Вирусы, мутации, штаммы – эти три слова сегодня у всех на устах. Пандемия коронавируса, охватившая практически целую планету, заставила задуматься: откуда появляются заболевания, кардинально меняющие жизнь человечества.
Только за двадцать два года 21-го века мы пережили пять эпидемий, бросивших серьезный вызов мировой медицине. Каждая из них вызвана вирусами, но что удивительно – через определенный период времени вирионы (вирусные частицы) возвращаются, но в немного измененном структурном виде. Так в 2002-2003 году 27 стран мира столкнулись с эпидемией атипичной пневмонии SARS, от которой умерло более 800 пациентов. И это было лишь начало, ведь дальше человечество ждали:
- свиной грипп A/H1N1 в 2009-2010 годах – смертность достигла почти 19 тысяч человек;
- птичий грипп H5N1 и H7N9 2003-2017 гг – умерло более 450 заболевших;
- ближневосточный респираторный синдром (MERS-CoV) – острая респираторная вирусная инфекция, вызванная патогенным для человека коронавирусом MERS-CoV. Уровень смертности сравнительно невысокий – 430 пациентов за 2012-2015 гг;
- геморрагическая лихорадка Эбола, в 2014-2016 годах и унесшая 11300 жизней [1];
- COVID-19 – текущая пандемия вызванная распространением коронавируса SARS-CoV-2. Забравшая 5,6 миллионов жизней.
Нетрудно заметить, что некоторые обозначения вирусов перекликаются. Это неудивительно, ведь они могут быть вызваны мутировавшими вирусами одного типа. Попробуем разобраться что такое мутация вирусов и почему она происходит.
Что такое вирус, его структура и особенности
Мир микроорганизмов представлен несколькими отдельными видами, каждый из которых кардинально отличается от других. Вирусы относятся к этой группе, хотя у них есть свои особенности, несвойственные остальным невидимым невооруженным глазом представителей животного и растительного мира. Во-первых, у них нет клеточной структуры и протеинообразующих систем. Во-вторых, они имеют выраженный цитотропизм и внутриклеточный паразитизм. [2]
Ученые, изучающие вирусы, подсчитали, что на Земле более 1039 этих микроорганизмов. [3] У них разные формы, размеры и жизненный цикл, но несколько свойств объединяют все вирусы:
- наличие капсида – защитной белковой структуры;
- геном, который состоит из ДНК или РНК и находится внутри капсида;
- суперкапсид – оболочка, которая покрывает капсид, однако она присутствует не у всех видов вирусов. [4]
При попадании вируса в клетку-носителя, он начинает интенсивно размножаться. В результате возникает множество копий возбудителя заболевания, которые потом поражают другие клетки организма.
В процессе размножения и передачи вируса иногда происходит изменение генетического материала, находящегося в геноме. Это и называется мутацией.
Чем выше циркулирование вирусов и чаще выполняется их репликация, тем больше шансов появления новых штаммов.
Подобная мутация способна создать вирусы, которые легче адаптируются к внешней среде, имеют высокую контагиозность, вызывает кардинально другие симптомы и течение заболевания. Этот процесс именуют эволюцией.[5]
Основные причины мутации вирусов
Ежегодно в мире появляются новые штаммы вирусных инфекций. Объясняется это эволюционированием вирусов, которое возникает очень быстро и может происходить двумя путями:
- рекомбинацией: в этом случае микроорганизмы инфицируют одну и ту же клетку и обмениваются между собой генетическим материалом;
- мутацией: изменение последовательности ДНК или РНК-цепей происходит внутри самого вируса.
Рекомбинация присущая вирусу гриппа, ведь у него есть сразу восемь сегментов РНК, каждый из которых несет от одного до нескольких генов. Когда два разных штамма одного возбудителя попадают в организм, продуцируются новые микроорганизмы со смешанными сегментами.
В результате мутации также возникают новые штаммы, но сам процесс существенно отличается. Для возникновения нового штамма необязательно одновременное заражение двумя разными возбудителями, поскольку все изменения происходят при копировании вируса. Известно, что ДНК-вирусы меняются намного реже, чем РНК. Ученые объясняют подобную особенность одним важным отличием: для ДНК-вирусов в процессе копирования нужна ДНК-полимераза – фермент, входящий в клетки хозяина. Именно она обнаруживает и корректирует ошибки, не допуская возникновения видоизмененных вирусов, но и этот механизм вирионы иногда способны обходить.
РНК-полимераза, принимающая участие в репликации РНК-вирусов, не имеет такой способности, поэтому никакой коррекции не происходит. Соответственно, вероятность возникновения новых штаммов вирусов высокая.
