Article_top

Вече седми месец SARS-CoV-2 циркулира необезпокояван сред човешката популация. През това време в неговата генетична информация се случват множество промени (мутации), явление, типично за всички организми. Как става това и до какво води - разказват Джонатан Коръм и Карл Зимър от "Ню Йорк Таймс".

Мастната мембрана на вируса е пълна с инструкции как да се мултиплицира в милиони копия. Инструкциите са кодирани в 30 000 "букви" на вирусната РНК (генетична информация), а именно: a, c, g и u.

Заразената клетка ги чете и изпълнява, създавайки различни вирусни протеини, от които се образуват копия на оригиналния геном. Тъй като клетката копира този геном милиони пъти, тя понякога греши и това обикновено засяга само една буква. Тези „печатни“ грешки се наричат мутации. Като се има предвид, че става въпрос за милиони клетки и че вирусът се разпространява от човек на човек, на случаен принцип се натрупват много мутации.

Новият вирус - 26 декември 2019

През декември 2019 г. една група от хора, които са били на пазара за риба в Ухан, се разболяват от мистериозна пневмония. В началото на януари китайските изследователи установяват генетичния код (последователността, в която са разположени „буквитe“) на вируса у човек, работил на пазара. Този геном веднага е предоставен на световната научна общност и става първоосновата за проследяване на SARS-CoV-2 в неговото разпространение по целия свят.

Първата мутация е отчетена на 8 януари 2020. Вирусът е изолиран от пациент в Ухан и е идентичен с първия геном, но с изключение на една „буква“. 186-тата буква е u вместо c.

Когато изследователите сравняват няколко генома от клъстера в Ухан, те откриват само няколко нови мутации, което предполага, че всички версии са с един общ предшественик. Тъй като вирусите мутират с  една определена скорост, учените пресмятат, че началото на епидемията в Китай е някъде през ноември 2019 г.

Същата мутация в 186-тата „буква“ на РНК е открита само в още една проба, взета 7 седмици по-късно, на 600 мили от Ухан – в китайския град Гуанджоу. Версията в Гуанджоу може да е пряк потомък на вируса в Ухан. Може и да е негов  братовчед, с когото има общ прародител. Така или иначе, за 7 седмици вирусът в Гуанджоу прескача от човек на човек и преминава през няколко поколения нови вируси. А по пътя му се случват две нови мутации: още две „букви“ стават u.

Тук трябва да се подчертае, че мутациите често променят даден ген, без да променят протеина, който той кодира. Такива мутации се наричат „мълчаливи мутации“. (Протеините са дълги вериги от аминокиселини, сгънати в различни форми. Всяка аминокиселина е кодирана от три генетични букви, но в много случаи мутация на третата буква на триото пак ще кодира същата аминокиселина).

При вируса в  Гуанджоу става въпрос обаче за „немълчаливи“ мутации. Но тъй като протеините се състоят от стотици или хиляди аминокиселини, промяната на една аминокиселина често няма осезаем ефект върху тяхната форма или начин на работа.

Някои мутации изчезват, други се разпространяват

С времето някои части от генома на новия коронавирус мутират многократно. Други пък не претърпяват никакви мутации. Защо се случва така – отговорът на този въпрос може да разкрие важни особености в биологията на SARS-CoV-2. 

Тези части от генома, които са мутирали много пъти, са по-гъвкави. Те могат да се променят,  без това да причинява вреда на вируса. А частите с малко мутации са по-уязвими. Мутациите в тях могат да доведат до унищожаване на коронавируса, причинявайки катастрофални промени в неговите протеини. Затова тези части могат да бъдат особено подходящи за атака на вируса с антивирусни лекарства.

Първият случай в САЩ - 15 януари

На 15 януари един мъж пристига в района на Сиатъл, най-големия град в щата Вашингтон, след посещение на роднините си в Ухан. Няколко дни той има леки симптоми на грип  и тестът му е положителен за SARS-CoV-2. Той става първият потвърден случай на новия коронавирус в САЩ. Геномът на неговия вирус съдържа мутации на 3 букви, които са открити във вируса в Китай, което позволява на учените да проследят заразата до нейния първоизточник.

