Откакто за COVID-19 се заговори още през декември миналата година в Китай, учените не спират трескавата работа по неговото изследване.

Информации за промени в поведението на вируса, за неговите мутации и щамове идват от различни екипи международни учени. Преди да се загубим или разтревожим от потоците информация обаче, може би е полезно да знаем, че е нормално вирусите да мутират.

И макар в момента много от теориите за щамове и мутации да не са доказани и учените да нямат достатъчно информация, за да кажат какво означават промените в генома на вируса, мониторингът на малки промени в структурата му е важен не само за ваксините, но и за евентуално предсказване на неговото поведение.

Защо мутацията на вируса е важна?

Информациите за силно заразен вирус, който на всичкото отгоре мутира, не бива да ни притесняват много. Както всичко останало, което има генетичен материал, така и вирусите мутират. Всички патогенни микроби имат мутации.

Бактериите например развиват резистентност към антибиотици, а вирусите увеличават своята вирулентност (способност да причиняват заболяване) и патогенност (преодоляване защитните системи на организма). От скоростта на мутациите зависи дали вирусите придобиват нов живот и придобиват сезонен модел.

Грипният вирус например мутира с бързина, която изисква всяка година ваксината да се коригира, за да се справи със специфичния щам. Той бързо придобива мутации, променящи формата на протеините на повърхността им, правейки ги невидими за имунните клетки, които биха разпознали и нападнали техните "предци".

Някои мутации не променят вируса, не засягат важни области от генома му и не се отразяват на неговото поведение, тоест не касаят по същество хората. Други пък отслабват и вредят на вируса. На практика само малък процент от всички мутации са полезни за самия вирус.

Коронавирусите принадлежат към отделно семейство от грипните вируси, но също мутират. Това се отнася и за последния, който предизвика пандемията от COVID-19. Коронавирусният геном обаче мутира много по-бавно от грипния, а именно със скорост 25 мутации годишно, докато при грипа налице са повече от 50 мутации. Това е добра новина за изследователите, изучаващи вируса и разработващи ваксини.

И все пак за един вирус, разпространяван в продължение на няколко месеца и достигнал повече от 3 милиона души, това е достатъчно време, за да се развие и промени.

Въпросът е коя от промените, случили се с коронавируса, касае тежестта или инфекциозността на заболяването. В случая с коронавируса новото за науката е не самият вирус, а неговото бързо разпространение в човешката популация.

Особено интересни при него са "шиповете" на повърхността му, които служат за контактуване с рецептори на клетката. Вирусите не могат да навлязат в клетката където и да е, но тя има рецептори - специфични места, през които преминават макромолекули, други вещества и обикновени вируси. Тези рецептори и шиповете на вируса обаче трябва да съответстват точно (като ключ и ключалка), за да може вирусът да навлезе в клетката, обяснява Нейтън Грубо от Медицинския факултет на Йейл пред The Atlantic.

Учените са открили, че две от мутациите на вируса засягат точно тези шипове при SARS-CoV-2 и се предполага, че те са причината той да бъде инфекциозен за хора, обяснява пред БНР проф. Георги Милошев, ръководителят на лаборатория по молекулярна генетика в Института по молекулярна биология към БАН .

В този конкретен вирус има гени, които синтезират протеини, пречещи на имунната система да атакува вируса, и протеини, които подпомагат клетката в един даден момент да загине и да освободи вирусите в околното пространство, така че да заразят и други клетки.

Изследователите са по следите на тези промени и мутации и скоро ще знаем повече. Има обаче няколко изследвания, за които се говори повече, макар всичко на този етап да са предимно теории, за които е нужно доказване.

Няколко от интересните изследвания

Макар според много учени да е рано да се говори за категорични резултати, поредица от изследвания на геномите на хиляди проби от новия коронавирус SARS-CoV-2 показват, че той мутира и се развива, докато се приспособява към своите човешки гостоприемници.

