Što su znanstvenici dosad saznali o novom koronavirusu?

Za SARS-CoV-2 znamo samo tri mjeseca, ali znanstvenici mogu dati neke stručne uvide u to odakle je virus potekao i zašto ponaša na ovakav način.

NIAID-RML/Flickr

Transmisijska elektronska mikroskopska slika virusa SARS-CoV-2

AUTOR: The Atlantic
OBJAVLJENO: 25.03.20 u 21:57
https://bit.ly/3akyXIO
Jedna od rijetkih milosti tijekom ove krize je ta da se, po svojoj prirodi, pojedinačni koronavirusi lako uništavaju. Svaka čestica virusa sastoji se od malog seta gena, zatvorenih ovojnicom masnih molekula lipida, a budući da se ljuske lipida lako rastvaraju sapunom, temeljito pranje ruku tijekom barem 20 sekundi može ih uništiti. Lipidne ljuske također su ranjive na površine; nedavno istraživanje pokazuje da se novi koronavirus SARS-CoV-2, na kartonu može održati do jednog dana, a na čeliku i plastici oko dva do tri dana. Ovi virusi ne opstaju dugo na otvorenom, nego su im potrebna tijela.

No, mnogo toga o koronavirusima još uvijek nije jasno. Susan Weiss sa Sveučilišta u Pennsylvaniji proučava ih oko 40 godina. Kaže da je u ranim danima samo nekoliko desetaka znanstvenika dijelilo njen interes – a ti su se brojevi tek malo povećali nakon epidemije SARS-a 2002. godine. "Dotad su nas ljudi gledali kao nazadno polje koje nema puno značaja za ljudsko zdravlje", kaže. No, s pojavom virusa SARS-CoV-2 – koji uzrokuje bolest Covid-19 – vjerojatno nitko neće ponoviti tu pogrešku.

Da bi bili jasni, SARS-CoV-2 nije gripa. Ovaj virus izaziva bolest s drugačijim simptomima, jače se širi i ubija, te pripada drugoj obitelji virusa. Ova obitelj, koronavirusi, uključuje još samo šest drugih članova koji zaražavaju ljude. Četiri člana – OC43, HKU1, NL63 i 229E – već duže od jednog stoljeća pomalo iritiraju ljude, uzrokujući trećinu običnih prehlada. Druga dva – MERS i SARS (ili "SARS-klasik" kako su ga počeli nazivati neki virolozi) – uzrokuju daleko težu bolest. Zašto je upravo ovaj sedmi koronavirus uzrokovao pandemiju? Odjednom ono što znamo o koronavirusima postaje pitanje od međunarodnog značaja.

Struktura ovog virusa odaje neke tragove njegova 'uspjeha'. Kada je riječ o njegovom obliku, on je ustvari kugla sa šiljcima. Ti šiljci prepoznaju i lijepe se na protein ACE2 koji se nalazi na površini naših stanica: To je prvi korak prema infekciji. Točne konture šiljaka SARS-CoV-2 omogućuju ovom virusu da se snažnije uhvati za ACE2 nego što je to bio slučaj sa prethodnim SARS-om, "a vjerojatno je da je to presudno u prijenosu s čovjeka na čovjeka", kaže Angela Rasmussen sa Sveučilišta Columbia. Općenito govoreći, što je čvršća veza, to je manje virusa potrebno za pokretanje infekcije.

Postoji još jedna važna značajka. Šiljasti proteini koronavirusa sastoje se od dvije povezane polovice, a aktiviraju se kada su te polovice razdvojene; tek tada virus može ući u stanicu domaćina. U SARS-u se to cijepanje događa s poteškoćama. No, u SARS-CoV-2, most koji spaja dvije polovice može se lako presijeći enzimom koji se zove furin, koji stvaraju ljudske stanice i koji se – što je vrlo važno – nalazi u mnogim tkivima. "To je vjerojatno važno za neke stvarno neobične stvari koje vidimo kod ovog virusa", kaže Kristian Andersen iz Instituta Scripps.

