Ένα χρόνο πριν σε συνεργασία με την ερευνήτρια Όλγα Μπίσκουπραγματοποιήσαμε μια απόδοση της δημοσίευσης του επιστημονικού περιοδικού Nature ως απάντηση σε διάφορες πληροφορίες που κυκλοφορούσαν τότε σχετικά με την προέλευση του κορωνοϊού.
Σήμερα, είμαστε σοφότεροι, έχουμε στη διάθεσή μας εμβόλια και συνεχίζουμε τη μάχη για να τελειώσει αυτή η περίεργη για τη γενιά μας κατάσταση. Διαβάστε τη συνέντευξη της Δρ. Καραβέλια για να δείτε πως είναι τα πράγματα από την πρώτη γραμμή ενάντια στον κορωνοϊό σε ένα ελληνικό νοσοκομείο, αυτό της πολύπαθης Κοζάνης.
Οι πληροφορίες που παρουσιάζονται παρακάτω δεν εκφράζουν προσωπική άποψη αλλά είναι καθαρά μεταφορά στην ελληνική του άρθρου όπως αυτό δημοσιεύτηκε στις 17 Μαρτίου του 2020. Σας προτείνουμε, αν έχετε τη δυνατότητα, να διαβάσετε το πρωτότυπο άρθρο εδώ.
«Υπάρχει πολύ έντονη συζήτηση για την αρχή του ιού SARS-CoV-2 (συχνά αναφερόμενος ως HCoV-19 ή απλούστερα κορωνοϊός) ήδη από τη πρώτη στιγμή που ακούσαμε για τη νέα πνευμονία που ξέσπασε στο Γουχάν της Κίνας. Η εξάπλωση του ιού είναι πλέον παγκόσμια και ήδη στις 11 Μαρτίου 2020 είχαν επιβεβαιωθεί 121.564 περιστατικά σε 110 χώρες. Ο SARS-CoV-2 είναι ο έβδομος κατά σειρά κορωνοϊός που γνωρίζουμε να έχει προσβάλει τον άνθρωπο (οι υπόλοιποι είναι SARS-CoV, MERSCoV, SARS-CoV-2, HKU1, NL63 και OC43). Εδώ αναφέρεται ποια μπορεί να είναι η αρχή του SARS-CoV-2 μέσα από συγκριτική μελέτη γενετικών δεδομένων και εξηγούνται τα διάφορα πιθανά σενάρια. Η ανάλυση που παρουσιάζεται εδώ δείχνει ξεκάθαρα ότι ο SARS-CoV-2 δεν είναι κατασκευασμένος σε εργαστήριο ούτε είναι ένας ιός που έχει χρησιμοποιηθεί χειριστικά για κάποια σκοπιμότητα. Μερικά αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά του γονιδιώματος του SARS-CoV-2. Συγκριτική μελέτη των άλφα- και βήτα- κορωνοϊών αποκάλυψε δύο πολύ σημαντικά γενετικά χαρακτηριστικά του SARS-CoV-2: (i) με βάση δομικές μελέτες και βιοχημικά πειράματα, ο SARS-CoV-2 φαίνεται πως έχει αλληλουχίες σύνδεσης που συνδέονται ιδανικά με τον ανθρώπινο υποδοχέα ACE2; και (ii) η κύρια πρωτεΐνη του SARSCoV-2 έχει μια πολύ-βασική αλληλουχία με λειτουργικότητα φουρίνης (furin) στην περιοχή S1–S2, που επιπρόσθετα οδήγησε στην προβλεπόμενη προσάρτηση τριών Ο-συνδεδεμένων γλυκανών γύρω από αυτή την περιοχή. 1. Μεταλλάξεις στην περιοχή του υποδοχέα του SARS-CoV-2. Η περιοχή που συνδέεται με τον υποδοχέα (RBD) στην κύρια δομική πρωτεΐνη του ιού είναι το πιο ευμετάβλητο τμήμα του γονιδιώματος του κορωνοϊού. Έξι αμινοξέα αυτής της περιοχής είναι έχουν αποδειχτεί σημαντικά για σύνδεση στον υποδοχέα ACE2 και έτσι μπορούμε να προσδιορίσουμε το εύρος αντίστοιχου τύπου υποδοχέων στους ξενιστές (σ.