Η ζωική προέλευση του κορωνοϊού και της γρίπης

Η Κίνα βρίσκεται στη μέση μιας επιδημίας που προκαλείται από ένα αναδυόμενο στέλεχος του κορωνοϊού. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας ονόμασε επίσημα την ασθένεια COVID-19 και η Ομάδα Μελέτης Coronavirus ονόμασε τον υποκείμενο ιό με σοβαρό οξύ αναπνευστικό σύνδρομο κοροναϊό 2 ή SARS-CoV-2. Μια ομάδα ασυνήθιστων ασθενών με πνευμονία εντοπίστηκε για πρώτη φορά στα τέλη Δεκεμβρίου και ο νέος κοροναϊός αναγνωρίστηκε επίσημα ως η αιτία στις 8 Ιανουαρίου. Μέχρι σήμερα, έχει προκαλέσει περισσότερα από 78.000 επιβεβαιωμένα κρούσματα και 2.445 επιβεβαιωμένους θανάτους, κυρίως στην επαρχία Χουμπέι της Κίνας. Έχει εξαπλωθεί σε 29 χώρες ή εδάφη μέχρι στιγμής, συμπεριλαμβανομένων των Ηνωμένων Πολιτειών, οι οποίες έχουν 14 διαγνωσμένα κρούσματα, και επιπλέον 21 περιπτώσεις σε άτομα που μεταφέρθηκαν πίσω στις ΗΠΑ μετά τη μόλυνση. Ένας Αμερικανός πολίτης πέθανε από τον ιό στην Ουχάν της Κίνας. Φυσικά, η ασθένεια έχει αφήσει πολλά ερωτηματικά στο πέρασμά της.

Έχουμε ξαναδεί κάτι τέτοιο;

Ναί. Στην πραγματικότητα, ο SARS-CoV-2 είναι ο τρίτος παθογόνος νέος κοροναϊός που εμφανίστηκε τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Το πρώτο, που ανακαλύφθηκε το 2003 και ονομάστηκε SARS-CoV, προκάλεσε SARS, μια σοβαρή και άτυπη πνευμονία. Ο δεύτερος, ο MERS-CoV, εμφανίστηκε μια δεκαετία αργότερα στη Μέση Ανατολή και προκάλεσε μια παρόμοια αναπνευστική πάθηση που ονομάζεται αναπνευστικό σύνδρομο της Μέσης Ανατολής (MERS). Από την ταυτοποίησή του, έχουν τεκμηριωθεί 2.494 περιπτώσεις μόλυνσης από τον MERS-CoV και σχεδόν 900 θάνατοι. Η επιδημία SARS-CoV αποδείχθηκε μεγαλύτερη αλλά λιγότερο θανατηφόρα, με περίπου 8.000 κρούσματα και σχεδόν 800 θανάτους.

Από πού προέρχονται αυτοί οι ιοί;

Το MERS-CoV και το SARS-CoV φαίνεται να προέρχονται από ζώα και το ίδιο πιθανότατα ισχύει για τον SARS-CoV-2. Αυτό τους κάνει ζωονόσους, ασθένειες που μπορούν να μεταπηδήσουν μεταξύ ανθρώπων και άλλων ζώων. Ο MERS-CoV και ο SARS-CoV ήταν αρχικά ιοί νυχτερίδων που εξαπλώθηκαν σε ένα ενδιάμεσο ζώο (καμήλα και γάτα μοσχοκάρυδο, αντίστοιχα), το οποίο στη συνέχεια εξέθεσε τους ανθρώπους στους ιούς. Η γενετική ανάλυση των αλληλουχιών SARS-CoV-2 δείχνει ότι οι πλησιέστεροι γενετικοί συγγενείς τους φαίνεται να είναι κοροναϊοί νυχτερίδας, με τον ρόλο των ενδιάμεσων ειδών να παίζει πιθανώς ο παγκολίνος, ένα απειλούμενο είδος που διακινείται στην Κίνα για τα λέπια και το κρέας του. Υπάρχουν τέσσερις κοροναϊοί που προκαλούν κρυολόγημα στον άνθρωπο — γνωστοί ως HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-OC43 και HCoV-HKU1 — και αυτοί φαίνεται να έχουν επίσης ζωονοσογόνους προέλευση.