Primjerice, većina respiratornih virusa ima tendenciju inficiranja gornjeg ili donjeg dišnog puta. Općenito, gornja respiratorna infekcija se širi lakše, ali je blažeg karaktera, dok se infekcija donjeg respiratornog sustava teže prenosi, ali izaziva teže simptome. Čini se da SARS-CoV-2 inficira i gornje i donje dišne puteve, možda zato što može iskoristiti sveprisutni furin. Ova dvostruka nesretna okolnost možda bi mogla uvjerljivo objasniti i zašto se virus može širiti među ljudima prije nego što se pojave simptomi – što je osobina zbog koje ga je toliko teško kontrolirati. Možda se renosi dok je još uvijek u gornjim dišnim putevima, prije nego što prođe dublje i prouzrokuje teške simptome. Sve je to plauzibilno, ali još uvijek je samo pretpostavka; virus je otkriven tek u siječnju, a većina njegove biologije još uvijek je misterija.

Novi virus očigledno je učinkovit u inficiranju ljudi unatoč svom životinjskom porijeklu. Najbliži divlji rođak virusa SARS-CoV-2 nalazi se u šišmišima, što sugerira na to da potječe od šišmiša, a da je zatim prešao na ljude, bilo izravno ili preko druge vrste. (Drugi koronavirus koji se nalazi u divljim pangolinima također podsjeća na SARS-CoV-2, ali samo u malom dijelu šiljastog proteina koji prepoznaje ACE2; dva virusa se inače razlikuju, a pangolini vjerojatno nisu izvorni rezervoar novog virusa). Kad je prvi put izbio SARS, bilo mu je potrebno kratko razdoblje mutacije kako bi prepoznao ACE2. Ali SARS-CoV-2 to može učiniti od prvog dana. "Već je pronašao najbolji način da bude ljudski virus", kaže Matthew Frieman sa Medicinskog fakulteta na Sveučilištu Maryland.

Ova neuobičajena kombinacija nesumnjivo će potaknuti teoretičare zavjera: Koje su šanse da je nasumični virus iz šišmiša imao točno pravu kombinaciju osobina da bi učinkovito zarazio ljudske stanice od samog početka i zatim prešao na osobu koja pojma nema što se dogodilo? "Vrlo male", kaže Andersen, "ali postoje milijuni ili milijarde ovih virusa. Oni su toliko rasprostranjeni da se ponekad dogode i stvari koje nisu mnogo vjerojatne".

Od početka pandemije virus se nije promijenio ni na jedan uočljivo važan način. On mutira na način na koji to rade svi virusi. No, od 100 plus mutacija koje su dokumentirane, nijedna nije postala dominantna, što sugerira da nijedna nije pretjerano važna. "Virus je izvanredno stabilan s obzirom na razmjere prijenosa koje vidimo", kaže Lisa Gralinski sa Sveučilišta u Sjevernoj Karolini. "To ima smisla, jer ne postoji evolucijski pritisak na virus da se 'bolje' prenosi. On se trenutno vrlo dobro širi svijetom".

Postoji jedna moguća iznimka. Na nekoliko virusa SARS-CoV-2 koji su izolirani iz singapurskih pacijenata oboljelih od Covid-19 nedostaje niz gena koji su također nestali iz SARS-a tijekom kasnih faza epidemije. Smatralo se da je zbog te promjene izvorni virus postao manje virulentan, ali sada je prerano da bi znali odnosi li se to i na novi virus. Dosita, još uvijek nije jasno zašto su neki koronavirusi smrtonosni, a drugi nisu. "Uopće ne razumijemo zašto su SARS ili SARS-CoV-2 toliko loši, a OC43 uzrokuje samo curenje nosa", kaže Friedman.

Međutim, znanstvenici mogu ponuditi preliminarni dokaz onoga što novi koronavirus radi ljudima koje zarazi. Jednom kada uđe u tijelo, on vjerojatno napada stanice koje nose ACE2 koje se nalaze u našim dišnim putevima. Umiruće stanice nestaju, puneći dišne puteve smećem i noseći virus dublje u tijelo, do pluća. Kako infekcija napreduje, pluća se začepljuju mrtvim stanicama i tekućinom, što otežava disanje. (Virus možda može zaraziti i stanice koje nose ACE2 u drugim organima, poput crijeva i krvnih žila).

