SARS-CoV-2

Před měsícem MUDr. Challenger napsal na tento server článek s některými fakty o novém koronaviru. Od té doby byl virus z Číny rozšířen do světa, lékaře vyhledalo a do statistik se dostalo přes 100 000 nakažených a 3700 z nich umřelo. Česko má 19 dovozů z Itálie a dva přenosy na svém území (k 7.3.2020). Tento článek přináší D-FENSákům o viru podstatné informace z pohledu molekulární genetiky, abyste věděli s kým máte tu čest. Bohužel, nikdo z vás nemá šanci informace jakkoli prakticky použít.

Lidé mění jméno nového čínského koronaviru skoro stejně rychle jako on svůj genom, poslední jméno je SARS-CoV-2. Někteří namachrovaní ignoranti srovnávají onemocnění způsobené koronavirem s chřipkou. Oba viry se ve skutečnosti velmi liší a na odlišnosti bude na vhodných místech textu poukázáno.

Co je SARS-CoV-2? Z pohledu virologické taxonomie je to ssRNA plus virus. Do třídy dále z lidských patogenů patří viry způsobující záškrt, zarděnky, hepatitidu C, některé encefalitidy, rýmu a sračku. Druhy rodu Coronavirus způsobují lidem vedle Covid-19 také MERS, SARS a infekce dýchacích cest, které mohou končit i pneumonií. Napadají také divoká zvířátka, z nichž s netopýry mají patrně dohodu o toleranci za nezabíjení. Zvířata jsou zdrojem koronavirů, které nějak dokáží překonat mezidruhovou bariéru a napadat i lidi. Do povedené party nepatří žádný z chřipkových virů, neboť ty jsou ssRNA mínus. SsRNA plus znamená, že genom je jednořetězcová RNA rovnou čitelná pro ribozomy (ribozomy jsou buněčné organely sestavující z aminokyselin navázaných na tRNA proteiny podle kódu v mRNA). Genom SARS-CoV-2 je v porovnání s jinými viry velký, 29903 ribonukleotidů v jediném řetězci (referenční sekvence). Technika sekvenování nukleových kyselin pokročila natolik, že kdejaká biologická laborka sekvenuje genomy svých studovaných organismů a u toho v podstatě končí, protože odvodit z primární sekvence aminokyselin terciární strukturu a funkci proteinu už dá práci a ne mnoho vědců specializovaných na pobírání grantů na snadnou práci si na tu obtížnější troufá. Sekvencí SARS-nCoV-2 je tedy v databázích hodně a přibývají, co nepřibývá jsou znalosti o virových proteinech. Pro ambiciozní amatérské vědce je referenční sekvence tady, a další sekvence v Genbank tady. Kdo se naučí ovládat programy pro odvozování terciární struktury proteinů může farmaceutickým firmám radit při vývoji antivirotik, když to státem placení vědci nechtějí dělat. Funkce některých virových proteinů známa je: M, S, N a E jsou strukturální proteiny tvořící virion, C3-like proteinaza štěpí velký polyprotein vyrobený hostitelskými ribozomy podle virové RNA na RdRp a další tři enzymy pečující o správnou syntézu genomu. RdRp je zkratka pro RNA dependentní RNA polymerázu, což je opravdu pozoruhodný výtvor virové evoluce. RdRp je 3v1: v cytoplasmě hostitelských buněk dělá z ssRNA genomu mínus templát pro výrobu plus genomu, plus genom, a několik subgenomových plus RNA pro výrobu virových proteinů. Ve srovnání s enzymovou mašinérií zodpovědnou za správnou replikaci DNA organismů, které mají genom v DNA, dělá RdRp mnoho chyb, spekuluje se, že průměrně jednu na každý vyrobený genom. Genom SARS-CoV-2 obsahuje několik dalších protein kódujících částí, o kterých se ani neví, jestli se vůbec do proteinů překládají, a pokud ano, jakou mají funkci. Označují se nsp s číslem, nsp je zkratka pro non-structural protein. Nsp proteiny jsou nezbytné pro převzetí kontroly nad syntézou proteinů napadené buňky a vyřazení obranných prostředků infikovaných buněk, lokální obranné reakce, nebo i imunitního systému hostitele.