Πώς αυτοί οι ιοί πραγματοποιούν αυτά τα άλματα μεταξύ των ειδών;

Ενώ οι ιδιαιτερότητες διαφέρουν, ο μηχανισμός βασίζεται στην ίδια θεμελιώδη προϋπόθεση:πρόσβαση και ικανότητα. Μπορεί ένας ιός να φτάσει στα κύτταρα του ξενιστή του; Και μπορούν οι πρωτεΐνες του ιού να αναγνωρίσουν και να δεσμευτούν σε δομές, γνωστές ως υποδοχείς, σε αυτά τα κύτταρα; Αν ναι, αυτό είναι το μόνο που χρειάζεται — ο ιός μπορεί τώρα να εισέλθει στο κύτταρο και να αρχίσει να αναπαράγεται, μολύνοντας τον ξενιστή.

Οι κοροναϊοί έχουν γίνει αρκετά έμπειροι στο να καταλάβουν πώς να χρησιμοποιήσουν αυτούς τους υποδοχείς για να εισέλθουν στα κύτταρα του ξενιστή τους. Οι ιοί χρησιμοποιούν μια επιφανειακή γλυκοπρωτεΐνη - μια πρωτεΐνη με συνδεδεμένα σάκχαρα - που ονομάζεται πρωτεΐνη ακίδας (S) για να συνδεθεί με τα κύτταρα ξενιστές. (Αυτή η πρωτεΐνη δίνει στον ιό μια όψη σαν στέμμα, από όπου προέρχεται το «κορώνα» στο όνομά του.) Το τμήμα της πρωτεΐνης που κάνει την πραγματική δέσμευση, που ονομάζεται υπομονάδα S1, μπορεί να ποικίλλει σημαντικά, επιτρέποντας στον ιό να συνδεθεί με πολλά διαφορετικά είδη ξενιστών θηλαστικών.

Οι περισσότεροι κοροναϊοί που μολύνουν τον άνθρωπο φαίνεται να κολλάνε σε έναν από τους τρεις συγκεκριμένους υποδοχείς ξενιστή σε κύτταρα θηλαστικών. Το SARS-CoV και το NL63 χρησιμοποιούν έναν ανθρώπινο υποδοχέα που ονομάζεται ένζυμο μετατροπής αγγειοτενσίνης 2 (ACE2), το MERS χρησιμοποιεί διπεπτιδυλική πεπτιδάση 4 (DDP-4) και το 229E χρησιμοποιεί αμινοπεπτιδάση Ν (APN). Αυτές οι πρωτεΐνες είναι όλες παρούσες στα επιθηλιακά ή επιφανειακά κύτταρα του ανθρώπινου αεραγωγού, παρουσιάζοντας εύκολους στόχους σε οποιονδήποτε αερομεταφερόμενο ιό. Δύο πρόσφατες μελέτες του SARS-CoV-2 υποδηλώνουν ότι, όπως και ο SARS-CoV, χρησιμοποιεί το ACE2 ως υποδοχέα.

Κάποιες άλλες ζωονόσοι που πρέπει να ανησυχούμε;

Αν και δεν είναι απαραίτητα λόγος ανησυχίας, υπάρχει ένας άλλος ιός που αναδύεται συνήθως από τις δεξαμενές ζώων:η γρίπη. Σχεδόν όλοι οι γνωστοί ιοί της γρίπης προέρχονται από υδρόβια πτηνά όπως πάπιες, χήνες, γλαρόνια, γλάροι και σχετικά είδη. Πολλοί ιοί μετακινούνται από τα πουλιά σε άλλα είδη (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων). Συχνά, το νέο είδος είναι αδιέξοδο. Ο ιός της γρίπης των πτηνών μπορεί να μεταπηδήσει από τα πουλιά στον άνθρωπο, για παράδειγμα, αλλά όχι μεταξύ ανθρώπων. Αλλά περιστασιακά, ένας νέος ιός μπορεί επίσης να εξαπλωθεί αποτελεσματικά μεταξύ των ανθρώπων. Το είδαμε πιο πρόσφατα το 2009 με τον H1N1, έναν ιό των χοίρων που εξαπλώθηκε μεταξύ των ανθρώπων, προκαλώντας τελικά μια πανδημία. Και ένας ιός H1N1 των πτηνών ήταν υπεύθυνος για την παγκόσμια πανδημία του 1918.

Για να αποκτήσει πρόσβαση στα κύτταρα ενός ξενιστή, η γρίπη χρησιμοποιεί τη δική της ιογενή γλυκοπρωτεΐνη, την αιμοσυγκολλητίνη (Η). Όπως η πρωτεΐνη ακίδας του κορωνοϊού, το H είναι μια αιχμηρή επιφανειακή πρωτεΐνη που προεξέχει από τον ιό. Συνδέεται με κύτταρα στην ανώτερη αναπνευστική οδό που έχουν υπολείμματα σιαλικού οξέος - αλυσίδες σακχάρου συνδεδεμένες στα άκρα των πρωτεϊνών και των λιπιδίων. Αυτά τα σιαλικά οξέα μπορούν να έρθουν σε διάφορες μορφές, με διαφορετικούς τύπους συνδέσεων (τρόπους με τους οποίους τα άτομα του σιαλικού οξέος συνδέονται με το σάκχαρο). Η γρίπη των πτηνών προτιμά μια σύνδεση γνωστή ως α2,3 σύνδεση, στην οποία το σιαλικό οξύ συνδέεται με τη γαλακτόζη του σακχάρου μέσω ενός συγκεκριμένου ατόμου άνθρακα. Αυτός ο τύπος σύνδεσης κάνει το σιαλικό οξύ και τη γαλακτόζη να κολλάνε ευθεία προς τα επάνω. Οι προσαρμοσμένοι στον άνθρωπο ιοί γρίπης φαίνεται να προτιμούν μια σύνδεση α2,6, η οποία χρησιμοποιεί διαφορετικό άτομο άνθρακα και έχει μια πιο λυγισμένη εμφάνιση. Αυτή η προτίμηση σιαλικού οξέος θεωρείται ότι είναι ο κύριος παράγοντας για τον προσδιορισμό του είδους που μπορεί να μολύνει ένας ιός και περιορίζει την ικανότητα των αμιγώς ιών της γρίπης των πτηνών να μολύνουν και να εξαπλώνονται σε ανθρώπινους πληθυσμούς.

Ποιοι άλλοι παράγοντες επηρεάζουν ποιες ασθένειες των ζώων μπορούν να μεταδοθούν στον άνθρωπο;

Πρόσφατη εργασία έχει δείξει ότι η αλληλεπίδραση ξενιστή-ιού μπορεί επίσης να τροποποιηθεί από πρωτεάσες ξενιστή - ένζυμα που διασπούν τις πρωτεΐνες - επομένως δεν είναι μόνο η σύνθεση της πρωτεΐνης ακίδας που καθορίζει ποιοι ξενιστές είναι ευάλωτοι σε ποιους ιούς. Αυτές οι πρωτεάσες μπορούν να κόψουν μέρη της πρωτεΐνης ακίδας και να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο δεσμεύεται στα κύτταρα-ξενιστές, έτσι ώστε οι ιοί που κανονικά μπορεί να μην μολύνουν ανθρώπινα κύτταρα μπορούν να το κάνουν μετά από θεραπεία με πρωτεάση.

Ο ρόλος των ενδιάμεσων ειδών μπορεί επίσης να είναι πιο περίπλοκος από ό,τι πίστευαν αρχικά οι επιστήμονες. Οι ερευνητές αρχικά υποψιάστηκαν ότι τέτοια είδη ήταν απαραίτητα για να μεταφερθούν οι κοροναϊοί από τα είδη της κύριας δεξαμενής στον άνθρωπο. Ίσως ο ιός να εξελίχθηκε και να προσαρμόστηκε στο ενδιάμεσο είδος, καθιστώντας τον πιο αποτελεσματικό στη σύνδεση με τα ανθρώπινα κύτταρα. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι ορισμένοι κοροναϊοί νυχτερίδων μπορούν να μολύνουν ανθρώπινα κύτταρα χωρίς να περάσουν από έναν ενδιάμεσο ξενιστή - που σημαίνει ότι μια σημαντική δεξαμενή ανεξερεύνητων κοροναϊών μπορεί να κρύβεται εκεί έξω. Ομοίως, κάποτε πιστεύαμε ότι οι χοίροι μπορεί να χρησιμεύουν ως «δοχείο ανάμειξης» όπου τα στελέχη της γρίπης των πτηνών θα προσαρμόζονταν καλύτερα στα θηλαστικά, αφού οι χοίροι φαίνεται να έχουν σιαλικά οξέα συνδεδεμένα με α2,3 και α2,6 στα κύτταρα της τραχείας τους. επιτρέποντας σε στελέχη ανθρώπων και πτηνών να αναμειγνύονται και να παράγουν νέους ιούς προσαρμοσμένους στον άνθρωπο. Ωστόσο, ενώ οι χοίροι μπορεί να εκτελούν αυτήν τη λειτουργία, τώρα γνωρίζουμε ότι δεν απαιτείται τέτοια ανάμειξη και ότι οι ιοί των πτηνών μπορούν να μολύνουν τον άνθρωπο χωρίς ενδιάμεσο χοίρο.

Και τα δύο είδη ιών παρουσιάζουν επομένως μια συνεχή πρόκληση λόγω της ποικιλομορφίας τους και της τάσης τους για πηδηχτούς ξενιστές. Στην πραγματικότητα, αυτή η ποικιλομορφία πιθανότατα επιτρέπει αυτά τα άλματα εξαρχής, καθώς ένας μεγάλος, ποικιλόμορφος πληθυσμός μπορεί να είναι πιο πιθανό να περιέχει ιούς που μπορούν να συνδεθούν σε μια ποικιλία υποδοχέων ξενιστών από έναν πιο ομοιογενή πληθυσμό. Εξαιτίας αυτού, οι κοροναϊοί και η γρίπη έχουν και οι δύο δυνατότητες πανδημίας.

Τι μπορούμε να κάνουμε για να προστατευθούμε;

Πρώτα απ 'όλα, κρατήστε τον εαυτό σας ασφαλή πλένοντας τα χέρια σας και αποφύγετε να αγγίζετε το πρόσωπο και τα μάτια σας - πρακτικές που βοηθούν στην αποφυγή μόλυνσης από τον ιό. Μπορείτε να κολλήσετε έναν ιό αναπνέοντας απευθείας σταγονίδια στον αέρα γεμάτα ιούς ή αγγίζοντας μολυσμένες επιφάνειες και στη συνέχεια μολύνοντας τη μύτη και τα μάτια σας, των οποίων οι βλεννογόνοι λειτουργούν ως σημεία εισόδου.

Οι ερευνητές αναπτύσσουν εμβόλια κατά της γρίπης κάθε χρόνο και οι επιστήμονες εργάζονται για αυτό το ιερό δισκοπότηρο της έρευνας για τη γρίπη, ένα παγκόσμιο εμβόλιο που προστατεύει από όλα τα στελέχη του ιού. Με τον κορωνοϊό, δεν είμαστε τόσο μακριά. Ο σποραδικός χαρακτήρας των σοβαρών εστιών σημαίνει ότι η χρηματοδότηση και η τεχνογνωσία είναι ελάχιστες. Επί του παρόντος, ορισμένα εργαστήρια επινοούν ένα εμβόλιο SARS-CoV-2, αλλά χρειάζεται χρόνος για τη διενέργεια κλινικών δοκιμών σε ζώα και ανθρώπους.

Οι ερευνητές θα συνεχίσουν επίσης την επίβλεψή τους για την αναδυόμενη γρίπη και τους κοροναϊούς, εξετάζοντας το γονιδίωμά τους για τα χαρακτηριστικά της προσαρμογής στον άνθρωπο. Μπορεί να αργήσαμε πολύ για να κολλήσουμε τον SARS-CoV-2, αλλά μπορούμε ακόμα να προετοιμαστούμε για τον επόμενο.