Imunitet pokušava uzvratiti udarac i napada virus; to je ono što uzrokuje upalu i groznicu. Ali u ekstremnim slučajevima, imunološki sustav propada, stvarajući više štete od samog virusa. Primjerice, krvne žile mogu se otvoriti kako bi obrambene stanice mogle doći do mjesta infekcije; to je super, ali ako se previše otvore, pluća se još više pune tekućinom. Ove štetne prekomjerne reakcije nazivaju se citokinskim olujama. One su bile odgovorne za mnoge smrtne slučajeve tijekom pandemije gripe 1918. godine, epidemije H5N1 ptičje gripe i epidemije SARS-a iz 2003. godine. A moguće da stoje iza najtežih slučajeva Covid-19. "Ovim virusima treba vremena da se prilagode ljudskom domaćinu", kaže Akiko Iwasaki s Medicinskog fakulteta na Yaleu. "Kad nas na početku testiraju, ne znaju što rade, a skloni su izazvati ove reakcije".

Tijekom citokinske oluje, imunološki sustav ne samo da napada, nego to čini loše, napadajući svojevoljno bez pogađanja pravih meta. Kad se to dogodi, ljudi postaju osjetljiviji na zarazne bakterije. Ove oluje mogu zahvatiti i druge organe pored pluća, pogotovo ako ljudi već imaju kronične bolesti. To bi moglo objasniti zašto neki pacijenti s bolešću Covid-19 završe s komplikacijama poput srčanih problema i sekundarnih infekcija.

No, zašto se neki ljudi s Covid-19 ozbiljno razbole, dok drugi prođu s blagim simptomima ili bez njih? Dob je jedan od faktora. Starijim ljudima prijeti ozbiljnija infekcija, možda zato što njihov imunitet ne može uspostaviti efikasnu početnu obranu, dok su djeca manje pogođena jer postoji manja šansa da će odgovor njihovog imuniteta dovesti do citokinske oluje. No, drugi faktori – geni osobe, promjene njihovog imuniteta, količina virusa kojoj su bili izloženi, drugi mikrobi u njihovom tijelu – također bi mogli igrati ulogu. Općenito. "misterija je zašto neki ljudi imaju blage simprome, čak i unutar iste dobne skupine", kaže Iwasaki.

Koronavirusi su, slično gripi, obično zimski virusi. Na hladnom i suhom zraku tanki slojevi tekućine koji prekrivaju naša pluća i dišne puteve postaju još tanji, zbog čega su poteškoće u 'istjerivanja' virusa i stranih čestica veće. Čini se da suh zrak također umanjuje neke aspekte imunološkog odgovora na te zarobljene viruse. Tijekom ljetne vrućine i vlage, oba trenda se preokrenu, a respiratorni virusi imaju sve veće poteškoće da pronađu uporište.

Nažalost, to možda neće biti važno za pandemiju Covid-19. Trenutno se virus probija kroz svijet imunološki naivnih ljudi, a ta ranjivost mogla bi preplaviti bilo kakve sezonske varijacije. U konačnici, novi virus se brzo prenosi i u zemljama poput Singapura (koji je u tropima) i Australije (u kojoj je još uvijek ljeto). Jedno nedavno istraživanje zaključilo je da se "SARS-CoV-2 može širiti u bilo koje doba godine". "Nisam baš mnogo uvjerena da će vremenske prilike imati učinak kojem se ljudi nadaju", rekla je Gralinski. "One bi možda mogle malo ublažiti stvari, ali toliko je kontaktnog prenosa među ljudima da bi moglo biti potrebno više od toga". Ako ljudi ne uspore širenje virusa pridržavajući se preporuka fizičke distance, samo ljeto neće nas spasiti.


Piše Ed Yong za The Atlantic
Prevela: Ružica Ereš