Od početka pandemije, ne prestaje se pričati o virusima. Ta riječ postala nam je prava noćna mora, a jedino što čekamo je dan kada će se ta pošast koju zovemo koronavirus maknuti s lica zemlje, a naši se životi vratiti u normalu. Hoće li virus nestati jer će ga "ubiti" znanost, ili će naposljetku on ubiti sam sebe? Od dolaska omikrona, upravo se ta pitanja u posljednje vrijeme sve češće postavljaju.
Kako uopće žive virusi i kako nastaju? Zašto i kada virusi mutiraju? Odgovore na ta pitanja potražili smo na Institutu Ruđer Bošković kod Dragomire Majhen.
Dr.sc.Majhen doktorirala je molekularnu biologiju i biokemiju, a trenutno je zaposlena kao viša znanstvena suradnica na Institutu Ruđer Bošković u Zagrebu. Njezin znanstveni interes usmjeren je na istraživanje temeljnog mehanizma infekcije adenovirusnim vektorima s ciljem prijenosa gena i cijepljenja, kao i razumijevanje veze između unutarstaničnog putovanja adenovirusa i poticanja urođenog imunosnog odgovora.
"Peter Medawar, dobitnik Nobelove nagrade za fiziologiju i medicinu, rekao je da je virus loša vijest zamotana u protein. Upravo to i je virus. Zbirka genetičkog materijala koji može biti DNA ili RNA, okružena proteinskim omotačem", kaže nam na početku Dragomira Majhen.
"Virusi se ne mogu umnažati izvan stanice te često za njih kažemo da su na granici živog i neživog jer imaju obilježja i žive i nežive prirode. Da bi inficirali stanicu virusi moraju na njoj pronaći svoj receptor odnosno molekulu na koju će se vezati i zahvaljujući tom vezanju ući u stanicu. Receptor možemo zamisliti kao vrata koja virus koristi za ulazak u stanicu. Kad se jednom nađe u stanici virus započinje ciklus umnažanja koji može završiti razaranjem inficirane stanice i oslobađanjem novo nastalih vriusa koji onda mogu inficirati druge stanice", pojašnjava Majhen.
Mutacije mogu biti pogubne za virus
Neki virusi ne uzrokuju smrt stanice već se iz nje oslobađaju takozvanim pupanjem pri čemu inficirana stanica ostaje živa i nastavlja proizvoditi viruse, dodaje. Za umnažanje virus koristi procese koje koristi i sama stanica te na taj način prisiljava stanicu da radi za njega.
"Svi virusi kojima genom čini RNA, kao što je to slučaj sa SARS-CoV-2 virusom, mogu stvarati mutacije u svom genomu. Naime, životni ciklus RNA virusa ovisi o enzimu RNA polimerazi koja sintetizira nove RNA molekule i pri tome čini greške. Upravo je to uzrok nastanka mutacija u genomu RNA virusa odnosno novih varijanti", priča nam ova znanstvenica s Ruđera.
S jedne strane, visoka stopa mutacija RNA virusima omogućava adaptabilnost, odnosno prilagodljivost na nove uvjeta što sa gledišta virusa može rezultirati napretkom u njegovoj evoluciji. No mutacije mogu odvesti virus i u drugu stranu odnosno mogu biti pogubne za virus, naglašava Majhen.
"Tako na primjer možemo zamisliti da se u genomu SARS-CoV-2 virusa dogodi mutacija koja će promijeniti vezno mjesto S proteina i to na način da se S protein više ne može vezati na ACE2 receptor na stanicama domaćina. Virus sa takvom mutacijom više se ne bi mogao vezati na stanice i samim time ne bi mogao ući u stanicu, inficirati ju niti se dalje umnažati. Naravno, moguća je mutacija i u nepovoljnom smjeru. Odnosno moguće je da nagomilane mutacije, odnosno promjene u proteinu S, virusu omoguće vezanje za neki novi receptor i na taj način otvore novi put infekcije", kaže Majhen.
Virusi nisu živi
O trenutno aktualnoj varijanti SARS-CoV-2 virusa omikron za sada imamo premalo podataka pa da bi mogli pretpostaviti kakav učinak će ova varijanta imati na tijek epidemije SARS-CoV-2 virusom, kaže Majhen na naše pitanje može li se upravo to dogoditi s novim sojem koronavirusa.
"Ono što znamo je da u usporedbi sa inicijalnim SARS-CoV-2 virusom omikron varijanta ima značajan broj mutacija upravo u proteinu S koji omogućava vezanje na stanice, no još uvijek se ne zna kako te mutacije utječu na tijek infekcije. Visok stupanj mutiranja RNA virusa može također biti prilika za osmišljavanje i razvoj lijekova koji bi možda povećali učestalost mutacija pogubnih za virus. Na taj način bi proces koji je prirodan RNA virusu, mutaciju genoma, mogli iskoristiti u našu korist", govori Majhen.
Strogo govoreći, virusi ne mogu umrijeti, i to iz jednostavnog razloga: zato što uopće nisu živi, odgovara dr.sc. Majhen na naše pitanje mogu li virusi umrijeti.
"Međutim, ima smisla govoriti o tome koliko dugo virusi mogu ostati održivi i sposobni za infekciju. Neki, uključujući virus gripe i HIV, ne mogu preživjeti duže od nekoliko sati izvan organizma domaćina osim ako se ne drže u pažljivo kontroliranim uvjetima. Drugi, kao na primjer smrtonosni virus velikih boginja, lako mogu ostati zarazni godinama. Zanimljivo, neki virusi kao virus herpesa mogu imati stadij latencije, ili pritajenosti, tijekom kojeg postoje u inficiranoj stanici ali ne uzrokuju simptome niti se prenose", kaže.
Često se može čuti da su neki virusi nestali, kao na primjer virus dječje paralize, no to nije istina, dodaje.
"Virus ne nestaje nego ga se zahvaljujući javnozdravstvenim mjerama može staviti pod kontrolu. Upravo to se u slučaju virusa dječje paralize dogodio zahvaljujući cijepljenju protiv tog virusa. Naš imunosni sustav naučio je prepoznati taj virus te na taj način onemogućiti njegovo razmnažanje. Virus nije nestao, ali više nema domaćina u kojem se može umnažati", kaže Dragomira Majhen.
Istraživanje virusnih vektora
Inače, znanstveni tim Dragomire Majhen radi na bazičnoj biologiji adenovirusa tip 26, koji služi kao vektor u J&J Janssen cjepivu.
"Projekt koji trenutno vodim i unutar kojeg se bavimo istraživanjem endocitoze adenovirusa i poticanja urođenog imunosnog odgovora počeo je u siječnju 2020, taman u vrijeme početaka pandemije. U okviru ovog projekta želimo istražiti kako vezanje adenovirusa tip 26 na integrin αvβ3, koji mu služi kao receptor, utječe na njegovo unutarstanično putovanje, a samim time i poticanje imunosnog odgovora. Međutim istraživanje osnovne biologije adenovirusa 26 započela su prije pet godina kada sam po povratku sa poslijedoktorskog usavršavanja u kompaniji Johnson&Johnson u Nizozemskoj na Institutu Ruđer Bošković uspostavila grupu za istraživanje načina na koji adenovirus tip 26 ulazi u stanicu čovjeka", kaže nam.
Vektori na bazi adenovirusa čovjeka imaju translacijsku i komercijalnu vrijednost te se proučavaju kao vektori za prijenos gena i cijepljenje. No što su uopće virusni vektori?
"Znamo da je prirodna zadaća virusa infekcija stanice, odnosno ulazak u stanicu. Znanstvenici su iskoristili tu prirodnu karakteristiku virusa i promijenili ga na način da i dalje može ući u stanicu, ali se u njoj ne može umnažati. Ovako promijenjeni virus zove se virusni vektor i može u stanicu unijeti terapeutski materijal bez da uzrokuje infekciju. Budući da oponašaju prirodnu infekciju rekombinantni adenovirusni vektori su idealni nosioci za isporuku stranih antigena s ciljem poticanja imunosnog odgovora sa zaštitnim razinama protutijela", pojašnjava.
Određivanje endocitoze i mehanizama ranog urođenog imunosnog odgovora potaknutog infekcijom epitelnih stanica s adenovirusom tip 26, bit će vrijedan doprinos za daljnje poboljšanje dizajna ali i proizvodnje vektora na bazi ovog virusa usmjerenih na prijenos gena i cijepljenje.
"Imajući na umu da su trenutno tri vektorska cjepiva protiv Covid-19 razvijena na adenovirusima, cjepivo AstraZenece na adenovirusu čimpanze, a cjepivo kompanije Johnson&Johnson i ruski Sputnik V na bazi upravo adenovirusa tip 26, naša istraživanja dobijaju dodatnu dimenziju. Oba ova projekta, i uspostavni i trenutni istraživački, omogućena su zahvaljujući financiranju od strane Hrvatske zaklade za znanost", zaključuje dr.sc. Dragomira Majhen u razgovoru za Net.hr.
