fbpx
ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І миттєво отримуй 9 електронних журналів Куншт у подарунок.

Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

Читати

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Повідомлення успішно надіслано

Для пошуку
введіть назву запису
Спалах — 26.11.21
ТЕКСТ: Ілона Свєженцева
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
Ctrl+Enter.
Світ – велика пробірка: як людям доведеться пристосовуватися до нових мутантів коронавірусу

Навесні 2020 року на карантині багатьом здавалося, що влітку все скінчиться і скоро ми зможемо повернутися до звичайного життя. Потім ми чекали вакцини, а коли нарешті змогли щепитися від коронавірусу, у ЗМІ заговорили про нові варіанти і штами SARS-COV-2 та ймовірність того, що вони «прорвуть оборону» після вакцинації. З’ясовуємо, чим штам вірусу відрізняється від варіанта, як може мутувати коронавірус та як це вплине на розвиток пандемії.

 

За підтримки Міжнародного Фонду «Відродження» та Європейського Союзу в рамках гуманітарної ініціативи «Людяність і взаємодопомога», «Куншт» створює окрему рубрику присвячену COVID-19. Її мета – культивувати критичне мислення та стійкість до маніпуляцій в медіа щодо теми пандемії.

Чим відрізняються варіанти від штамів коронавірусу

 

Вірусологи використовують багато різних термінів, аби краще порозумітися, коли вони класифікують той чи інший вірус. У ЗМІ багато говорять про штами коронавірусу – Альфа, Бета, Гамма. Однак з наукової точки зору існує єдиний штам коронавірусу – SARS-COV-2. Усе інше – його варіанти.

 

Варіант – це вірус, послідовність геному якого відрізняється від початкового вірусу1. Коронавірус настільки швидко і масштабно розмножується в тілі людини, що в кожного нового інфікованого є віруси, геном яких відрізняється на кілька нуклеотидів – компонентів РНК або ДНК, які формують генетичний код. Це переважно не впливає на структуру білків, тому більшість таких варіантів SARS-COV-2 залишаються поза увагою науковців. 

 

Штам вірусу – це варіант, який має стабільні унікальні фенотипові характеристики, тобто будь-які морфологічні, фізіологічні або поведінкові особливості, які довго не змінюються2. Їх можна встановити лише на основі тривалих експериментів на культурах тканин та лабораторних тваринах. Крім того, у випадку вірусів людини, все має бути підтверджене тривалими спостереженнями за інфікованими особами. 

 

Науковець із Національного інституту алергічних та інфекційних захворювань США Єнс Кун в одній зі своїх статей зазначає, що штам вірусу може визначити і визнати лише міжнародна група експертів3. Це потребує багато кропіткої роботи та часу, тому наразі штамів вірусів небагато: наприклад, штам ВІЛ-1 або штам вірусу поліомієліту Лансінга, який отримали з вірусу, ізольованого від пацієнта. На той час (1943 рік)4 потрібно було досліджувати особливості поліовірусу на лабораторних тваринах, тому науковці намагалися адаптувати вірус до організму лабораторних тварин. Для цього виділеним вірусом 99 разів інфікували лабораторних мишей, послідовно переносячи вірус від миші до миші: коли у першої тварини розвинулася інфекція, у неї відібрали вірус і заразили ним другу мишку, після другої – третю. Так тривало 99 разів, поки вірус поліомієліту набув стійких фенотипових характеристик – здатності викликати захворювання у мишей, які збереглися дотепер. 

 

У межах штаму може існувати дуже багато різних варіантів. Експерти Американського центру контролю за захворюваністю пропонують порівняти різні варіанти коронавірусу з гілками дерева5, які при розмноженні постійно мутують, формуючи нові розгалуження або зникаючи. Це хороший приклад для розуміння різниці між штамом – первинним коронавірусом, який є стовбуром цього дерева, та гілочками – різними змінами в послідовності РНК SARS-COV-2. Гілочки можуть бути товстими та видимими (як варіанти Альфа, Бета, Гамма) і тоненькими, майже невидимими у кроні дерева – невеликими змінами, які не надають коронавірусу жодних видимих переваг. 