На някои от изследвания бе обърнато по-сериозно внимание сред научните общности:

Изследването на Националната лаборатория в Лос Аламос

Един от документите по темата за мутациите, който обаче все още не е официално публикуван или рецензиран от други учени, получи през изминалата седмица широко внимание. Става дума за работата на изследователите от Националната лаборатория в Лос Аламос, американския щат Ню Мексико. Те използват база данни, наречена Глобална инициатива за споделяне на всички данни за инфлуенца (GISAID) и проследяват генетични промени или мутации в "шиповете" на новия коронавирус - частта, която му дава отличителната му форма.

Предварителните им изследвания откриват 14 такива мутации. Според изследователите на една от тези мутации - D614G, трябва да се обърне повече внимание, защото изглежда доминираща и според тях може да направи болестта по-инфекциозна.

"Мутационният шип D614G започна да се разпространява в Европа в началото на февруари и когато се въведе в нови региони, той бързо се превръща в доминираща форма", пише екипът в предстоящия да бъде публикуван доклад. Според техните резултати може да се окаже, че щамът, смятан за доминиращ в Европа и Северна Америка, е по-заразен от първоначалния вирус, който за първи път се разпространи в Китай.

Не всички обаче са съгласни, че тази мутация повлиява на широкото разпространение на този щам. Тя може действително да е по-заразна, но може и да се е разпространила толкова много заради закъсняло въвеждане на карантинни мерки в държавите. Сега е невъзможно да се каже с точност дали мутацията на D614G е опасна за хората или не. Мутациите, отбелязани в изследването, не означават и непременно, че вирусът е станал по-опасен.

Лиза Гралински от Университета в Северна Каролина работи от години с коронавирусите. И според нея на този етап е рано да се каже, че е разкрита по-преносима форма на SARS-CoV-2. Тя и други вирусолози са съгласни, че твърденията от Лос Аламос са правдоподобни, но все още не са подкрепени с доказателства.

Изследването на Лондонския университетски колеж

И друг екип използва базата данни на GISAID. Учените от Лондонския университетски колеж (UCL) проверяват геномите на повече от 7500 вируси от заразени пациенти по целия свят. Екипът открива 198 мутации в анализираните от коронавирус геноми, но на този етап според тях никой не изглежда особено притеснителен.

"Тези мутации по принцип не са нещо, от което трябва да се страхуваме. Вирусите се променят, развиват се, мутират и повечето (от тези промени) са абсолютно неутрални", каза един от авторите на изследването - проф. Франсоа Балу, пред Euronews. Според него няма нищо, което да предполага, че SARS-CoV-2 мутира по-бързо или по-бавно от очакваното и засега не можем да кажем дали той става повече или по-малко смъртоносен и заразен.

Тоест откритията на британските учени предлагат улики за това как новият коронавирус се адаптира, докато се разпространява от един човек на друг. Според д-р Люси ван Дорп, съавтор на изследването на UCL възможността за анализ на голям брой вирусни геноми може да бъде "безценна за усилията за разработване на лекарства".

Изследването е публикувано в научното списание Infection, Genetics and Evolution.

Проучването на Държавния университет на Аризона

През изминалата седмица стана ясно и какво са открили други американски учени, макар на това изследване да бе обърнато далеч по-малко медийно внимание, отколкото на техните колеги в Лос Аламос.

Екип от Държавния университет на Аризона изследвал проби от пациенти от град Темпи за проучване на три генома на SARS-CoV-2. В един от тях, който изследователите наричат AZ-ASU2923, голям участък от РНК - 81 двойки нуклеотиди - в гена ORF7a е изтрит. Този ген е отговорен за синтеза на протеин, който помага на вируса да зарази клетките, да се размножава и разпространява в човешкото тяло.

По-специално се смята, че този протеин му помага да се "скрие" от имунната ни система, както и да убие клетката след приключване на процеса на репликация. Интересно е, че същото пропускане на част от последователността на нуклеотидни двойки в този ген се наблюдава и през 2003 г. при вируса на SARS-CoV, който причинява SARS.

В момента не е известно как тази мутация ще повлияе на патогенността и вирулентността на коронавируса, но минали проучвания на такива мутации, както и фактът, че такъв щам на коронавирус е открит само в един човек, може да показва, че тя не е работила в полза на патогена, т.е. това може би не е добра новина за вируса, защото "може да намали годността му".

