O pôvode nového koronavírusu (SARS-CoV-2)

SARS–CoV–2 (predtým 2019–nCoV) je nový koronavírus, pôvodne identifikovaný v ľudskej populácii čínskeho mesta Wuhan (provincia Hubei), u ktorej sa prejavili symptómy závažného respiračného ochorenia, medzičasom pomenovaného ako COVID–19 (COronaVIrus Disease–2019).^(1)(2)(3) Odtiaľ sa ochorenie rozšírilo do celého sveta. Svetová zdravotníctva organizácia (WHO) 30.1.2020 vyhlásila v súvislosti s nákazou ohrozenie verejného zdravia medzinárodného významu. Ku dňu publikovania tohto článku (3.5.2020) bolo podľa WHO celosvetovo identifikovaných 3 267 184 prípadov nákazy, z ktorých 229 971 skončilo smrťou (7%).

Taxonómia, morfológia a genóm link

Koronavírusy (čeľaď Coronaviridae, rad Nidovirales) sú patogény ľudí a zvierat. Sú to obalené vírusy, ktorých genóm je tvorený jednovláknovou RNA pozitívnej polarity (+ssRNA) o veľkosti 26–32 kb.⁽⁴⁾ Rozdeľujú sa do 4 rodov: α– a β–koronavírusy infikujú cicavce, δ– a γ–koronavírusy predovšetkým vtáky a niektoré cicavce.⁽⁵⁾ Nový koronavírus, tak ako aj vírusy, ktoré spôsobili závažné epidémie SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) a MERS (Middle–East Respiratory Syndrome) v roku 2003, resp. 2012, zaraďujeme medzi zoonotické (živočíšneho pôvodu) β–koronavírusy.^(6)(7)(8)

Genóm SARS–CoV–2 pozostáva z 29903 nukleotidov. Na oboch koncoch obsahuje neprekladané oblasti, tzv. UTR (untranslated region), a 11 otvorených čítacích rámcov (ORF), ktoré kódujú 27 proteínov. Podobnosť genómu SARS–CoV–2 (NCBI Reference Sequence: NC_045512.2) s genómom SARS–CoV (NC_004718.3) je 88%, s genómom MERS–CoV iba 50%. Najväčšia podobnosť je práve s rôznymi SARS–u podobnými koronavírusmi netopierov (až 96%).⁽⁹⁾

Prekonanie medzidruhovej bariéry link

Rozhodujúcim predpokladom infekcie hostiteľa je špecifická interakcia niektorého z povrchových proteínov vírusu a receptora hostiteľskej bunky. Absencia tejto špecifickej interakcie predstavuje bariéru pre schopnosť vírusu nakaziť daný organizmus. Mutácie sú však zdrojom prirodzenej genetickej variability, a tak s určitou pravdepodobnosťou môže dôjsť k vytvoreniu takej varianty vírusového proteínu, ktorý rozozná príslušný receptor u hostiteľa.

Miera schopnosti mutovať a prekonávať medzidruhové bariéry ako aj prispôsobivosť na odlišné typy tkanív je u koronavírusov obzvlášť vysoká.^(10)(11) Rekombinácia je ďalším z mechanizmov evolúcie u koronavírusov, vrátane SARS–CoV a MERS–CoV.^(12)(13)(14) Ohľadom rekombinácie u SARS–CoV–2 sú dôkazy zatiaľ nejednoznačné.^(15)(16)

Práve netopiere sa ukazujú ako prírodný rezervoár koronavírusov,^(17)(18) ale až dokiaľ v roku 2003 nevypukla epidémia SARS, sa o týchto vírusoch a ich prenose na človeka vedelo len veľmi málo. Výskum koronavírusov, ako aj biológie samotných netopierov, od tej doby veľmi pokročil.

V prípade epidémie SARS a MERS však zrejme nedošlo k priamemu prenosu vírusu z netopierov na ľudí, ale prostredníctvom tzv. medzihostiteľa, akým boli cibetky (SARS⁽¹⁹⁾) a ťavy (MERS⁽²⁰⁾). Hoci je pôvod vírusu SARS–CoV–2 ako aj jeho medzihostiteľ doposiaľ neznámy, predchádzajúce epidémie príbuzných koronavírusov ako aj porovnávacie štúdie naznačujú, akou cestou sa vo výskume uberať.

„Spike“ proteín link

Zistilo sa, že rozhodujúcim faktorom pri schopnosti SARS–CoV a MERS–CoV infikovať človeka, je špecifická väzba tzv. spike glykoproteínu (S) vírusu s receptorom ACE2 (angiotensin-converting enzyme 2),⁽²²⁾ resp. dipeptidyl peptidázou 4 (DPP4; tiež CD26).⁽²³⁾ Oba receptory sa nachádzajú v špecifických bunkách epitelovej výstelky priedušiek a pľúcnych alveolách u ľudí.

SARS–CoV–2 taktiež využíva pre vstup do bunky ACE2 receptor,⁽⁹⁾ avšak podobnosť kľúčovej rozpoznávajúcej aminokyselinovej sekvencie je pri týchto dvoch vírusoch veľmi nízka.⁽²⁴⁾ Z bioinformatickej analýzy dokonca vyplýva, že spike proteín s takto zmenenou štruktúrou by nemal mať schopnosť účinne interagovať s ACE2 receptorom. Realita je však odlišná, čoho príčinou je pravdepodobne vznik novej „optimálnej“ interakcie medzi spike proteínom SARS–CoV–2 a ACE2 receptorom. To by zároveň malo vyvrátiť hypotézu, že by nový koronavírus bol účelne nadizajnovaný v laboratóriu, pretože nový spôsob interakcie, a v konečnom dôsledku vysoká afinita k ACE2 receptoru, nemohla byť predpovedaná dopredu.⁽²⁴⁾

Novinkou sú však aj O–viazané oligosacharidy a polybázické štiepne miesto, ktoré u SARS–u podobných koronavírusov úplne chýbajú, vyskytujú sa však u niektorých iných koronavírusov, napr. aj HCoV–OC43, MERS–CoV, MHV–A59.⁽²⁵⁾ Prítomnosť tejto novej sekvencie vytvára podmienky pre zvýšenú virulenciu⁽²⁶⁾ a zväčšenie rozsahu bunkových typov, aké vírus dokáže infikovať.⁽²⁷⁾ Nový motív vytvára štiepne miesto medzi S1/S2 podjednotkou spike proteínu prostredníctvom furín proteázy, čo uľahčuje vstup vírusu do bunky, predovšetkým v pľúcach.⁽²⁸⁾

Pátranie po pôvode vírusu link

Istá čínska skupina virológov napísala manuskript o tom, že SARS–CoV–2 obsahuje sekvencie z HIV, čo by podporilo hypotézu o umelom vytvorení vírusu. Bioinformatickou analýzou sa neskôr ukázalo, že sekvencie nie sú HIV–1 špecifické, a že sa nachádzajú aj u ostatných koronavírusov.⁽²⁹⁾ Manuskript bol napokon stiahnutý.

V súvislosti s výskumom SARS–u podobného vírusu netopierov (RaTG13–CoV) priamo vo Wuhane sa taktiež uvádza, že by nový koronavírus mohol pochádzať práve z tohto laboratória, príp. byť priamo manipuláciami odvodeným od tohto vírusu. Genómová sekvencia SARS–CoV–2 a RaTG13–CoV sa zhoduje v približne 96,3%, pričom mutácie sú roztrúsené po celom genóme¹⁵. Rozdiel je však aj práve v spomínanej kľúčovej sekvencii spike proteínu.⁽²⁵⁾ Naproti tomu napr. zhoda ľudského SARS-CoV s vírusom medzihostiteľa – cibetiek – je až 99,8%.⁽³⁰⁾

Prvotné výskumy poukazovali okrem spojitosti SARS–CoV–2 s netopiermi ešte aj na podobnosť s hadmi,⁽³¹⁾ avšak použitá metodika je pri identifikovaní pôvodného hostiteľa veľmi sporná.

V neposlednom rade sa za možného pôvodcu SARS–CoV–2 považuje zástupca šupinavcov (pangolin), ktorý je súčasťou tradičnej čínskej medicíny, hoci je zákonom chránený a v Číne hrozí za jeho predaj väzenie. Túto hypotézu podporuje aj fakt, že aktívna doména spike glykoproteínu SARS–CoV–2 vykazuje vysokú homológiu práve s vírusom identifikovaným u tohto živočícha, pričom celogenómová zhoda týchto dvoch vírusov je až 99%.^(24)(32)

Časť vedcov sa nestotožňuje s myšlienkou, že pôvodným miestom, odkiaľ došlo k šíreniu vírusu v ľudskej populácii, je trhovisko vo Wuhane, pretože nie všetky prípady infikovaných ľudí mali prepojenie na trhovisko. Taktiež následné kroky, jedným z nich aj zatvorenie trhoviska 1.1.2020, znemožnili identifikovať pôvodného šíriteľa, ak taký na mieste existoval.^(33)(16)(3)

Dopátrať sa k pôvodnému hostiteľovi je v prípade SARS–CoV–2 o to ťažšie, že v mnohých prípadoch je vírus prenášaný prostredníctvom superšíriteľov, ktorí sami o sebe nevykazujú žiadne známky ochorenia. Taktiež ochorenie u časti populácie prebieha len s miernymi príznakmi, takže mnohé z prípadov ostanú neidentifikované.⁽¹⁶⁾

Pár slov na záver... link

Súčasťou virologického výskumu je aj cielená mutagenéza, pretože nám umožňuje študovať funkciu jednotlivých génov a ich proteínov a tým porozumieť mechanizmom infekcie a účinne navrhovať terapeutické ciele. Nové techniky génového inžinierstva umožňujú vytvárať nové varianty a kombinácie génov za laboratórnych podmienok.⁽¹⁸⁾

Na záver možno predsa len trošku vlastnej úvahy. Viem si predstaviť, že postupnou „skladačkou“ a cielenými zámenami nukleotidov v kľúčových oblastiach možno vytvoriť variantu vírusu s požadovanými vlastnosťami. Do hry však, okrem našich doterajších znalostí, vstupuje viac premenných, vrátane času, koľko by daný vírus musel byť pasážovaný na bunkových kultúrach, čím by sa im prispôsobil natoľko, že by v podstate znížil svoju schopnosť prežívania v prírode (tzv. fitness). Nový koronavírus však naopak disponuje vlastnosťami, ktoré nie sú úplne typické pre „laboratórne“ vírusy.

Dôležité je zdôrazniť, že aj keď je teória o úniku z laboratória považovaná za menej pravdepodobnú, vedci súhlasia, že by sa mala ďalej skúmať ako súčasť úsilia o pochopenie pôvodu SARS–CoV–2. Bez definitívnych dôkazov zostáva otázka pôvodu vírusu otvorená.