σ. κάθε οργανισμό που μολύνεται από μικροοργανισμούς) τέτοιων ιών. Η θέση τους στο γονιδίωμα του SARS-CoV-2 έχει ήδη χαρτογραφηθεί (θέσεις L455, F486, Q493, S494, N501 και Y505). Πέντε από αυτά τα έξι αμινοξέα είναι διαφορετικά μεταξύ του εν λόγω SARSCoV-2 και των SARS-CoV γενικότερα (εικόνα 1a στην επίσημη δημοσίευση). Με βάση δομικές μελέτες και βιοχημικά πειράματα ο SARS-CoV-2 προκύπτει πως έχει ενδεχομένως βέλτιστη συνδεσιμότητα με τον υποδοχέα ACE2 σε ανθρώπους, κουνάβια, γάτες και άλλα είδη που έχουν παρόμοια αλληλουχία σε αυτόν τον υποδοχέα. Παρ ’όλα αυτά όταν πραγματοποιήθηκε υπολογιστική ανάλυση συνδεσιμότητας με τον ανθρώπινο υποδοχέα φαίνεται πως τέτοιου τύπου ένωση δεν είναι ιδανική στην πραγματικότητα και ότι απαιτείται ένα επιπλέον στάδιο φυσικής προσαρμογής του ιού σε ξενιστή που φέρει ανθρώπινο ACE2 ή κάποιο παραπλήσιο υποδοχέα που να μοιάζει με αυτό του ανθρώπου. Αυτό είναι λοιπόν μια σίγουρη ένδειξη ότι ο SARS-CoV-2 δεν είναι προϊόν σκόπιμης χειραγώγησης. 2. Θέση διάσπασης πολύ-βασικής φουρίνης και Ο-συνδεδεμένες γλυκάνες. Το δεύτερο χαρακτηριστικό του SARS-CoV-2 είναι η πολύ-βασική περιοχή διάσπασης (RRAR) στην περιοχή σύνδεσης των πρωτεϊνών S1 και S2 (εικόνα 1b στην επίσημη δημοσίευση). Αυτή η περιοχή του διασφαλίζει υψηλή μόλυνση αφού μπορεί έτσι να προσαρμόζεται σε πολλούς τύπους ξενιστή. Επιπλέον, υπάρχει μια προλίνη σε αυτή την περιοχή που δημιουργεί μια «στροφή» η οποία επιτρέπει σύνδεση Ο-συνδεδεμένων γλυκανών, με αποτέλεσμα τη μοναδική δομή του του SARS-CoV-2. Με βάση αυτές της μεταβολές -που συμβαίνουν στο ακανθώδες τμήμα του ιού- είναι πολύ πιθανό ότι παρόμοιοι ιοί με τον SARS-CoV-2 θα ανακαλυφθούν και σε άλλα είδη. Η λειτουργική σημασία όλων αυτών είναι ότι διευκολύνεται η σύντηξη κυττάρων καθώς και την μεταπήδηση από ένα είδος σε άλλο όπως για παράδειγμα από τη νυχτερίδα σε ανθρώπινα κύτταρα. Σε ιούς όπως της γρίπης των πτηνών τέτοιες πολυβασικές περιοχές είναι δυνατόν να δημιουργηθούν μέσω μεταλλάξεων του ιού καθώς μεταπηδά από τη μία όρνιθα στην άλλη σε πτηνοτροφεία όπου υπάρχει μεγάλος συνωστισμός πουλερικών και έτσι ένας ιός που γενικά έχει ήπια μετάδοση μπόρεσε και έγινε έντονα επιθετικός. Ενδεχόμενοι επιπλέον ρόλοι των Ο-συνδεδεμένων γλυκανών είναι το να δημιουργήσουν μια περιοχή βλέννας που προστατεύει τον ιό κατά την είσοδό του στον ξενιστή καθιστώντας τον περισσότερο ανθεκτικό στο ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή. Θεωρίες για την προέλευση του SARS-CoV-2 Είναι απίθανο ο SARS-CoV-2 να δημιουργήθηκε σε κάποιο εργαστήριο κατόπιν χειρισμού κάποιου παρόμοιου στελέχους της κατηγορίας SARS-CoV-κορωνοϊών. Όπως επισημάνθηκε παραπάνω, η περιοχή RBD του SARS-CoV-2 είναι διαμορφωμένη για βέλτιστη σύνδεση στον ανθρώπινο ACE2 με τρόπο που διαφέρει από κάθε άλλο στέλεχος αντίστοιχων ιών. Επιπλέον, εάν όντως είχε πραγματοποιηθεί κάποιου τύπου γενετική χειραγώγηση θα έπρεπε να είχε γίνει με χρήση κάποιου από τα διαθέσιμα συστήματα για κορωνοϊούς. Ωστόσο τα γενετικά δεδομένα δείχνουν αναμφισβήτητα ότι ο SARS-CoV-2 δεν προέρχεται από κανέναν παρόμοιου τύπου κορωνοϊό. Αντ’ αυτού προτείνονται δύο πιθανά σενάρια για να εξηγήσουν την προέλευση του ιού: (i) φυσική επιλογή σε ζωικό ξενιστή πριν τη ζωονοτική μεταφορά (σ.σ. όταν μια ασθένεια μεταπηδά από κάποιο ζώο στον άνθρωπο); και (ii) φυσική επιλογή στους ανθρώπους αφού έχει προηγηθεί η ζωονοτική μεταφορά. Τέλος υπάρχει επεξήγηση για εάν επιλογή σε κυτταροκαλλιέργεια εργαστηρίου θα μπορούσε να δημιουργήσει τον SARS-CoV-2. 1. Φυσική επιλογή σε ζωικό ξενιστή πριν τη μεταπήδηση στον άνθρωπο Καθώς πολλά από τα πρώτα κρούσματα του COVID-19 είχαν συνδεθεί με την αγορά Huanan στο Γουχάν της Κίνας, είναι πιθανό ότι το ζώο που είχε τον ιό ήταν σε αυτή την περιοχή. Δεδομένης της ομοιότητας του SARS-CoV-2 με τον ιό SARS-CoV που βρίσκεται στις νυχτερίδες είναι πιθανό ότι αυτά τα ζώα ήταν η «αποθήκη» τέτοιων ιικών στελεχών. Ενώ όμως το στέλεχος RaTG13 που μελετήθηκες από τη νυχτερίδα είναι ίδιο σε βαθμό ~96% με τον SARS-CoV-2, οι άκανθές του είναι διαφορετικές στην περιοχή RBD, υποδεικνύοντας ότι δεν μπορεί να συνδεθεί αρκετά καλά με τον ανθρώπινο υποδοχέα ACE2. Ο Μαλαϊανός παγκολίνος (σ.σ. θηλαστικό της τάξης των φολιδωτών) όμως, που βρέθηκε να έχει εισαχθεί παράνομα στην περιοχή Guangdong φέρει κορωνοϊούς παρόμοιους με τον SARS-CoV-2. Ενώ λοιπόν το στέλεχος που εντοπίζεται στις νυχτερίδες είναι γενετικά πλησιέστερο στον SARS-CoV-2, αυτό του παγκολίνου είναι μακράν σημαντικότερο για την περιοχή RBD. Έτσι φαίνεται ξεκάθαρα ότι οι άκανθες του SARS-CoV-2 που έχουν προσαρμοστεί για να συνδέονται τέλεια με τον ανθρώπινο υποδοχέα ACE2 είναι αποτέλεσμα φυσική επιλογής. 2. Φυσική επιλογή στον άνθρωπο μετά τη μεταπήδηση από ζωικό ξενιστή Είναι πιθανό ότι ο πρόδρομος του SARS-CoV-2 μεταπήδησε στους ανθρώπους, αποκτώντας τα γονιδιωματικά χαρακτηριστικά που περιεγράφηκαν παραπάνω μέσω προσαρμογής κατά τη διάρκεια μη ανιχνεύσιμης μετάδοσης από άνθρωπο σε άνθρωπο. Μόλις αποκτηθούν, αυτές οι προσαρμογές επιτρέπουν την έναρξη πανδημίας, και να δημιουργήσει τόσο πολλά κρούσματα ώστε πλέον είναι δυνατόν να ανιχνευτούν. Όλα τα γονιδιώματα SARS-CoV-2, που έχουν αλληλουχιθεί μέχρι στιγμής έχουν γενετικά χαρακτηριστικά όπως περιεγράφηκαν παραπάνω και προέρχονται έτσι από ένα κοινό πρόγονο. Ο εντοπισμός ενός RBD παρόμοιου με αυτό του SARS-CoV-2 σε παγκολίνους, μπορεί να οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι και ο ιός που μόλυνε τους ανθρώπους έφερε ένα τέτοιο RBD. Αυτό επιτρέπει την εισαγωγή μιας θέσης πολύ-βασικής διάσπασης να δημιουργηθεί κατά τη διάρκεια της μετάδοση από άνθρωπο σε άνθρωπο. Εκτιμήσεις για την εξέλιξη του ιού, μέσω δεδομένων ακολουθίας, από τον πρόσφατο κοινό πρόγονο του SARS-CoV-2 υπολογίζουν την εμφάνιση του ιού στα τέλη Νοεμβρίου 2019 ή στις αρχές Δεκεμβρίου 2019, και είναι συμβατές με τις περιπτώσεις που επιβεβαιώθηκαν αναδρομικά. Επομένως, αυτή η υπόθεση προϋποθέτει μια περίοδο μη αναγνωρισμένης μετάδοσης του αρχικού ζωονοσογόνου ιού στον άνθρωπο, και την απόκτηση της θέσης πολύ-βασικής διάσπασης. Ικανοποιητικές συνθήκες για προσαρμογή του ιού στον άνθρωπο, μπορούσαν να δημιουργηθούν, αν υπήρχαν ζωονοσογόνα γεγονότα που παρήγαγαν μικρές αλυσίδες μετάδοσης από άνθρωπο σε άνθρωπο για μια εκτεταμένη χρονική περίοδο. Με αυτόν τον μηχανισμό για παράδειγμα ο MERS-CoV, μεταπήδησε από τις καμήλες στον άνθρωπο, και όλα τα ανθρώπινα περιστατικά αφορούσαν λοιμώξεις είτε απευθείας από τα ζώα, είναι γεγονότα μικρών αλυσίδων μετάδοσης από άνθρωπο σε άνθρωπο, που εν καιρώ περιορίστηκαν με αποτέλεσμα η διάδοση του MERS-CoV να εξαλειφθεί. Μελέτες ανθρώπινων δειγμάτων θα μπορούσαν να προσφέρουν πληροφορίες σχετικά με πιθανή κρυφή εξάπλωση του ιού. Μελέτες ορούς του αίματος που είχαν ήδη συλλεχθεί παλιότερα θα μπορούσαν να προσφέρουν πολύτιμες πληροφορίες. Μερικές τέτοιες μελέτες έχουν ήδη διεξαχθεί, παρουσιάζοντας εκθέσεις χαμηλού επιπέδου σε κορωνοϊούς που μοιάζουν με ιούς τύπου SARS-CoV, σε ορισμένες περιοχές του Κίνα. Ωστόσο, αυτές οι μελέτες δεν θα μπορούσαν να ξεχωρίσουν αν οι εκθέσεις οφείλονταν σε προηγούμενες λοιμώξεις με SARS-CoV, SARS-CoV-2 ή άλλους κορωναϊοιούς τύπου SARS-CoV. Περαιτέρω αιματολογικές μελέτες πρέπει να διεξαχθούν, για τον προσδιορισμό της έκτασης της προγενέστερης ανθρώπινης έκθεσης στον SARS-CoV-2. 3. Επιλογή κατά τη διάρκεια κυτταροκαλλιέργειας. Βασική έρευνα που αφορά τη μετεξέλιξη κορωναϊών τύπου SARS-CoV σε μοντέλα κυτταροκαλλιέργειας και/ή ζωικά μοντέλα πραγματοποιείται εδώ και πολλά χρόνια σε εργαστήρια βιοασφάλειας επιπέδου 2 σε όλο τον κόσμο, και υπάρχουν τεκμηριωμένες περιπτώσεις διαφυγής ιών από τα εργαστήρια. Πρέπει επομένως να εξετάσουμε την πιθανότητα μιας ακούσιας εργαστηριακής «δραπέτευσης» του SARS-CoV-2. Θεωρητικά, είναι πιθανό ότι το SARS-CoV-2 απέκτησε μεταλλάξεις RBD (εικόνα 1 στην επίσημη δημοσίευση) κατά την προσαρμογή σε κυτταρικές καλλιέργειες, όπως έχει παρατηρηθεί σε μελέτες του SARS-CoV. Τα ευρήματα όμως κορωνοϊών τύπου SARS-CoV με σχεδόν ταυτόσημες RBD δομές σε παγκολίνους, παρέχουν μια πολύ καλύτερη εξήγηση για το πώς ο SARS-CoV-2 απέκτησε τις RBDs δομές μέσω ανασυνδυασμού ή μετάλλαξης (σ.σ. που συμβαίνουν πολύ ευκολότερα όταν ο ιός βρίσκεται σε ζωικούς οργανισμούς παρά στα πλαστικά πιάτα των κυτταροκαλλιεργειών). Η απόκτηση τόσο της θέσης πολύ-βασικής διάσπασης όσο και των προβλεπόμενων Ο-συνδεδεμένων γλυκανών δεν υποστηρίζει τις υποθέσεις που σχετίζονται με κυτταροκαλλιέργειες. Νέες θέσεις πολύ-βασικής διάσπασης έχουν παρατηρηθεί μόνο μετά από παρατεταμένα περάσματα από καλλιέργεια σε καλλιέργεια του ιού της γρίπης των πτηνών όταν αυτά έγιναν με αρχικό στέλεχος έναν ιό χαμηλής παθογονικότητας σε πειράματα in vitro (σ.σ. στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας μόνο κύτταρα) ή in vivo (σ.σ. με χρήση ζωντανών οργανισμών). Επιπρόσθετα, η υπόθεση δημιουργίας του SARS-CoV-2 σε κάποιο εργαστήριο θα απαιτούσε προηγούμενη απομόνωση ενός προγόνου του ιού με πολύ υψηλή γενετική ομοιότητα με το στέλεχος που μελετάται εδώ, η οποία δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ. Το να δημιουργηθεί στη συνέχεια μια θέση πολύ-βασικής διάσπασης όπως περιεγράφηκε παραπάνω θα απαιτούσε πολλαπλά «περάσματα» σε εργαστηριακές κυτταροκαλλιέργειες ή πειραματικά ζώα που θα φέρουν υποδοχείς ACE2 παρόμοιους με αυτούς του ανθρώπου, κάτι το οποίο επίσης δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ να υπάρχει. Τέλος, η στοχευμένη δημιουργία Ο-συνδεδεμένων γλυκανών είναι επίσης απίθανο να έχει συμβεί λόγω της διέλευσης μέσω κυτταροκαλλιέργειας, καθώς τέτοια χαρακτηριστικά απαιτούν την διέλευση του ιού από κάποιο ανοσοποιητικό σύστημα που προφανώς απουσιάζει από τις κυτταροκαλλιέργειες (σ.σ. οι κυτταροκαλλιέργειες είναι συνήθως μονοεπίπεδες στρώσεις ενός τύπου κυττάρου πάνω σε πλαστικό τρυβλίο ενώ ανοσοποιητικό σύστημα έχουν μόνο οι ανώτεροι οργανισμοί καθώς εμπλέκονται πολλών ειδών κύτταρα και όργανα). Συμπεράσματα Εν μέσω της πανδημίας του COVID-19, είναι λογικό να αναρωτηθεί κανείς για ποιο λόγο μας ενδιαφέρει η προέλευση του ιού. Η λεπτομερής κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ένας ιός των ζώων ξεπέρασε τα όρια μεταξύ των ειδών και κατάφερε να μολύνει ανθρώπους τόσο αποτελεσματικά, θα βοηθήσει στην πρόληψη των μελλοντικών ζωονοσογόνων γεγονότων. Για παράδειγμα, εάν ο SARS-CoV-2 είναι προ-προσαρμοσμένος σε άλλο ζωικό είδος, τότε υπάρχει ο μελλοντικός κίνδυνος επανεμφάνισης των σημερινών γεγονότων. Αντίθετα, εάν η προσαρμοστική διαδικασία έλαβε χώρα στους ανθρώπους, ακόμη και αν εμφανιστούν επαναλαμβανόμενες ζωονοτικές μεταφορές, είναι σχεδόν απίθανο ο ιός να αποκτήσει αυξημένη ικανότητα μόλυνσης χωρίς την ίδια σειρά μεταλλάξεων που συνέβησαν στον SARS-CoV-2. Επιπλέον, η ταυτοποίηση των εγγύτερων συγγενών ιών του SARS-CoV-2 που κυκλοφορούν στα ζώα θα βοηθήσει σε μεγάλο βαθμό τις μελέτες για το πως αυτός ο ιός λειτουργεί. Πράγματι, η διαθεσιμότητα της αλληλουχίας κυττάρων RaTG13 από τη νυχτερίδα βοήθησε να αποκαλυφθούν οι βασικές μεταλλάξεις RBD και η πολύ-βασική θέση διάσπασης. Τα γονιδιωματικά χαρακτηριστικά που περιγράφονται, μπορούν εν μέρει, να εξηγήσουν τη μολυσματικότητα και τη μεταδοτικότητα του SARS-CoV-2 στους ανθρώπους. Παρόλο που τα στοιχεία δείχνουν ότι ο SARS-CoV-2 δεν είναι ένας ιός που έχει σχεδιαστεί ή κατασκευαστεί, είναι επί του παρόντος αδύνατο να αποδειχθούν ή να διαψευσθούν οι άλλες δύο θεωρίες της προέλευσής του. Ωστόσο, δεδομένου ότι παρατηρήσαμε όλα τα αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά του SARS-CoV-2, συμπεριλαμβανομένου του βελτιστοποιημένου RBD και της θέσης πολύ-βασικής διάσπασης, σε συναφείς κοροναϊούς στη φύση, δεν πιστεύουμε ότι οποιοδήποτε εργαστηριακό σενάριο είναι δυνατόν. Τα περισσότερα επιστημονικά δεδομένα θα μπορούσαν να μεταβάλουν την ισορροπία των αποδεικτικών στοιχείων για να ευνοήσουν μια υπόθεση έναντι μιας άλλης. Η αλληλούχιση (σ.σ. χαρτογράφηση του γονιδιώματος) ιών που εντοπίζονται σε ζώα θα ήταν ο πιο αποτελεσματικός τρόπος αποκάλυψης της αρχής τέτοιων ιώσεων. Για παράδειγμα, μια μελλοντική παρατήρηση μιας ενδιάμεσης ή πλήρως σχηματισμένης θέσης πολύ-βασικής διάσπασης σε ιό τύπου SARS-CoV-2 σε ζώα, θα υποστήριζε περισσότερο τις υποθέσεις φυσικής επιλογής. Θα ήταν επίσης χρήσιμο να αποκτηθούν περισσότερα γενετικά και λειτουργικά δεδομένα σχετικά με το SARS-CoV-2, συμπεριλαμβανομένων των μελετών σε ζώα. Η ταυτοποίηση ενός δυνητικού ενδιάμεσου ξενιστή του SARS-CoV-2, καθώς και η αλληλούχιση του ιού από πολύ πρώιμες περιπτώσεις, θα προσέφερε πολύτιμες πληροφορίες για την εξέλιξή του. Ανεξάρτητα από τους ακριβείς μηχανισμούς εξέλιξης του SARS-CoV-2 μέσω της φυσικής επιλογής, η συνεχής παρακολούθηση της πνευμονίας σε ανθρώπους και ζώα είναι σαφώς ύψιστης σημασίας.
ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ
ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ
____________
greekwomeninstem@gmail.com
'Εχετε ιδέες, ερωτήσεις, σχόλια ή ειδικά αιτήματα;
Θέλετε να γράψουμε για την έρευνά σας ή να προτείνετε κάποια ερευνήτρια για την οποία θα θέλατε να μάθετε περισσότερα;
Στείλτε μας μειλ ή συμπληρώστε την φόρμα και πατήστε "υποβολή" και θα χαρούμε να έρθουμε σε επαφή μαζί σας!
[contact-form-7 id=”44″ title=”Contact form 1″]