Скритата епидемия в Сиатъл - 24 февруари

Пет седмици по-късно ученик в гимназията в окръг Снохомиш, щата Вашингтон, се оплаква от грипоподобни симптоми. PCR тестът му е позитивен. Неговият вирус има същите мутации, открити в първия случай във Вашингтон, плюс 3 допълнителни. Тази комбинация от стари и нови мутации подсказва, че студентът не е заразен от някого, който наскоро е пристигнал в САЩ. По-вероятно е коронавирусът да е циркулирал незабелязано в района на Сиатъл още от средата на януари. Вируси, свързани с клъстера във Вашингтон, са наблюдавани в поне още 14 щата и в няколко държави, както и в деветима от заразените на круизния кораб „Grand Princess“.

Калифорния - 26 февруари

Друга версия на коронавируса също е обикаляла тайно Калифорния. На 26 февруари е съобщено, че човек от окръг Солано, който няма никакви връзки с нито един известен дотогава случай, нито е пътувал в чужбина, е дал положителен PCR. Вирусът не е притежавал отличителните мутации, открити в щата Вашингтон. Вместо това е имал една мутация на първоначалния геном в Ухан. Това показва, че тази вирусна версия е стигнала до Калифорния от Китай чрез друг преносител. 

В САЩ – и от Китай, и от Европа

През януари и февруари много заразоносители пристигат в САЩ. Някои от вирусните версии показват, че те идват от Китай или други части на Азия, но версиите, установени в Ню Йорк, съвпадат с версиите, разпространяващи се в Европа.

От Шанхай до Мюнхен -  19 януари

На 19 януари (същия ден, когато е открит първият заразен във Вашингтон), жена от Шанхай "каца" в Мюнхен с леки грипни симптоми, които обяснява с т.нар. джетлаг, или самолетен синдром. Известно е, че малко преди нейното заминаване, тя е била посетена от родителите си, които живеят в Ухан. Жената има среща в немската компания за авточасти, където работи. В последствие няколко служители, участвали в срещата, се разболяват и имат положителен PCR тест. Учените установяват, че те са се заразили от вирус с мутации, които се наблюдават в Китай.

Подобни версии на вируса по-късно се разпространяват и в други части на Европа, но не е ясно дали са дошли от този клъстер или от заразоносител, влязъл в Европа по друг път.

Добре дошли в Ню Йорк - 1 март

Първият потвърден случай на SARS-Co-V2 в Ню Йорк e обявен на 1 март, след като жена, живееща в Манхатън, e заразена при посещение в Иран. От всички вируси, изучени в Ню Йорк, никой не носи мутациите, които има нейната версия. Това показва, че нейният вирус не е бил част от една трансмисионна верига на заразяване.

Интересното е, че повечето вирусни версии, установени в Ню Йорк, показват генетични връзки с коронавирусите в Европа. Други  - с Азия, а трети  - с други части на Съединените щати.

За кратко време САЩ и Европа стават нови източници за разпространение на вируса към трети страни. Така например, десетки гватемалци, депортирани от САЩ, по-късно са с положителни PCR тестове, а версии, които носят мутации от Европа, отново са се върнали в Азия.

Бавно мутиращ вирус

Към този момент от развитието на пандемията често се срещат вирусни версии с 10 и по-малко мутации. Малко са тези с над 20 мутации - което е едва една стотна от целия геном. С течение на времето тези мутации могат да доведат до образуването на нови щамове - с други думи, нови вирусни родове, които значително се различават един от друг. От януари изследователите са описали хиляди геноми на SARS-CoV-2 и са проследили всички възникнали мутации. Досега не са намерени убедителни доказателства, че мутациите имат значителна роля върху начина, по който вирусът ни въздейства. Нова светлина ще хвърли проучването на вирусните геноми в Африка и Южна Америка, което тепърва започва 

Вече е установено, че той мутира сравнително бавно в сравнение с други РНК-вируси, отчасти защото вирусните протеини, действащи като коректори, са в състояние да поправят някои грешки. Така в рамките на един месец мутират средно само две „букви“. В бъдеще, обаче, той може да се сдобие с такива мутации, които да му помогнат да се скрие от имунната ни система. Но подобни промени ще се появят в течение на години. И това е добре за ваксините, които се разработват в момента и ако се ваксинираме през 2021 г., ще бъдем защитени от SARS-CoV-2 за дълго време.