Вирусных заболеваний с несколькими видами штаммов на самом деле не так уж и много. Самые известные и наиболее распространенные мутации происходят у гриппа, ВИЧ, коронавируса. Например, за все время существования SARS-CoV-2 образовалось тринадцать разных форм. [6] Пандемия COVID-19 началась с формы, которая была обнаружена в декабре 2019-го в китайском городе Ухань.
Последствия мутации вирусов
Мутация – это хорошо или плохо? На этот вопрос ответить однозначно нельзя, ведь в каждом случае результат разный. Для одних заболеваний мутация вирионов становится возможностью еще комфортнее «чувствовать» себя в организме, а для других – приводит к тому, что пациенты легко болеют и быстро выздоравливают.
При ВИЧ-инфекции мутация генов с образованием новых штаммов – одна из основных причин возникновения устойчивости к лекарственным средствам. Все дело в том, что для блокирования репликации ВИЧ используется ингибитор обратной транскриптазы, механизм действия которого заключается в объединении с этим ферментом в вирусе. Без его участия вирион не может копировать геном, но некоторые вирусные частицы мутируют именно в гене обратной транскриптазы, поэтому лекарство на них не действует. С этой целью для лечения ВИЧ используется комбинированная терапия из нескольких препаратов, влияющих на разные циклы развития вируса. [7]
Влияние на определение вирусов и процесс вакцинации
Мутация, в результате которой появляются новые штаммы, ставит серьезные задачи перед лабораторной диагностикой. Важно, чтобы новые формы не выпали из поля зрения методов идентификации, которые сегодня используются. Глобальная сеть лабораторий ВОЗ учредила специальную группу, занимающуюся изучением эволюционирования SARS-CoV-2. [5] Ее представители отбирают образцы у пациентов с новой, атипичной симптоматикой и отправляют ее для дальнейшего исследования. Подобные шаги позволяют отслеживать появление новых штаммов, их влияние на человека, эффективность действия лекарственных средств на новые формы.
На сегодняшний день диагностика коронавируса выполняется 100% эффективными методами, так как определяется геном RdRp (ORF1ab) и N, которые абсолютно не мутируют.
Немного сложнее ситуация с вакцинацией: новый штамм коронавируса «омикрон» появился несколько месяцев назад, нанеся удар по усилиям ученых и медиков, разработавших вакцины против COVID-19. Несмотря на меньшую опасность для здоровья по сравнению с предыдущими формами, он поставил под сомнение эффективность вакцинирования. Так, испытаниями вакцины Pfizer обнаружено, что она защищает от омикрона всего на 22,5 %. Такой вывод сделали эксперты Африканского научно-исследовательского института здравоохранения в городе Дурбан (ЮАР). Для этого они отобрали образцы плазмы крови у 12 вакцинированных пациентов, заболевших именно этой формой коронавируса. В основе исследования было определение нейтрализующих антител в организме. Одновременно они сделали предположение, что прививка сделает протекание заболевания более легким, обезопасит от появления осложнений.
Раньше эффективность вакцинации биотехнологическим препаратом оценивали британские ученые. Их результаты оказались более оптимистическими: третья доза мРНК-вакцин Pfizer и AstraZeneca повышают защиту организма от омикрона на 75 %. [8]
Но не все так пессимистично. Несмотря на повышение количества пациентов, заболевших коронавирусом штамма «омикрон», госпитализаций среди вакцинированных немного. Безусловно, всплеск пандемии еще впереди, но оптимистические прогнозы сделаны: эволюция SARS-CoV-2, скорее всего, близится к завершению. Цель вируса – не убивать человека и погибать самому, а продолжать свой жизненный цикл, для чего ему нужно мутировать в более слабую форму. [9]
Полностью из нашей жизни COVID-19 вряд ли уйдет. Но ежегодное его появление в сезон респираторных заболеваний с более легкими симптомами не будет таким опасным. Так что мутация вирусов может быть и положительным процессом.
- Источники
- ↑ Сайт Министерства здравоохранения Московской области. – Эпидемии XXI века: 5 опасных вирусов новейшей истории.
- ↑ Фармацевтична енциклопедія. – Віруси.
- ↑ Интернет-портал “Хайтек”. – Ученые подсчитали количество вирусов на Земле. Их больше, чем звезд во Вселенной.
- ↑ Сайт Академии Хана. – Введение в вирусы.
- ↑ ↑ Новостной портал “Ліга.Бізнес”. – Эволюция коронавируса: почему вирус мутирует и как диагностировать новые штаммы.
- ↑ Википедия – Штаммы SARS-CoV-2. Сводная таблица.
- ↑ Сайт Академии Хана. – Эволюция вирусов.
- ↑ Cетевое издание “Forbes.ru”. – Эффективность вакцины Pfizer против штамма “омикрон” оценили в 23%.
- ↑ Новостной портал “Газета.ru”. – Инфекционист рассказал об оптимистичных прогнозах по штамму “омикрон”.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
