Mutuje koronavirus tak rychle, aby očkování nefungovalo?

TLDR: Kolem rychlostí mutací nového koronaviru panuje mnoho mýtů. Současná zjištění daná jeho strukturou ale naznačují, že vakcína by proti němu mohla fungovat. Zdaleka totiž nemutuje stejně rychle ani jako chřipka. Studie tu, Nextstrain tu.

Mutuji, tedy jsem

Pokud chce člověk vyrobit efektivní vakcínu proti viru, klíčovým faktorem je zohlednit jeho schopnost mutovat. Vakcíny dokážou vašemu imunitnímu systému „ukázat“, proti čemuž se má v budoucnu bránit. Tato obrana však může být velmi rychle neúčinná, pokud si tento vetřelec po čase dokáže změnit svou vizáž. To, jak rychle to dokáže, se nazývá mutační rychlost, a právě ta je klíčovou otázkou i při vývoji vakcíny proti SARS-CoV-2.

Objevily se různé tvrzení (například české diagnostičky Soni Pekové), podle nichž budou snahy o vývoj vakcíny proti koronaviru marné. Důvodem má být skutečnost, že jde o RNA virus, který mutuje rychleji a hrůzněji než patnáctiletý puberťák. Je ale takový tento názor postaven na dostatečných informacích?

RNA je jednou z forem genetické informace, kterou některé viry obsahují. Krom koronaviru mají genetickou informaci ve formě RNA uložené např. i viry chřipky nebo rýmy. Je skutečně pravda, že RNA viry mutují obecně rychle – řádově milionkrát rychleji, než genetická výbava hostitele. Je v tom zapojeno mnoho faktorů – RNA je sama o sobě méně stabilní molekula, než DNA, a proto ji dokáží poškozovat různé enzymy hostitele nebo může docházet k rekombinaci (níže vysvětlím). Jeden z významných faktorů je také absence kontrolních mechanismů při replikaci (množení).

V každé vaší buňce existuje extrémně komplexní mašinérie na kontrolu správnosti replikace DNA. Jeden takový proces kontroly zajišťuje mimo jiné i tentýž enzym, který replikuje DNA. Odborně se tato aktivita nazývá „proof-reading“. Jde o proces, kdy enzym dokáže po přidání nového písmenka (nukleotidu) „zacouvat“ a rovnou to písmenko po sobě zkontrolovat. Dokáže tak zkontrolovat, zda náhodou neudělal chybu.

Tuto „proof-reading“ aktivitu, virové enzymy, které replikují RNA, většinou nemají. To však neplatí pro SARS-Cov2. Jeho enzym, s krásným názvem nsp12, dokáže chyby do určité míry kontrolovat a opravovat (s pomocí dalších proteinů). Co tam máme dál?

Zdroj: Capinaremos/Vlastní

Vakcína bude, ale…

Velmi důležitou roli ve stabilitě genomu hraje i jeho uspořádání. SARS-CoV-2 má své geny uloženy pouze v jedné lineární molekule RNA. Například virus chřipky má několik molekul RNA pro různé geny, a právě takové uspořádání je více náchylné na proces, který nazýváme rekombinace. Jde o proces, kdy se dvě molekuly RNA zkříží a vytvoří chiméru. Rekombinací pravděpodobně vznikl např. kmen H1N1 a.k.a prasečí chřipka. Nač je nám to dobré vědět?

Z uvedeného vyplývá, že SARS-CoV-2 je relativně stabilní virus, který mutuje rychlostí přibližně 25 mutací za rok, zatímco sezónní chřipka mutuje rychlostí 50 mutací za rok. Po zohlednění faktu, že genom SARS2 je zhruba 2x větší než virus chřipky, dostaneme výsledek, že chřipka mutuje asi 4x rychleji, než SARS2. Relativně vysoká mutační rychlost sezónní chřipky je přesně důvod, proč potřebujeme každý rok novou vakcínu.

Z genetických analýz vyplývá, že SARS-CoV-2 si žije svým životem a za dobu pandemie se již objevily charakteristické kmeny pro různé části světa, které nosí své typické mutace. Relativně hodně mutací se objevuje v Evropě, přičemž některé z nich se nacházejí právě v sekvenci, která kóduje zmíněný enzym na replikaci RNA. Víte, ten s tím jménem nsp12.

To vede ke spekulacím, že schopnost kontrolovat svou přesnost replikace může být u evropských variant narušena, což může vést k rychlejší mutační rychlosti. Hází to především malý stín pochybností na léky proti COVID-19, které inhibují nsp12. Jeho struktura se totiž může změnit natolik, že tyto léky nemusí časem fungovat. Jde však zatím o výsledky jedné studie a bude potřeba osekvenovat mnohem více virů.

Soubor:6VSB spike protein SARS-CoV-2 homotrimer.png – Wikipedie
Spike protein SARS-CoV-2. Biologie je, překvapivě, stejně složitá a zašmodrchaná, jako její nejmenší součástky… Zdroj: 5-HT2AR/Wikipedia/CC

Příliš brzy na soudy

V zásadě však stále platí, že genom SARS2 je stabilní a dosavadní studie neprokázaly výrazné mutační rychlosti, které by znemožňovaly výrobu efektivní vakcíny. Čas ukáže víc – jako obvykle není vyloučeno, že nečekané mutace dorazí. Možné je všechno. Biologie je dynamická a co platí dnes, nemusí platit o měsíc. Jenom by úplně nemělo příslušet odborníkům bezmezně spekulovat.

Existuje také projekt Nextstrain, který shromažďuje a zveřejňuje sekvence patogenů, mezi nimi i sekvence SARS2 z různých částí světa. Můžete si vyklikat různé části světa a podívat se na jeho evoluci, popřípadě jeho sekvence. I když nevím, nač byste to dělali, link totiž najdete i v perexu v úvodu článku.

Na každý pád momentálně probíhá výzkum už na stovku různých vakcín (včetně toho poněkud zvláštního českého úsilí), které slibují výsledky v různé časové ose. Někteří výzkumníci například doufají, že jejich očkování dorazí již na konci letošního léta! Jiní zkoušejí zcela nové experimentální techniky. A další zase sázejí na konzervativní metody i časový horizont.

Znamená to, že zřejmě nedorazí jeden typ očkování, ale různé typy s různou efektivitou, dost možná i různě účinnou proti různým kmenům. I kdyby přitom očkování dorazilo „až“ napřesrok a fungovalo jenom sezónně, byl by to momentálně obrovský pokrok, který by umožnil otevírat státy a hranice bez obav z dalšího šíření epidemie. Nakolik to celé bude nést ovoce, teprve uvidíme.

Avšak momentálně nad účinností či neúčinností hypotetických vakcín můžeme jenom věstit z kávové sedliny.

[Peter Búran, LL]

PS: Text vznikl z postu slovenské popularizační sajty Vaxinátor – běžte jí dát lajk!

Z toho mi jde hlava kolem!

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze