Tim hrvatskih znanstvenika uspio je odrediti sekvencu genoma novog korona virusa, uzročnika bolesti covid-19, što može omogućiti i određivanje izvora zaraze i njezino praćenje u Hrvatskoj te tako doprinijeti svjetskim naporima u suzbijanju pandemije.
Prva detaljna analiza genoma virusa provedena je u Laboratoriju za naprednu genomiku zagrebačkog Instituta Ruđer Bošković, kojem je na čelu Oliver Vugrek.
Detaljna analiza genoma virusa SARS-CoV-2 pokazala je da virus mutira i kada je izvor zaraze isti, pa i unutar obitelji, a omogućit će detaljno praćenje evolucije virusa i putove njegova prenošenja, što je važno za razvoj lijekova i cjepiva.
Oliver Vugrek za Al Jazeeru otkriva koliki je i u čemu ovaj uspjeh hrvatskih znanstvenika u globalnim nastojanjima pronalaska što bržeg i učinkovitijeg načina borbe protiv zdravstvene ugroze koja se ‘prelila’ na sve aspekte modernog načina življenja.
- Što zapravo znači da je virus sekvenciran i koliko je takvih postupaka do sada obavljeno u svijetu?
– Naziv virusa je SARS-CoV-2, a bolest koju izaziva je COVID-19, čisto radi terminologije i da ne bi došlo do zabune. Sekvencioniranje ili sekvenciranje u kontekstu genetike ili molekularne biologije znači određivanje genetskog koda ili genskih slova A, C, G i T. Genetski kod je zapravo potpis virusa. Sadržaj genskog koda virusa obuhvaća okvirno 29.980 slova (ACGT). Primjerice, ljudski genom sadrži tri miljarde slova A, C, G i T.
Do danas, nešto više od 11.000 različitih SARS-CoV-2 virusa je sekvencirano diljem svijeta, najviše u SAD-u, Nizozemskoj, Kini, Ujedinjenoj Kraljevini, itd. Mi smo doprinijeli sa 21 genoma virusa SARS-CoV-2. Svi podaci su pohranjeni u bazi podataka GISAID, dakle cijeli svijet dijeli podatke na tom portalu.
Postupak se u pravilu radi pomoću instrumenta za sekvenciranje DNA nove generacije (Next-Generation-Sequencing, NGS). NGS postupak je složeni proces, koji zahtijeva specifičnu opremu, kemikalije i bioinformacijske alate i opremu.
Nama ja trebalo točno tjedan dana od primitka uzorka do rezultata. Kako se radilo o prvom takvom eksperimentu vezano uz SARS-Cov-2, potrajalo je nešto duže, iako je tjedan dana zaista brzo. Sljedeće postupke možemo u četiri dana završiti, jer je metoda sada optimizirana.
- U ovome slučaju, virus je sekvenciran iz pacijenata iz Hrvatske… Koji je značaj toga?
– Nakon što smo odredili genetski kod virusa, odnosno njih 21, jer za više nismo imali kemikalija, možete usporediti slijed svakog virusa međusobno i naravno sa svih ostalih 11.000 virusa. Pri usporedbi uočite razlike u tekstu (koda) virusa – razlike su male, nekoliko slova po virusu. Uočili smo da ima razlike čak i kada usporedite viruse iz iste obitelji – naime, one su najvjerojatnije zaražene od iste osobe, no kako se virus postepeno mijenja ili mutira, to nije ništa neočekivano.
Bitno je da se te promjene stalno prate, jer promjene u virusu nam mogu govoriti nešto o efikanosti budućih cjepiva ili mogu biti možda važne za procjene hoće li virus izazivati teži oblik bolesti COVID-19, blaži oblik ili možda čak asimptomatski oblik. Objavljen je već znanstveni rad koji ukazuje na korelaciju mutacija i tijek bolesti (blaži, teži, itd). Važno je pratiti genetski slijed virusa i ubuduće.
Trenutno postoje tri glavna tipa virusa (klade) – S, G, i V. Naziv je vezan uz uočene promjene u virusu. Naši hrvatski virusi spadaju većinom u S kladu, jedan se nalazi u A kladi, koja nije tako česta kao S, G, i V.
Cjepiva će se razvijati za glavne klade virusa, to možete usporediti sa cjepivom za gripu – kod influenze, naime, ovisno o sezoni, cjepivo je prilagođeno za određene subtipove koji će se godine X pojaviti. Jedne godine dominira influenza tip X, druge godine tip Z itd.
- Koliko nas i na koji način dostignuće hrvatskih znanstvenika vodi bliže stvaranju učinkovitog cjepiva?
– Nešto sam već odgovorio, u vezi saznanja o tipovima virusa S, V, G klade. Genetski kod virusa je potreban za izradu efikasnih cjepiva. Potrebno je izraditi cjepiva koji će posebice obuhvaćati promjene virusa iz S klade.
- Koji je proces dolaska do cjepiva, pogotovo kada se radi o nepoznatom virusu poput ovoga? I kada bi do toga moglo doći, budući da svako malo izlaze različite prognoze i procjene o tome?
– To ovisi o strategiji razvoja cijepiva, primjerice njemačka tvrtka CureVac slijedi drugačiju strategiju za razvoj cijepiva. Cilj je mRNA cjepivo, što je nešto potpuno drugačije od uobičajenih cjepiva koji koriste dijjelove bjelančevina virusa koji se ubrizgaju ili primjenjuju oralno, kako bi tijelo stvaralo protutijela na te dijelove virusa i tako stekli imunitet. CureVac mRNA tehnologija instruira naše stanice da proizvode jednu bjelančevinu virusa. Imunološki sistem to prepoznaje kao strano i stvara protutijela na tu jednu bjelančevinu virusa.
Razvoj je dugotrajan, svjetski stručnjaci govore o 12 do 18 mjeseci kliničkih testiranja na dobrovoljcima kroz tri faze. Tek nakon toga se može dobiti dozvole za masovnu primjenu.
- Koje su ‘tajne’ ovog virusa, odnosno izazovi koji čine prepreke u dolasku do cjepiva?
– Kod SARS-CoV-2 još ne znamo kako će se virus ponašati tijekom ljeta, jeseni, nadolazeće zime. Razvoj cjepiva nije enigma, ovisi o strategiji i sigurno će uroditi plodom. Vrijeme je glavni problem, jer ljudi umiru i nema lijeka. Tajna virusa je kontroverzni tijek bolesti – neki umiru, neki nemaju simptome, neki imaju blage ili teže simptome. Pitanje je zašto je to tako. Ne umiru samo stariji i kronični bolesnici.
Pretpostavlja se da je to genetski osnovano, dakle potrebno je istraživati podložnost u ljudima, potrebno je analizirati i genetski kod osoba koje su bile zaražene, preživjeli koji su imali teži ili blaži oblik. Važno bi bilo i analizirati osobe koje su nažalost preminule. Globalne usporedbe bi možda ukazale na neke genske predispozicije pa bi se moglo djelovati preventivno, rizične grupe treba posebno štititi i slično.
- Koja procedura slijedi nakon ovog uspjeha, odnosno kako, na koji način funkcionira znanstvena suradnja i što sve uključuje u cilju stvaranja cjepiva?
– Potrebno je tražiti daljnje financiranje, potrebno je analizirati više uzoraka virusa, analizirati faktore podložnosti. Za sve to morate raditi interdisciplinarno, dakle molekularni biolozi, epidemiolozi, virolozi… Rezultate treba objaviti i u znanstvenim radovima.
U razvoj cjepiva se nećemo uključiti, no bitno je pratiti viruse u populaciji kako bi znali koji tip virusa dominira i koje će buduće cjepivo najefikasnije štititi populaciju.
- Osim cjepiva, često se govori i o lijeku – je li moguć učinkovit lijek protiv SARS-CoV-2?
– Puno se priča o lijeku poput Remdesivira, što je razvijeno protiv zaraze ebole, no nije djelovalo na ebolu. Drugi antiviralni lijekovi su u fazi razvoja. Osnova za to je poznavanje genetskog koda virusa i istraživanja na staničnim modelima (Vero-E6 stanična linija). Postupak je zaraza stanica Vero, uz tretman s novim spojevima koji sprječavaju širenje virusa u stanicama Vero. Ukoliko se uoči djelovanje antiviralnog spoja, slijedi testiranje na životinjama pa na kraju ljudi. To su višegodišnja istraživanja, izuzetno skupa, milijarde dolara su potrebne za razvoj.
- Možete li znanstveno ‘demistificirati’ mišljenja koja se i dalje mogu čuti da se radi ‘malo jačoj gripi’ i objasniti u čemu je specifičnost i opasnost ovog virusa, dok se spekulira o mogućnostima zaraze i nakon što se bolest preboli, odnosno kako djeluje na određene dobne i druge skupine stanovništva i slično?
– Sigurno nije malo jača gripa. Razlozi su jos nepoznati zašto neki ljudi umiru, neki ne. Smrtnost je drastično veća nego od gripe. Naime, znanstveno, SARS-CoV-2 je nešto potpuno drugačije od gripe i razara pluća.
Transmembranski ‘spike’ (S) glikoprotein posreduje ulazak virusa u stanice domaćina putem homotrimera koji strše iz površine virusa. S protein uključuje dvije domene – S1 za vezanje na receptor stanice domaćina i S2 za fuziju virusne i stanične membrane. I SARS-CoV-2 i SARS-CoV koriste enzim za konverziju angiotenzina 2 (ACE2) za ulazak u ciljne stanice.
ACE2 se ispoljava u stanicama humanih nosnih epitela i pluća i drugim tkivima. Domena vezivanja receptora (RBD) u S proteinu je najviše varijabilni genski dio u skupini betakoronavirusa, a neka mjesta S proteina mogu biti podvrgnuta pozitivnoj selekciji.
Unatoč obilnoj varijabilnosti SARS-CoV-2, ostaje jedno ključno pitanje – imaju li ove mutacije stvarni funkcionalni utjecaj na patogenost SARS-CoV-2. To je ključno u našem razumijevanju virusnih zaraznih mehanizama i diktira strategiju razvoja lijekova i cjepiva u pripremi za sljedeću fazu pandemije.