Ve srovnání s SARS-Cov-2 má chřipkový virus nejběžnějšího typu A genom o dvě třetiny menší a rozdělený na osm segmentů. Tři segmenty kódují podjednotky RdRp. Produkt M1 segmentu M a produkt segmentu NP tvoří vnitřní vrstvu a obal RNA segmentů ve virionu. Proteiny hemaglutinin a neuraminidaza jsou na povrchu a jsou to ty známé H a N označující subtyp virů. Vyříznutím kusu ze segmentu M a tím způsobeným posunem čtecího rámce vzniká produkt M2, který jako součást virionu umožňuje výstup genomu z endozomu do cytoplasmy napadené buňky. Osmý segment, NS1 je zpracováván podobně jako M a také tím vznikají dva různé proteiny. NEP/NSP2 ve spolupráci s M1 exportuje v jádře vyrobené segmenty virové RNA do cytoplasmy. NSP1 má dvě úlohy, které plní čtyřmi způsoby. Za prvé blokuje polyadenylaci pre-mRNA domácího, čímž brání exportu mRNA z jádra. Ta se v jádře hromadí a podjednotka RdRp z 5 konců mRNA krade kousky, který používá jako primer pro výrobu virové mRNA. Druhou úlohou NSP1 je zastavení okamžité obranné reakce napadené buňky zásahem do produkce interferonu, což dělá třemi způsoby. Průběh zničení hostitelské buňky virem chřipky je znám velmi podrobně, nicméně považuji za zbytečné ho tady popisovat. Za zmínku ale stojí rozdíl ve způsobu rozeznání cílové buňky virem. Na povrch buněk z membrány doslova vyčuhují různé proteiny, většinou posttranslačně modifikované připojením nějaké malé molekuly. Jedna taková, která je nalepená i na glykolipidech je sialová kyselina, kterou jako receptor rozeznává hemaglutinin v obalu chřipkového viru. Z povrchu SARS-Cov-2 vyčuhuje trimer S proteinu tak, že je to i vidět v elektronovém mikroskopu. Z dosavadního výzkumu na tkáňových kulturách se zdá, že S protein rozeznává jako cílovou molekulu receptor ACE2. ACE2 je druhý známý receptor pro oba angiotensiny, které štěpí na vasodilatační polypeptidy. ACE2 je podle výsledků projektu RNA-seq a ve shodě s intuicí exprimován v srdci, ledvinách a ve střevech, v plicích se nevyskytuje. Podle jedné čínské práce je jen v malém podtypu buněk epitelu plic a podle další práce by se mohl podílet na mechanismech místní obrany proti virům. To by nebylo překvapení, protože je známo víc případů, kdy mezibuněčné signální molekuly mají v závislosti na tkáňovém kontextu různý význam. Na případu ACE2 je vidět, že to málo znalostí o koronavirech, které máme, je poněkud nejednoznačné.

I z podaného stručného přehledu je snad patrné, že chřipka a Covid 19 nemohou být podobné. Rozdíl ve smrtnosti 0,1% chřipka vs. 3,4 % Covid 19, a rozdíl v R0 musí mít důvod a ten tkví v odlišnostech virů.

Jak se SARS-Cov-2 detekuje? Pro laboratorní detekci virů existují dva druhy metod. Nic ze škály imunochemických použít nejde, protože neexistují vhodné protilátky. Používá se tedy detekce RNA metodou RT-PCR. Polymerázová řetězová reakce (PCR) pomocí termostabilní DNA polymerázy a vhodných primerů amplifikuje do detekovatelného množství ty kusy DNA, které párují s primery se sekvencemi z virového genomu. Ve vyšetřovaném vzorku je virová RNA, která se nejdřív reverzní transkriptázou (RT) přepíše do DNA. Provedení testu je triviální a zvládne ho kdejaká laboratoř s potřebným vybavením, jak ukazuje i příběh té české nestátní, které ministerstvo zdravotnictví Anofertu testování zakázalo. Komponenty testu jsou všechny běžně vyráběné a syntézu primerů podle referenční sekvence viru si lepší laborka může udělat i sama. Pouze DNA polymeráza a RT se nevyrábí na litry, takže pokud chce nějaký blonďatý bimbas milion testů do týdne, bude je mít až za týdny tři.

