Kuidas tekivad mutatsioonid, kas tasub oodata uut koroonaviiruse tüve?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Möödunud aasta oktoobris haigestus kusagil Indias COVID-19-sse ilmselt immuunpuudulikkusega inimene. Tema juhtum võis olla kerge, kuid kuna tema keha ei suutnud end koroonaviirusest vabaneda, jäi ta pikale ja paljunes. Kui viirus paljunes ja ühest rakust teise liikus, kopeerisid geneetilise materjali tükid end valesti. Selle muudetud viirusega nakatas ta ümbritsevaid inimesi.

Nii tekkis teadlaste sõnul koroonaviiruse Delta tüvi, mis teeb maailmas kaost ja nõuab iga päev tohutult palju inimelusid. COVID-19 pandeemia ajal on juba tuvastatud tuhandeid selle viiruse variante, millest nelja peetakse murettekitavaks – alfa, beeta, gamma ja delta.

Neist kõige ohtlikum on Delta, mõnede andmete kohaselt on see umbes 97% nakkavam kui algne koroonaviirus, mis ilmus 2019. aastal Wuhanis. Kuid kas võib olla veelgi ohtlikumaid tüvesid kui Delta? Mutatsioonide tekkimise mõistmine aitab sellele küsimusele vastata.

Koronaviirused on mutatsioonidele vastuvõtlikumad kui teised viirused

Selline sündmuste pööre nagu Indias ei olnud mikrobioloogidele üllatus. Muidugi ei osanud nad ennustada, kus ja millal veel surmavam viirus ilmub ning kas see üldse juhtub, kuid ohtliku mutatsiooni võimalust tunnistati täielikult. Michigani ülikooli mikrobioloogia ja immunoloogia osakonna juhataja Bethany Moore'i sõnul kordab viirus iga kord, kui rakku siseneb, oma genoomi, et levida teistesse rakkudesse.

Pealegi kopeerivad koroonaviirused oma genoome hoolimatult kui inimesed, loomad või isegi mõned muud patogeenid. See tähendab, et oma geneetiliste koodide kopeerimisel teevad nad sageli vigu, mis põhjustavad mutatsioone. Kuigi on viiruseid, mis muteerivad isegi sagedamini kui koroonaviirus, näiteks gripp. Seda seetõttu, et koroonaviiruste RNA sisaldab korrektuuriensüümi, mis vastutab koopiate topeltkontrolli eest. Seetõttu enamasti millisel kujul see inimese sisse satub, sel viisil tuleb see temast.

Kuid nagu epidemioloogid ütlevad, pole maailmale korvamatu kahju tekitamiseks palju valesti kopeeritud koopiaid vaja. Viirused, mis levivad õhus levivate tilkade kaudu, näiteks vestluse ajal, levivad palju kiiremini kui need, mis levivad sugulisel teel, vere kaudu või isegi puutetundlikult. Lisaks on sellistel viirustel veel üks oht – nakatunud inimene võib selle ja isegi selle muteerunud versiooni edasi anda juba enne, kui ta oma nakatumisest teada saab.

Koronaviiruse üksikud mutatsioonid on vähem ohtlikud kui konvergentne evolutsioon

Enamik mutatsioone tapab viiruse ise või sureb leviku puudumise tõttu, st kandja annab selle edasi väikesele hulgale inimestele, kes isoleerivad ja takistavad viiruse edasist levikut. Kuid kui tekib suur hulk mutatsioone, õnnestub mõnel neist kogemata "põgeneda" piiratud kandjate ringist, näiteks kui nakatunud inimene külastab rahvarohket kohta või suure osalejate arvuga üritust.

Mikrobioloogia ja molekulaargeneetika professori Vaughn Cooperi sõnul ei karda teadlased aga kõige enam isegi mitte ühegi viiruse mutatsiooni, vaid sarnaseid muutusi, mis esinevad paljudes sõltumatutes variantides. Sellised muutused muudavad viiruse alati evolutsiooni mõttes täiuslikumaks. Seda nähtust nimetatakse konvergentseks evolutsiooniks.

Näiteks kõigis ülalmainitud tüvedes toimus mutatsioon teraviku valgu ühes osas (spike protein). Need eendid aitavad viirusel inimese rakke nakatada. Seega asendati D614G mutatsiooni tulemusena ühte tüüpi aminohappe (nn asparagiinhape) glütsiiniga, mis muutis viiruse nakkavamaks.

Teine levinud mutatsioon, mida tuntakse kui L452R, muudab aminohappe leutsiini arginiiniks, taas spike-valgus. Arvestades, et L452 mutatsiooni on täheldatud enam kui kümnel üksikul kloonis, võib järeldada, et see annab koroonaviirusele olulise eelise. Seda oletust kinnitasid teadlased hiljuti pärast sadade viiruseproovide järjestamist. Veelgi enam, nagu teadlased soovitavad, aitab L452R viirusel nakatada inimesi, kellel on koronaviiruse suhtes teatud immuunsus.

Kuna piigivalk on olnud vaktsiinide ja ravimeetodite väljatöötamisel kriitilise tähtsusega, on teadlased selle mutatsioonide uurimiseks läbi viinud kõige rohkem uuringuid. Kuid mõned teadlased usuvad, et viiruse mõistmiseks ei piisa ainult spike-valgu mutatsioonide uurimisest. Eelkõige jagab seda arvamust evolutsioonilise viroloogia ekspert Nash Rochman.

Rohman on hiljutise artikli kaasautor, milles öeldakse, et kuigi naastuvalk on viiruse oluline element, on sellel ka teine, sama oluline osa, mida nimetatakse nukleokapsiidivalguks. See on kate, mis ümbritseb viiruse RNA genoomi. Teadlase sõnul võivad need kaks valdkonda koos töötada. See tähendab, et spike-valgu mutatsiooniga variant ilma nukleokapsiidivalgu muutusteta võib käituda üsna erinevalt teisest variandist, millel on mutatsioonid mõlemas valgus.

Koostöös toimivate mutatsioonide rühma nimetatakse epistaasiks. Rohmani ja kolleegide simulatsioonid näitavad, et väike rühm mutatsioone erinevates punktides võib aidata viirusel antikehadest põgeneda ja seega muuta vaktsiinid vähem tõhusaks.

Koroonaviiruse ohtliku mutatsiooni oht püsib kuni pandeemia lõpuni

Teadlaste suurim mure on tõsiasi, et esile kerkivad mutatsioonid, mis on vaktsineerimise suhtes resistentsed. Kõik vaktsiinid näitavad praegu oma tõhusust. Viimane Mu variant on aga juba osutunud neile palju vastupidavamaks kui kõik varasemad tüved, sealhulgas Delta variant.

Arvestades, et väike osa maailma elanikkonnast on endiselt vaktsineeritud, pole viirusel erilist vajadust mutatsiooni järele, mis suudaks immuunsüsteemi täielikult üle kavaldada. Eksperdid usuvad, et viirusel on lihtsam leida uusi ja paremaid viise nakatada miljardeid inimesi, kellel pole veel immuunsust.

Kuid keegi ei tea, millised mutatsioonid ees ootavad ja kui palju kahju need võivad põhjustada. Arvestades pikka inkubatsiooniperioodi, võib ohtliku mutatsiooniga viirus ellu jääda ja planeedil laiali levida, isegi kui see pärineb hõredalt asustatud piirkonnast.

Mutatsioonide probleemi mõistmisel on oluline mõista üht – need tekivad viiruse replikatsiooni korral. Sel aastal eri riikides ilmnevad mutatsioonid on põhjuseks, miks pandeemia pole veel kontrolli all. See tähendab, et mida ägedam on pandeemia, seda rohkem tekib mutatsioone, mis omakorda aitavad kaasa viiruse veelgi suuremale levikule. Seetõttu on parim viis tulevaste ohtlikumate tüvede tekke vältimiseks piirata replikatsioonide arvu. Praegu aitab selles nii vaktsineerimine kui ka ennetusmeetmete järgimine.