 

Вече седми месец SARS-CoV-2 циркулира необезпокояван сред човешката популация. През това време в неговата генетична информация се случват множество промени (мутации), явление, типично за всички организми. Как става това и до какво води - разказват Джонатан Коръм и Карл Зимър от "Ню Йорк Таймс".

Мастната мембрана на вируса е пълна с инструкции как да се мултиплицира в милиони копия. Инструкциите са кодирани в 30 000 "букви" на вирусната РНК (генетична информация), а именно: a, c, g и u.

Заразената клетка ги чете и изпълнява, създавайки различни вирусни протеини, от които се образуват копия на оригиналния геном. Тъй като клетката копира този геном милиони пъти, тя понякога греши и това обикновено засяга само една буква. Тези „печатни“ грешки се наричат мутации. Като се има предвид, че става въпрос за милиони клетки и че вирусът се разпространява от човек на човек, на случаен принцип се натрупват много мутации.

Новият вирус - 26 декември 2019

През декември 2019 г. една група от хора, които са били на пазара за риба в Ухан, се разболяват от мистериозна пневмония. В началото на януари китайските изследователи установяват генетичния код (последователността, в която са разположени „буквитe“) на вируса у човек, работил на пазара. Този геном веднага е предоставен на световната научна общност и става първоосновата за проследяване на SARS-CoV-2 в неговото разпространение по целия свят.

Първата мутация е отчетена на 8 януари 2020. Вирусът е изолиран от пациент в Ухан и е идентичен с първия геном, но с изключение на една „буква“. 186-тата буква е u вместо c.

Когато изследователите сравняват няколко генома от клъстера в Ухан, те откриват само няколко нови мутации, което предполага, че всички версии са с един общ предшественик. Тъй като вирусите мутират с  една определена скорост, учените пресмятат, че началото на епидемията в Китай е някъде през ноември 2019 г.

Същата мутация в 186-тата „буква“ на РНК е открита само в още една проба, взета 7 седмици по-късно, на 600 мили от Ухан – в китайския град Гуанджоу. Версията в Гуанджоу може да е пряк потомък на вируса в Ухан. Може и да е негов  братовчед, с когото има общ прародител. Така или иначе, за 7 седмици вирусът в Гуанджоу прескача от човек на човек и преминава през няколко поколения нови вируси. А по пътя му се случват две нови мутации: още две „букви“ стават u.

Тук трябва да се подчертае, че мутациите често променят даден ген, без да променят протеина, който той кодира. Такива мутации се наричат „мълчаливи мутации“. (Протеините са дълги вериги от аминокиселини, сгънати в различни форми. Всяка аминокиселина е кодирана от три генетични букви, но в много случаи мутация на третата буква на триото пак ще кодира същата аминокиселина).

При вируса в  Гуанджоу става въпрос обаче за „немълчаливи“ мутации. Но тъй като протеините се състоят от стотици или хиляди аминокиселини, промяната на една аминокиселина често няма осезаем ефект върху тяхната форма или начин на работа.

Някои мутации изчезват, други се разпространяват

С времето някои части от генома на новия коронавирус мутират многократно. Други пък не претърпяват никакви мутации. Защо се случва така – отговорът на този въпрос може да разкрие важни особености в биологията на SARS-CoV-2. 

Тези части от генома, които са мутирали много пъти, са по-гъвкави. Те могат да се променят,  без това да причинява вреда на вируса. А частите с малко мутации са по-уязвими. Мутациите в тях могат да доведат до унищожаване на коронавируса, причинявайки катастрофални промени в неговите протеини. Затова тези части могат да бъдат особено подходящи за атака на вируса с антивирусни лекарства.

Първият случай в САЩ - 15 януари

На 15 януари един мъж пристига в района на Сиатъл, най-големия град в щата Вашингтон, след посещение на роднините си в Ухан. Няколко дни той има леки симптоми на грип  и тестът му е положителен за SARS-CoV-2. Той става първият потвърден случай на новия коронавирус в САЩ. Геномът на неговия вирус съдържа мутации на 3 букви, които са открити във вируса в Китай, което позволява на учените да проследят заразата до нейния първоизточник.

Скритата епидемия в Сиатъл - 24 февруари

Пет седмици по-късно ученик в гимназията в окръг Снохомиш, щата Вашингтон, се оплаква от грипоподобни симптоми. PCR тестът му е позитивен. Неговият вирус има същите мутации, открити в първия случай във Вашингтон, плюс 3 допълнителни. Тази комбинация от стари и нови мутации подсказва, че студентът не е заразен от някого, който наскоро е пристигнал в САЩ. По-вероятно е коронавирусът да е циркулирал незабелязано в района на Сиатъл още от средата на януари. Вируси, свързани с клъстера във Вашингтон, са наблюдавани в поне още 14 щата и в няколко държави, както и в деветима от заразените на круизния кораб „Grand Princess“.

Калифорния - 26 февруари

Друга версия на коронавируса също е обикаляла тайно Калифорния. На 26 февруари е съобщено, че човек от окръг Солано, който няма никакви връзки с нито един известен дотогава случай, нито е пътувал в чужбина, е дал положителен PCR. Вирусът не е притежавал отличителните мутации, открити в щата Вашингтон. Вместо това е имал една мутация на първоначалния геном в Ухан. Това показва, че тази вирусна версия е стигнала до Калифорния от Китай чрез друг преносител. 

В САЩ – и от Китай, и от Европа

През януари и февруари много заразоносители пристигат в САЩ. Някои от вирусните версии показват, че те идват от Китай или други части на Азия, но версиите, установени в Ню Йорк, съвпадат с версиите, разпространяващи се в Европа.

От Шанхай до Мюнхен -  19 януари

На 19 януари (същия ден, когато е открит първият заразен във Вашингтон), жена от Шанхай "каца" в Мюнхен с леки грипни симптоми, които обяснява с т.нар. джетлаг, или самолетен синдром. Известно е, че малко преди нейното заминаване, тя е била посетена от родителите си, които живеят в Ухан. Жената има среща в немската компания за авточасти, където работи. В последствие няколко служители, участвали в срещата, се разболяват и имат положителен PCR тест. Учените установяват, че те са се заразили от вирус с мутации, които се наблюдават в Китай.

Подобни версии на вируса по-късно се разпространяват и в други части на Европа, но не е ясно дали са дошли от този клъстер или от заразоносител, влязъл в Европа по друг път.

Добре дошли в Ню Йорк - 1 март

Първият потвърден случай на SARS-Co-V2 в Ню Йорк e обявен на 1 март, след като жена, живееща в Манхатън, e заразена при посещение в Иран. От всички вируси, изучени в Ню Йорк, никой не носи мутациите, които има нейната версия. Това показва, че нейният вирус не е бил част от една трансмисионна верига на заразяване.

Интересното е, че повечето вирусни версии, установени в Ню Йорк, показват генетични връзки с коронавирусите в Европа. Други  - с Азия, а трети  - с други части на Съединените щати.

За кратко време САЩ и Европа стават нови източници за разпространение на вируса към трети страни. Така например, десетки гватемалци, депортирани от САЩ, по-късно са с положителни PCR тестове, а версии, които носят мутации от Европа, отново са се върнали в Азия.

Бавно мутиращ вирус

Към този момент от развитието на пандемията често се срещат вирусни версии с 10 и по-малко мутации. Малко са тези с над 20 мутации - което е едва една стотна от целия геном. С течение на времето тези мутации могат да доведат до образуването на нови щамове - с други думи, нови вирусни родове, които значително се различават един от друг. От януари изследователите са описали хиляди геноми на SARS-CoV-2 и са проследили всички възникнали мутации. Досега не са намерени убедителни доказателства, че мутациите имат значителна роля върху начина, по който вирусът ни въздейства. Нова светлина ще хвърли проучването на вирусните геноми в Африка и Южна Америка, което тепърва започва 

Вече е установено, че той мутира сравнително бавно в сравнение с други РНК-вируси, отчасти защото вирусните протеини, действащи като коректори, са в състояние да поправят някои грешки. Така в рамките на един месец мутират средно само две „букви“. В бъдеще, обаче, той може да се сдобие с такива мутации, които да му помогнат да се скрие от имунната ни система. Но подобни промени ще се появят в течение на години. И това е добре за ваксините, които се разработват в момента и ако се ваксинираме през 2021 г., ще бъдем защитени от SARS-CoV-2 за дълго време.

Коментари

Най

Следвайте ни

 
 

Още по темата

Още от категорията

Анкета

Кои от икономическите мерки на правителството за справяне с кризата одобрявате?