Co se dá s nákazou dělat? Nákaza je pro vládnoucí verbež příležitostí k utažení mocenských šroubů, ale zároveň i ohrožením tolerance její moci otroky, pokud by zvolený způsob boje s nákazou způsobil ekonomickou devastaci nebo otroků uhynulo příliš mnoho. Zatím jediný způsob boje s epidemií je její zadržování karanténou nakažených, což má ovšem ekonomické následky, zejména pokud se do karantény podle metody čínských komoušů dají celá města. Nezbývá tedy než vyvinout vakcínu nebo lék, a to co nejrychleji. Existující vakcíny proti virovým nemocem jsou buď chemicky zabité nebo pěstováním na téměř nepermisivních buňkách oslabené viry. Je jenom jedna vakcína z biotechnologicky vyrobených podjednotek viru, ta proti hepatitidě B. Další typy jsou teoreticky slibné a praxi na hony vzdálené. Vývoj každé z dnes používaných vakcín trval mnoho let. Zvládnutí výroby virových částic a jejich chemická inaktivace je menší překážka. Větší problém je formulace vakcíny tak, aby T a B lymfocyty laskavě zareagovaly očekávaným způsobem. Slušně se chovající lymfocyty se nevrhají na vše, co v krvi nebo různě v těle potkají nebo o čem si vakcinolog myslí, že je to dobrý antigen. Čekají, až makrofágy a dendritické buňky jim standardním a poměrně složitým způsobem předloží zpracované antigeny. Ověří, zda předložené je fakt cizí a teprve pak zareagují jak umí. Protilátky B lymfocytů vetřelce označí a cytotoxické T lymfocyty a další buněčné a molekulární součásti imunitního systému označené zlikvidují procesy, které jsou opravdovou molekulární vivisekcí v kombinaci s metodou „rozpuštěný a vypuštěný“. Ve vakcíně jako předkladač antigenu slouží adjuvans vyvolávající lokální zánět v místě aplikace. Adjuvans je cílem agitace antivaxxerů a jeho formulace je čistá alchymie. Některé viry se umí před vyhlazovacím útokem schovat, například retroviry do hostitelského genomu. Po skončení boje se Th lymfocyty postarají, aby zbyly paměťové T a B pro případ další infekce. Infekční cyklus viru trvá několik hodin, ale imunitní systém zareaguje až za několik dní. V mezidobí drží vetřelce na uzdě lokální obranná reakce, jejíž jednou součástí (z mnoha) je zmíněný interferon. Lokální reakce je vidět okem a je různě nepříjemná, jmenuje se zánět. Není-li zánět zvládnut, má to nepěkné následky a v mnoha případech si s nimi lékaři neporadí.

Lidé se liší svou genetickou výbavou, která má i vliv na účinnost vakcín. I z toho důvodu má smysl hledat lék, který zabrání virům v množení. Specifické virové proteiny představují cíle léků. Někteří si možná vzpomenete na Tamiflu a Relenzu. To jsou komerční jména oseltamiviru a zanamiviru, inhibitorů chřipkové neuraminidázy. Dobrým cílem vývoje antivirotik jsou virové DNA a RNA polymerázy a proteázy. Nukleos(t)idové analogy dokážou zmást polymerázy tak, že zastaví syntézu virového genomu. V praxi se jich proti různým virům už používá několik, prvním byl tuším AZT pro teplouše nakažené HIV. Bohužel, proti koronavirové RdRp jakousi účinnost má pouze remdesivir a ten se zkouší v Číně. Je ale znám jeden případ US pacienta s těžkou pneumonií, který po ze soucitu a zoufalosti podaném remdesiviru byl lepší už druhý den a nakonec se vyléčil. Inhibitory HIV proteázy lopinavir a ritonavir prý mají měřitelný in vitro účinek, vzhledem k nepříbuznosti retrovirů a koronavirů z toho v praxi asi nic nebude. Proti koronavirové proteáze specifické inhibitory známy nejsou. A o inhibitorech nsp, potenciálně vysoce specifických a velmi účinných, můžeme akorát snít.

A co původ SARS-CoV-2? Diskutují se dvě možnosti. První je přenos z divokých zvířat, o jejichž poživatelnosti Číňané vůbec nepochybují. V podezření jsou momentálně luskouni a netopýří polívka. Fuj. Druhou možností je útěk viru z laboratoře vzdálené 30 km od trhu se zvířaty. Někteří z prvních nakažených prý na trhu v době, kdy se museli nakazit, vůbec nebyli. Zato laboratoř prý zkoumala, proč skoro všichni netopýři virus mají, a málokterý na něj uhyne. Ať tak nebo onak, konečné řešení otázky původu bude zajímavé a vzbudí mnohé emoce.

Tolik o koronaviru stručnou formou, která snad nesklouzla do nepřípustné vulgarizace. Přeberte si to a sledujte drama, kterého jsme proti své vůli účastníky.

09.03.2020 Anonymní autor

Související články: