Keturi būdai Covid - sukeliantis viruso pasikeitusį mokslą

Kei Sato ieškojo savo kito didelio iššūkio prieš penkerius metus, kai jis smogė jam - ir pasauliui - į veidą. Virusologas neseniai pradėjo nepriklausomą grupę Tokijo universitete ir bandė iškelti nišą perpildytame ŽIV tyrimų srityje. „Aš galvojau:„ Ką aš galiu padaryti per ateinančius 20 ar 30 metų? “

Jis rado atsakymą SARS - COV - 2, virusas, atsakingas už covidą - 19 pandemijos, tai buvo greitai plinta visame pasaulyje. 2020 m. Kovo mėn., Kai sklido gandai, kad Tokijas gali susidurti su užrakinimu, kuris sustabdytų tyrimų veiklą, Sato ir penki studentai, perkelti į buvusio patarėjo laboratoriją Kiote. Ten jie pradėjo tirti viruso baltymą, kurį SARS - COV - 2 naudoja numalšinti ankstyviausius kūno imuninius atsakus. Sato netrukus sukūrė tyrėjų konsorciumą, kuris toliau paskelbs bent 50 viruso tyrimų.

Vos per penkerius metus SARS - COV - 2 tapo vienu iš labiausiai ištirtų virusų planetoje. Remiantis citatos duomenų bazės „Scopus“, tyrėjai paskelbė apie 150 000 tyrimų straipsnių. Tai yra maždaug tris kartus didesnis nei tuo pačiu laikotarpiu paskelbtų ŽIV paskelbtų dokumentų skaičius. Mokslininkai taip pat sukūrė daugiau nei 17 milijonų SARS - COV - 2 genomo sekos iki šiol, daugiau nei bet kuriam kitam organizmui. Tai suteikė neprilygstamą vaizdą į tai, kaip virusas pasikeitė, kai pasklido infekcijos. „Buvo galimybė realiu laiku pamatyti pandemiją daug didesne skiriamąja geba, nei kada nors buvo pasiekta anksčiau“, - sako Tomas Peacockas, „Pirbright“ instituto, netoli Woking, JK, virusologas.

Dabar, kai pandemijos avarinė fazė gale - Vaizdo veidrodyje, virusologai stebi tai, ko galima sužinoti apie virusą per tokį trumpą laiką, įskaitant jos evoliucija ir jos sąveika su žmonių šeimininkais. Čia yra keturios pandemijos pamokos, kurios, kai kurie sako, galėtų suteikti daugiau galimybių Visuotinis atsakas į būsimą pandemiją - bet tik tuo atveju, jei mokslinės ir visuomenės - sveikatos įstaigos yra įsteigtos joms naudotis.

Virusinės sekos pasakoja istorijas

2020 m. Sausio 11 d. Edwardas Holmesas, Sidnėjaus universiteto, Australijos universiteto virusologas, pasidalino tuo, ką dauguma mokslininkų laiko pirmaisiais SARS - COV - 2 genomo seka į Virologijos diskusijų lentą; Jis buvo gavęs duomenis iš virusologo Zhang Yongzhen Kinijoje.

Iki metų pabaigos mokslininkai buvo pateikę daugiau nei 300 000 sekų saugyklai, žinomai kaip Pasaulinė iniciatyva pasidalyti visais gripo duomenimis (Gisaid). Duomenų rinkimo greitis iš ten tapo tik greitesnis, nes užklupo nerimą keliantys viruso variantai. Kai kurios šalys surinko milžiniškus išteklius SARS sekos nustatymui - COV - 2: Tarp jų Jungtinė Karalystė ir JAV sudarė daugiau nei 8,5 mln. (Žr. „Viruso genomo mitingą“). Tuo tarpu kitų šalių, įskaitant Pietų Afriką, Indiją ir Braziliją, mokslininkai parodė, kad efektyvus stebėjimas gali pastebėti nerimą keliančius variantus žemesniuose - išteklių vietose.

Ankstesniuose epidemijose, tokiose kaip 2013–16 m. Vakarų Afrikos Ebolos protrūkis, sekos nustatymo duomenys buvo per lėtai, kad būtų galima sekti, kaip virusas keitėsi, kai pasklido infekcijos. Tačiau greitai paaiškėjo, kad SARS - COV - 2 sekos pasieks precedento neturintį tūrį ir tempą, sako Emma Hodcroft, Genominis epidemiologė Šveicarijos atogrąžų ir visuomenės sveikatos institute Bazelyje. Ji dirba Pastangos, vadinamos „NextStrain“, kuris naudoja genomo duomenis virusams, tokiems kaip gripas, sekti, kad būtų galima geriau suprasti jų plitimą. „Mes sukūrėme tiek daug šių metodų, kurie teoriškai galėjo būti labai naudingi“, - sako Hodcroft. „Ir staiga 2020 m. Mes turėjome galimybę pastatyti ir pasirodyti“.

Iš pradžių SARS - COV - 2 sekos nustatymo duomenys buvo naudojami atsekti viruso plitimą jo epicentre Wuhane, Kinijoje, o paskui visame pasaulyje. Tai atsakė į pagrindinius ankstyvuosius klausimus, tokius kaip virusas, daugiausia plinta tarp žmonių, ar iš tų pačių gyvūnų šaltinių į žmones. Duomenys atskleidė geografinius maršrutus, per kuriuos nuvažiavo virusas, ir parodė juos daug greičiau nei įprastiniai epidemiologiniai tyrimai. Vėliau greičiau - pradėjo pasirodyti viruso variantai ir į „HyperDrive“ sekos nustatymo laboratorijas siuntė. Visuotinis mokslininkų ir mėgėjų variantų sekimo priemonių kolektyvas nuolat tvarko sekos duomenis, ieškant nerimą keliančių virusinių pokyčių.

„Buvo įmanoma nepaprastai išsamiai sekti šio viruso raidą, kad būtų galima tiksliai pamatyti, kas keičiasi“, - sako Jesse Bloom, viruso evoliucijos biologas Fredo Hutchinsono vėžio centre Sietle, Vašingtone. Turėdami milijonus SAR - COV - 2 genomai rankoje, tyrėjai dabar gali grįžti atgal ir ištirti juos, kad suprastų viruso evoliucijos apribojimus. „Tai yra tai, ko mes niekada anksčiau negalėjome padaryti“, - sako Hodcroft.

Virusai keičiasi daugiau nei tikėtasi

Kadangi niekas anksčiau nebuvo studijavęs SARS - COV - 2 anksčiau, mokslininkai susidūrė su savo prielaidomis apie tai, kaip tai prisitaikys. Daugeliui buvo vadovaujama patirties su kitu RNR virusu, sukeliančiu kvėpavimo takų infekcijas: gripą. „Mes tiesiog neturėjome daug informacijos apie kitus kvėpavimo takų virusus, kurie galėtų sukelti pandemijas“, - sako Hodcroft.

Gripo plinta daugiausia per Mutacijų įgijimasTai leidžia išvengti žmonių imuniteto. Kadangi niekas niekada nebuvo užkrėstas SARS - COV - 2 Iki 2019 m., Daugelis mokslininkų nesitikėjo pamatyti daug virusinių pokyčių, kol po to, kai žmonių imuninė sistema padarė didelį spaudimą, per infekcijas ar, dar geriau, vakcinacija.

Greitesnio - SARS perdavimo, SARS variantų atsiradimas - COV - 2, pavyzdžiui, „Alfa“ ir „Delta“, panaikino keletą ankstyvų prielaidų. Net iki 2020 m. Pradžios SARS - COV - 2 buvo pasirinkęs vieną amino - rūgščių pokytį, kuris iš esmės padidino jo plitimą. Daugelis kitų sektų.

„Tai, ką aš suklydau ir nesitikėjau, buvo visai, kiek tai pasikeis fenotipiškai“, - sako Holmsas. „Jūs matėte šį nuostabų perdavimo ir virulentiškumo pagreitį“. Tai leido manyti, kad SAR - COV - 2 nebuvo ypač gerai pritaikytas plisti tarp žmonių, kai jis atsirado Wuhane, milijonų mieste. Jis priduria, kad tai labai gerai išsiplėtė mažiau tankiai apgyvendintoje aplinkoje.

Holmsas taip pat stebina, ar stebimų pokyčių tempas buvo tik rezultatas, kaip buvo stebimas SARS - COV - 2. Ar tyrėjai pamatytų tą patį greitį, jei stebėtų, kad atsiranda gripo padermė, kuri buvo nauja populiacijoje, tuo pačiu skiriamąja geba? Tai dar reikia nustatyti.

Pradiniai milžiniški šuoliai, kuriuos SARS - COV - 2 paėmė, atsirado su viena taupančia malone: ​​jie drastiškai neturėjo įtakos apsauginiam vakcinų ir ankstesnių infekcijų pristatomiems imunitetams. Bet tai pasikeitė, atsiradus omikrono variantui 2021 m. Pabaigoje, kuris buvo pakeistas jo „smaigalio“ baltymo, kuris padėjo vengti antikūnų reakcijų (smaigalio baltymas leidžia virusui patekti į šeimininko ląsteles). Tokie mokslininkai, kaip „Bloom“, buvo nustebinti, kaip greitai šie pokyčiai pasirodė iš eilės - Omicron variantų.

Ir tai nebuvo net labiausiai stebinantis „Omicron“ aspektas, sako Ravindra Gupta, Kembridžo universiteto, JK, virusologė. Netrukus po to, kai atsirado variantas, jo komanda ir kiti pastebėjo, kad skirtingai nuo ankstesnių SARS - COV - 2 variantai, tokie kaip „Delta“, kurie palaikė apatinius plaučių kvėpavimo takų ląsteles, „Omicron“ pirmenybę teikė užkrėsti viršutinius kvėpavimo takus. „Dokumentuoti, kad virusas pakeitė biologinį elgesį pandemijos metu, buvo precedento neturintis“, - sako Gupta.