Mokslininkai paneigė ilgai gyvavusį įsitikinimą: pavojingi virusai žmonėms gali būti pasiruošę iš anksto

Ilgą laiką manyta, kad nauji žmonėms pavojingi virusai atsiranda lėtai – jiems reikia metų ar net dešimtmečių, kol per gyvūnų populiacijas prisitaiko prie žmogaus organizmo. Tačiau nauji moksliniai tyrimai vis aiškiau rodo, kad ši prielaida gali būti klaidinga.

Dalis virusų, tarp jų ir tie, kurie sukėlė didžiausias pandemijas, atrodo jau „žmonėms paruošti“ dar prieš pirmuosius užsikrėtimus. Tai reiškia, kad jie geba efektyviai patekti į mūsų ląsteles ir plisti be ilgo evoliucinio tarpinio etapo.

Istorinis lūžis: 1918 metų ispaniškasis gripas

Vienas pirmųjų rimtų smūgių tradiciniam „rūšinės barjeros“ modeliui buvo 1918 metų ispaniškojo gripo analizė. Ilgai manyta, kad mirtinas H1N1 virusas prieš patekdmas į žmones ilgai kaitaliojosi tarp kiaulių ir kitų gyvūnų.

Tačiau iš permafroste išlikusių aukų audinių išskirtas ir atkurta jo genetinė medžiaga parodė ką kita. Virusas greičiausiai kilo iš paukščių ir jau per pirmąjį peršokimą turėjo hemagliutinino baltymą, gebantį efektyviai prisijungti prie žmogaus kvėpavimo takų ląstelių.

Praktiškai tai reiškia, kad virusas į žmonių populiaciją pateko jau turėdamas „raktą“ į mūsų ląstelių „spynas“. Jam nereikėjo ilgo tarpinio mutacijų maratono, kad taptų pavojingas – pandemijai pakako paties išsiliejimo momento.

COVID-19 ir laukiniai koronavirusai

Panašus paveikslas ryškėja ir tiriant SARS‑CoV‑2 ištakas. 2021 metais Laoso urvuose atrasti keli šikšnosparnių koronavirusai, tokie kaip BANAL‑52 ir BANAL‑236, kurių genetinė sandara labai artima pirminiam Uhano variantui.

Laboratoriniai bandymai parodė, kad šių laukinių virusų spyglio baltymai puikiai jungiasi prie žmogaus ACE2 receptorių – ląstelių paviršiuje esančių baltymų, per kuriuos SARS‑CoV‑2 patenka į organizmą. Kai kuriais atvejais šis prisijungimas buvo net efektyvesnis nei pirminio pandeminio viruso.

Dar labiau neramina tai, kad šie gyvūniniai virusai neturėjo vadinamosios furino skėlimo vietos, kuri buvo laikyta vienu svarbiausių SARS‑CoV‑2 ypatumų. Vis dėlto jie jau buvo pajėgūs užkrėsti žmogaus ląsteles, vadinasi, daliai pavojingų koronavirusų nereikia „ilgos evoliucijos“, kad taptų žmonėms pavojingi.

MERS ir rūšinės barjeros trapumas

Dar ryškesnį pavyzdį pateikia Artimųjų Rytų kvėpavimo sindromą sukeliantis MERS‑CoV. Šis koronavirusas, daugiausia plintantis per kupranugarius, pasižymi itin aukštu, apie 35 proc., mirštamumu tarp užsikrėtusių žmonių.

Jei galiotų klasikinis modelis, kupranugariuose cirkuliuojančio viruso genomas turėtų aiškiai skirtis nuo to, kuris aptinkamas žmonių organizme. Tačiau sekoskaitos tyrimai parodė, kad kupranugarių ir žmonių MERS‑CoV variantai yra net 99,9 proc. identiški.

Šis beveik visiškas sutapimas rodo, kad virusui nereikia ilgo „mokymosi“ periodo persimetant iš vienos rūšies į kitą. Jis jau yra pilnai funkcionuojantis invazinis patogenas, galintis naudotis tuo pačiu molekuliniu „įrankių rinkiniu“ tiek gyvūnuose, tiek žmonėse.

Nauji tyrimai: pandemijos startuoja be pasiruošimo

Vienas svarbiausių pastarųjų metų darbų, atliktas Jesse Bloom vadovaujamoje laboratorijoje Fred Hutch vėžio centre, sistemingai išbandė šią prielaidą su skirtingais virusais. Naudojant gilaus mutacijų skenavimo metodą tirta, kaip tūkstančiai galimų pokyčių veikia virusų gebėjimą užkrėsti ląsteles ir išvengti antikūnų.

Mokslininkai kūrė saugius pseudovirusus ir juose dirbtinai keitė tam tikrus baltymus, o tada vertino, kaip šie variantai sąveikauja su žmogaus ląstelėmis. Rezultatai parodė, kad kelios istorinės pandemijos, įskaitant 1918 metų gripą ir ankstyvąjį SARS‑CoV‑2 etapą, praktiškai nereikalavo papildomo prisitaikymo prie žmogaus.

Šie virusai į žmonių populiaciją pateko jau būdami pajėgūs efektyviai daugintis ir bent iš dalies išvengti imuninės sistemos. Tai iš esmės keičia požiūrį į ankstyvąjį perspėjimą: jeigu laukiame aiškių adaptacijos požymių, tikėtina, kad pandemija jau vyksta.

Paskutinė gynybos linija – interferonai

Vis dėlto šis niūrus vaizdas nereiškia, kad žmonija yra bejėgė. Viena svarbiausių priežasčių, kodėl akivaizdžių protrūkių pasitaiko rečiau nei galėtų, yra mūsų įgimtas imunitetas, o ypač interferonų sistema.

Interferonai – tai signaliniai baltymai, kuriuos ląstelės išskiria aptikusios virusinę infekciją. Jie įjungia dešimtis apsauginių mechanizmų: skatina ardyti virusų RNR, keičia ląstelės vidinę aplinką, kad ji taptų nepalanki dauginimuisi, ir perduoda pavojaus signalą kaimyninėms ląstelėms.

Tyrimai rodo, kad dauguma laukinių virusų, net ir turinčių „žmogui tinkamus“ baltymus, sustabdomi būtent šiame ankstyvame etape. Virusas gali turėti raktą į mūsų ląsteles, bet dar turi nugalėti ir sudėtingą signalinių bei gynybinių reakcijų tinklą.

Ką tai reiškia pandemijų prevencijai?

Nauji duomenys rodo, kad svarbiausi pandemijų pavojai slypi ne tik eksotiškuose miškuose ar atokiuose urvuose, bet ir mūsų pačių klaidingose prielaidose. Jei virusai dažnai būna „universalūs“ ir geba užkrėsti kelias rūšis be didelio prisitaikymo, vadinasi, būtina perorientuoti stebėseną.

Didžiausią dėmesį siūloma skirti vadinamiesiems generalistams – patogenams, kurie jau dabar sėkmingai cirkuliuoja skirtinguose gyvūnuose ir kartais pasiekia žmogų. Tuo pačiu reikia stiprinti visuomenės sveikatos sistemas bei ankstyvos diagnostikos galimybes tose vietovėse, kur žmonės dažnai kontaktuoja su laukiniais gyvūnais.

Kita pusė – imuninės sistemos stiprinimas ir gydymo priemonių, kurios palaiko ar imituoja interferono atsaką, kūrimas. Kuo anksčiau organizmas sugeba atpažinti invaziją ir sureaguoti, tuo mažesnė tikimybė, kad pavienis užsikrėtimo atvejis virs pasauline krize.

Šie tyrimai nepanaikina pandemijų rizikos, tačiau suteikia aiškesnį vaizdą, su kuo iš tikrųjų susiduriame. Virusai nebūtinai „taikosi“ į žmones, tačiau jų evoliucija tankiuose, daugiarūšiuose ekosistemų mazguose sukuria galingas biologines sistemas, kurioms mes esame tik viena iš daugelio galimų aukų.