Що таке генетичні мутації

 

Генетична інформація живих організмів представлена як нуклеїнові кислоти – ДНК і РНК. Лише в деяких вірусів геном може бути представлений одно- або дволанцюговою молекулою РНК, у всіх інших організмів нашої планети основним носієм генетичної інформації є ДНК, а РНК лише допомагає розшифровувати гени і «перерекладати» їх на мову білків. Нуклеїнові кислоти складаються із залишків фосфорної кислоти, дезоксирибози (у випадку ДНК) або рибози (РНК) та азотистих основ – аденіну, гуаніну, цитозину і тиміну. РНК відрізняється від ДНК тим, що її послідовність замість тиміну містить урацил. За допомогою різних комбінацій чотирьох азотистих основ записані геноми усіх живих організмів на Землі. 

 

Мутації виникають під час подвоєння молекул ДНК або РНК, коли діляться клітини або розмножуються віруси. Річ у тім, що ферменти, які відповідають за подвоєння, можуть випадково додавати одну азотисту основу замість іншої, наприклад, аденін замість гуаніну. Такі зміни можуть взагалі не вплинути на подальшу структуру білка або ж дещо змінити його вигляд. Ферменти, що відповідають за подвоєння генетичної інформації, також можуть пропустити частину вихідного гену (делеція) або зчитати його кілька разів (ампліфікація), однак у вірусів точкові мутації є більш поширеними. 

Як мутує коронавірус

 

Віруси не можуть розмножуватися поза клітиною хазяїна, адже вірус – це шматок генетичної інформації, запакованої в оболонку з білків і ліпідів. Вірусна частка містить мінімальний набір інструментів, який дозволяє їй проникати у клітини і узурпувати системи для зчитування і копіювання генетичної інформації, а також синтезу білків. Колонізовані клітини зчитують вірусний геном і створюють в рази більше нових вірусних часток, які покидають клітину для пошуку нового об’єкта колонізації. 

 

Геном коронавірусу представлений як молекула РНК, подібна до мРНК клітин людини6, яка слугує шаблоном для синтезу білків. Із ДНК гени зчитуються у вигляді багатьох молекул мРНК, з яких на рибосомах формуються білки. Тобто ДНК виконує роль жорсткого диску для зберігання інформації про клітину, а мРНК – проміжних файлів, які в разі помилки зчитування можна легко утилізувати. Тому в клітинах людини нема спеціальних ферментів, які б могли перевірити правильність зчитування інформації з мРНК та, за потреби, виправити помилку. Саме тому РНК-віруси мутують швидше, ніж ДНК.

 

Щоразу, коли РНК коронавірусу подвоюється, існує невелика ймовірність появи нових змін. У масштабах пандемії, коли від 2019 року перехворіло щонайменше 255 мільйонів осіб7, ця ймовірність зростає в рази. Результати секвенування, тобто прочитання коду, великої кількості різних геномів SARS-COV-2, свідчать, що він мутує повільніше від інших РНК-вмісних вірусів – вдвічі порівняно з вірусом грипу та на чверть порівняно з вірусом імунодефіциту людини8. Проте з огляду на масштаби пандемії та сотні тисяч нових інфікованих щодня, це вражаючі темпи еволюції. Тому пандемія SARS-COV-2 може мати кілька варіантів розвитку подій. 

Можливі варіанти розвитку подій

 

Коронавірус продовжить накопичувати точкові мутації, які призводитимуть до невеликих структурних змін його білків9, не надаючи жодних додаткових характеристик чи переваг. Однак час від часу з’являтимуться зміни, які надаватимуть вірусу серйозних селективних переваг, наприклад, допомагатимуть швидше передаватися від людини до людини. Усі чотири окремо виділені варіанти SARS-COV-2 були більш заразними порівняно з іншими10. Йдеться про варіанти Альфа, Бета, Гамма та Дельта. Цілком ймовірно, що з’явиться новий варіант коронавірусу, який ще швидше передаватиметься від людини до людини. 

 

Коронавірус може стати стійким до наявних методів терапії або змінитися настільки, що вироблений імунітет вакцинованих буде неефективним проти нового варіанту. Тоді доведеться змінювати вакцину і починати ревакцинацію населення. На щастя, розробники вакцин передбачили такий варіант розвитку подій і в розробці намагалися урахувати усі можливі варіанти зміни структури білка шипа коронавірусу – того білка, до якого має виробитися імунітет після вакцинації. Це робили за допомогою комп’ютерного моделювання, але в реальному житті можуть статися інші неперадбачувані мутації11. Тому медики і науковці продовжують відстежувати мутації, які трапляються в геномі коронавірусу, аби бути на кілька кроків попереду подій і, у разі необхідності, швидко змінювати вакцину.

 

На щастя, вакцина вже розроблена і треба буде лише замінити її один компонент. Наприклад, у мРНК-вакцинах – замінити послідовність мРНК вакцини, врахувавши мутації. Це не потребуватиме так багато часу, як розробка і тестування нової вакцини проти коронавірусу. Єдиним недоліком такого розвитку подій може бути те, що вакцинацію доведеться починати спочатку, а за умов постійного дефіциту вакцин у світі, це знову триватиме кілька років. Адже зараз у світі повністю вакцинувався лише 41% населення7.  

 

Можливо, вірус набуде стійкості до наявних методів лікування і препаратів від коронавірусу, але поки що складно щось передбачити, адже COVID-19 має переважно симптоматичну терапію, а протикоронавірусні препарати ще не почали масово застосовувати на практиці. 

 

У будь-якому разі, коронавірус постійно змінюється. Що більше людей інфікується, то більша ймовірність появи нових мутацій у РНК вірусу. Вакцинація суттєво знижує ризик людини підхопити інфекцію. Тому лише якнайшвидша вакцинація максимально можливої кількості населення всього світу дозволить зупинити пандемію. Директор Коаліції інновацій у сфері готовності до епідемій доктор Річард Гатчет на Міжнародному економічному форумі наголосив на тому, що ситуація, яка наразі склалася у світі, коли багаті країни вакцинували більшість населення, а в менш економічно розвинених державах до вакцин не мають доступу навіть медики, є надзвичайно небезпечною. Річ у тім, що в країнах з низьким рівнем вакцинації є ймовірність появи нових більш небезпечних штамів коронавірусу, які зможуть обійти імунітет вакцинованих. «Ми маємо бути стратегічними та тактичними у питанні використання вакцин. Нам слід діяти швидко», – заявив Гатчет12

Матеріал розміщено за підтримки Міжнародного Фонду «Відродження» та Європейського Союзу в рамках гуманітарної ініціативи «Людяність і взаємодопомога». Матеріал відображає позицію авторів і не обов’язково відображає позицію Міжнародного фонду «Відродження» та Європейського Союзу.

ТЕКСТ: Ілона Свєженцева
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Статті
Головний подкаст
Головний подкаст. Епізод 3: Розлади аутистичного спектру

Чому дитина може не дивитися в очі та мати труднощі з мовленням? А ще бути зацикленою на одній темі чи грі?

Спалах
«Флурона» – КітПес вірусного світу чи звична річ для вірусологів?

2022 рік поповнив пандемічний словниковий запас новим терміном – «флурона». Що це і наскільки вона може бути небезпечною?

Пост правди
Пост правди, сезон 2. Квазірелігії

Як японець Сьоко Асахара зібрав довкола себе релігійне угруповання і спонукав послідовників вчинити теракт у токійському метро? Чому люди стають членами небезпечних квазірелігійних груп?

Ідеї
«Мене найбільше надихають українські вчені»: 9 запитань Ользі Масловій і Ніці Бєльській

Говоримо з Ольгою Масловою та Нікою Бєльською, авторками книжки «Коли я нарешті висплюся».

Людина
Шосте чуття: що таке нейромаркетинг. Інтерв’ю з Віктором Комаренком

З чим у киян може асоціюватися запах ванілі? Як з'явилися кава-брейки? Розповідає нейрофізіолог Віктор Комаренко.

Головний подкаст
Головний подкаст. Епізод 2: шизофренія

Розповідаємо, чому виникає шизофренія та як загальмувати її розвиток.