"Една от причините, поради които тази мутация представлява интерес, е, че тя отразява голямо заличаване, възникнало при епидемията от SARS през 2003 г.", казва един от изследователите - вирусологът Ефрем Лим от Аризонския държавен университет.

"Подобни мутации, които могат да намалят риска от вируса, се появяват в геномите на SARS-CoV-2 и особено в гена ORF8", допълват изследователите.

В момента не знаем как тази мутация би променила коронавируса и изследователите търсят отговорите.

Има ли вирусът повече от един щам?

Учени от британския университет в Глазгоу, Шотландия, анализират мутациите в геномите на вирусни проби от SARS-CoV-2. Според тях промените не са в размер на различни щамове на вируса и заключават, че в момента циркулира само един.

Това противоречи на предишно предварително проучване на китайски изследователи, което предполага, че в началото на избухването на COVID-19 в Китай има два щама, циркулиращи при хора.

И други учени обаче не са убедени, че съществуват различни щамове на новия коронавирус. Сред тях са учените Брайън Уасик от университета Корнел, Нейтън Грубо от Медицинското училище в Йейл и Шарлът Холдкрофт от университета в Кеймбридж.

"Мисля, че по-голямата част от хората, изучаващи коронавирусна генетика, не биха разпознали повече от един щам в момента", казва Холдкрофт пред The Atlantic.

Интересно онагледяване за щамовете дава пред изданието Нейтън Грубо от Йейл. Той обяснява, че с напредването на епидемията родословното дърво на вирусите отглежда нови клони и клонки - нови родове, които се характеризират с различен набор от мутации. Нов род не се отчита автоматично като нов щам. Този термин обикновено е запазен за цяло родословие, което се различава от другите по значими начини.

Мутациите може да засягат разпространението (преносимост), способността му да причинява заболяване (вирулентност), независимо дали е разпозната от имунната система по същия начин (антигенност) или колко е уязвима към лекарствата (резистентност). Повечето мутации обаче не ги засягат и са само козметични. Тоест не всяка мутация създава различен щам, обяснява ученият.

И според Ерик Топол, кардиолог, генетик и основател на Института за транслационни изследвания Скрипс в Ла Джола, Калифорния, идеята за множество щамове трябва да бъде развенчана.

От всичко дотук виждаме само, че вирусът се развива и се променя, но още не знаем какви са последиците от тези промени, подчертава Джонатан Стой, ръководител на отдела по вирусология в Британския институт Франсис Крик.

Марк Шлейс, експерт по молекулярна генетика в Университета на Минесота също е съгласен с това, но подчертава, че "този ​​коронавирус мутира точно както трябва да прави всеки добър РНК вирус".

Експертите по генетика и биология са единодушни в това, че все още е рано да се разбере дали някоя от мутациите имат значение.

Макар да има "много спекулации за възможното възникване на по-агресивни щамове", проучванията засега показват, че това не е така, подчертава и Лорънс Йънг, професор по молекулярна онкология в британския Университет в Уоруик.

Учените ще трябва да проведат още изследвания във функционалната геномика - да проучат точно как конкретна генетична мутация влияе върху поведението на вируса, за да разберат повече. И казват, че ще отнеме време да разберем дали съществуват различни щамове на новия коронавирус, камо ли дали някои са повече или по-малко опасни от останалите.

Какво означава всичко това за ваксината?

Много учени работят и върху ваксина срещу коронависура с надеждата тя да сложи край върху неговите обиколки по земното кълбо.

Много от разработваните и изпробвани в момента ваксини са насочени към отличителните шипове на вируса. Но ако конкретен шип се промени, ваксината, разработена по него, може да стане по-малко ефективна.

Затова според Люси ван Дорп, която ръководи работата на учените от Лондонския университетски колеж, по-стабилните части от вируса могат да бъдат по-добри цели за разработване на лекарства и ваксини.

"Искаме да се насочим към частите на вируса, които, доколкото наблюдавахме, не се променят. Ако не са се променили много в хода на пандемията досега, надяваме се, че няма да се променят много в бъдеще", обяснява тя.

Затова, дори и да не откриват за момента как точно мутациите на вируса касаят поведението му, работата на учените далеч не е напразна, защото дава добри насоки за ваксината.