú často silný vplyv na spôsobilosť. Prirodzený výber by účinne uprednostňoval mechanizmy environmentálnej odolnosti.

RNA vírusy sa počas svojho životného cyklu musia vyrovnať nielen so škodlivým účinkom mutácií, ale aj s dramatickými a rýchlymi fluktuáciami vo svojom prostredí, ako je striedanie sa medzi druhmi hostiteľa, tkanivovo a orgánovo špecifickým mikroprostredím alebo prítomnosť antivírusových činidiel. RNA vírusy sú veľmi citlivé na účinok škodlivých mutácií. Účinky mutačnej zdatnosti v týchto organizmoch poskytujú priemerný škodlivý mutačný účinok medzi druhmi – 1,7% na generáciu. Údaje preto podporujú myšlienku, že RNA vírusy nie sú geneticky chránené pred mutáciou, pravdepodobne kvôli kompaktnosti ich genómov, s často sa prekrývajúcimi funkčnými oblasťami a niekoľkými alternatívnymi cestami. Vírusy RNA zďaleka nie sú pasívnymi obeťami replikácie náchylnej na chyby, ale vyrovnávajú sa so škodlivými účinkami spojenými s nadbytkom mutácií.

Aby RNA vírusy prežili a množili sa, musia dosiahnuť rovnováhu medzi schopnosťou prispôsobiť sa novým podmienkam prostredia alebo hostiteľskými bunkami s potrebou zachovať neporušený a replikačne kompetentný genóm. Niekoľko rodín vírusov v poradí Nidovirales, ako sú koronavírusy (CoV), musí dosiahnuť tieto ciele s najväčšími a najkomplexnejšími známymi replikujúcimi sa genómami RNA, až do 32 kb RNA s pozitívnym zmyslom.

Je zaujímavé, že väčšina mutácií je pravdepodobne indukovaná ľudským imunitným systémom a nie chybami replikácie RNA. Náš vrodený imunitný systém predstavuje antivírusovú zbraň, ktorý, ale zavádza náhodné chyby do vírusových genómov v snahe ich neutralizovať. Nie vždy sa to podarí. Väčšina prežívajúcich mutácií nemá žiadny lekársky význam. Vírus doteraz bez prekážok cirkuluje vo veľkej hostiteľskej populácii s malou imunitou, a preto narazil na minimálny odpor alebo selekčný tlak. Takýto únik je ešte pravdepodobnejší, keď na vírus začíname vyvíjať selekčný tlak vo forme vakcín, prirodzenej imunity a liekov. Teda, už teraz zavádzame vakcíny do rizikových skupín, čím vytvárame u vírusu veľmi silný selekčný tlak. 

Pikornavírusy, koronavírusy a retrovírusy často vykazujú vysoké frekvencie rekombinácie, merané podielom rekombinantov potomstva pri dvojitých infekciách s geneticky označenými vírusmi. Mutácie v genóme SARS-CoV-2 sa nevyskytujú náhodne, ako sa bežne verí. Pomery niektorých mutácií (percento frekvencie) v priebehu času kolíšu, aby sa vírus adaptoval na rôzne environmentálne faktory. Podľa sekvenčných štúdií, ktoré sledujú jeho šírenie a monitorujú vývoj, existujú desaťtisíce variantov vírusu SARS-CoV-2, ktoré sa navzájom líšia najmenej jednou mutáciou. Mnoho z týchto variantov zanikne, ale iné sa šíria a získavajú ďalšie mutácie. Celkovo sa však koronavírus veľmi nezmenil. Akékoľvek dva koronavírusy SARS-CoV-2 z ktoréhokoľvek miesta na svete sa zvyčajne líšia menej ako 30 mutáciami a všetky sú stále považované za jeden „kmeň“.

Tak ako minulý rok som tvrdil, že všetky vírusy mutujú vrátane celej čeľade Coronaviridae, tak to obsiahnem aj tu. ÁNO mutujú, ale nie je až taký dôvod na paniku, tak ako to uvádza aj zdroj (https://www.sciencenews.org/article/coronavirus-covid19-mutations-strains-variants). Mutácia je len zmena. Tieto zmeny s vírusom v podstate neurobia NIČ. Vírusy pozostávajú z proteínov s obsahom genetického materiálu DNA alebo RNA. U vírusu SARS-CoV-2 je to RNA. Nukleotidy v RNA, sú usporiadané do tripletov, nazývaných kodóny. Tieto triplety poskytujú kód pre tvorbu aminokyselín, čím vírusy vytvárajú svoje stavebné proteínové komponenty. V prípade mutácie ide o zmenu jedného z týchto nukleotidov v genetickom materiáli vírusu. Mutácia v kodóne tripletu je niekedy nepatrná, čo znamená, že kodón stále kóduje rovnakú aminokyselinu. Aj keď dôjde ku zmene aminokyseliny, vírus nemusí mať odlišný spôsob správania. Niektoré mutácie môžu znefunkčniť vírusy.

KMEŇ, ktorý podstate nič neznamená

Slovo kmeň je používaný u väčšiny vedcov, lenže v skutočnosti neexistuje prísna definícia slova „kmeň “, najmä keď hovoríme o vírusoch. Vírusy sa neustále menia. Ak vírus infikuje bunku, začne tvoriť kópie. Väčšina vírusov nedisponuje potrebnými nástrojmi, aby mali kontrolu nad chybami každého reťazca molekuly RNA. Preto je tento zložitý proces náchylný na chyby. U koronavírusov je to trošku inak. Tie majú tzv. opravný systém, presne ide o špecifický enzým pre RNA vírusy. To samozrejme neznamená, že ich genómy nemajú chyby. Zmeny sa stále hromadia, len pomalšie ako v iných RNA vírusoch, ako je chrípka.

„Kmene“, „varianty“ alebo „línie“ sú všetky pojmy, ktoré môžu vedci použiť na opis vírusov, ktoré majú identické alebo úzko súvisiace reťazce RNA.

Ale pre širokú verejnosť je slovo ako „napätie“ často interpretované tak, že znamená úplne novú pohromu. „Myslím si, že používanie pojmu“ kmeň „neznamená nič viac ako paniku,“

Mutácia môže ovplyvniť vírus niekoľkými spôsobmi, ale iba určité druhy mutácií môžu spôsobiť, že vírus bude pre ľudí nebezpečnejší. Táto zmena, buď chráni vírus pred imunitným systémom alebo ho robí odolným voči liečbe. Mutácie môžu čiastočne pozmeniť to, ako ľahko sa vírus šíri medzi ľuďmi alebo čiastočne ovplyvniť závažnosť ochorenia. Patogenita daného vírusu je vždy rovnaká, ale závažnosť  ochorenia závisí hlavne od imunity (jej reakcií) a celkového stavu organizmu. Našťastie sú takéto mutácie zriedkavé. Nesmieme vírusom pripisovať pomaly „nadprirodzené“ schopnosti a robiť z nich to, na čo vôbec nemajú. Ich genetika im to nedovolí. Skrátka, vždy je to ten istý druh s takmer rovnakými vlastnosťami. Respiračné vírusy je veľmi náročné, ba priam až nemožné eradikovať. Majú obrovskú prispôsobivosť k prostrediu, ako aj k svojím hostiteľom.

Treba si pamätať jedno, že čím viac bojujeme s vírusom, tým tvoríme pre nich selekčný tlak, čím im dávame priestor na lepšiu prispôsobivosť, ba až stabilitu. A u tohto vírusu je to priam 100%. 

Jedno platí: Laboratórne výsledky však nemusia poskytovať úplný obraz

„To, že je niečo v bunke iné, nemusí nutne znamenať, že to bude iné aj v ľudskom tele“.

 

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7825912/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33681535/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1369264/

https://www.sciencenews.org/article/coronavirus-covid19-mutations-strains-variants