Pozoruhodná delece ve virovém proteinu ORF7a z Arizony. Kredit: Holland et al. (2020).

Pandemie neustále běží. Další a další lidé onemocní. Někteří se uzdraví a někteří to štěstí nemají. Tentokrát ale poprvé v historii nejsme během opravdové globální pandemie nového patogenu jenom pasivními diváky. Vědci jsou vyzbrojeni pokročilými genetickými a molekulárními metodami, díky nimž sledujeme pandemický virus prakticky na každém kroku.

Efrem Lim. Kredit: Arizona State University.

Zásadním nástrojem v této bitvě je čtení genomů viru SARS-CoV-2. Každá přečtená sekvence se uloží v online databázi EpiCoVTM Database, kterou provozuje nezisková mezinárodní vědecká organizace GISAID. Počátkem května tam bylo více než 16 tisíc přečtených genomů pandemického koronaviru. Ještě před pár lety by něco takového bylo nemyslitelné. Přečtené genomy přitom představují velmi cenný zdroj informací. S jejich pomocí je například možné rekonstruovat šíření viru. Právě díky přečteným genomům koronaviru je jasné, že pochází z jediného zdroje ve Wu-chanu.

Proteiny genomu pandemického koronaviru, Kredit: Zhang Lab / University of Michigan.

Ještě důležitější je, že vědci mohou hlídat evoluci viru. Sledujeme, jak mutuje a jestli se neobjevil nějaký nový kmen viru, který by se lišil průběhem onemocnění. Mnozí mají přitom před očima případ španělské chřipky z roku 1918, kdy se v průběhu pandemie najednou vynořil virulentní kmen, který pozabíjel nejvíce lidí. SARS-CoV-2 prozatím mutuje jen málo, jak to mají koronaviry v povaze. Jeho genom je dokonce stabilnější, než v případě SARS a MERS. A dosavadní mutace neměly žádný podstatný vliv na chování viru. V těchto dnech se ale objevila první mutace, která by to mohla změnit.

Jeden z týmů, které se podílejí na hlídání sekvencí koronaviru, vede Efrem Lim z americké Arizona State University. Čtou genomy SARS-CoV-2 v Arizoně a mimo jiné už například zjistili, že řada raných případů onemocnění v tomto americkém státě má původ v Evropě. Výhodou Limova týmu je, že od ledna letošního roku prováděli průzkum populace v Arizoně, který byl součástí výzkumu chřipky. Když přišla pandemie, tak prostě jenom plynule přešli na výzkum koronaviru. Z průzkumu chřipky jim ale zbylo 382 výtěrů z nosu, pocházejících z období mezi letošním lednem a březnem, v nichž neobjevili chřipku. Když už tyto vzorky měli, tak je otestovali na přítomnost pandemického patogenu.

V Arizoně se první známý případ covidu objevil už 26. ledna a byl teprve třetí v pořadí v celých USA. Přesto Limův tým detekoval jen pět vzorků s covidem, přičemž všechny pocházely až z období mezi 16. a 18. březnem. Pozitivních vzorků bylo tedy jen 1,31 %, a to byly nejspíš odebírány od nemocných lidí. Z těchto pěti detekovaných infekcí badatelé u třech z nich přečetli genom. A v sekvenci označené AZ-ASU2923 je čekalo překvapení.

Lim a spol. objevili první zajímavou mutaci pandemického koronaviru, která by mohla ovlivnit jeho virulenci. Je to delece, čili vystřižení úseku sekvence RNA o délce 81 nukleotidů, který odpovídá 27 aminokyselinám. K této deleci a ztrátě 27 aminokyselin přitom došlo v proteinu koronaviru, který nese označení ORF7a. Tuto deleci, ani žádnou podobnou v proteinu ORF7a přitom ještě nikdo v této pandemii nepozoroval. Jediný obdobný případ je známý ze Singapuru, kde v březnu u celkem osmi pacientů detekovali virus s ještě podstatně větší delecí 382 nukleotidů, která postihla virový protein ORF8. Viry s touto delecí tehdy zřejmě v omezené míře cirkulovaly mezi lidmi asi měsíc, a pak vymizely, bohužel.

Arizona State University, logo.

Co je zač ORF7a a co znamená delece v jeho sekvenci? Virus, to je jenom zlá zpráva v úhledném proteinovém balíčku. Proteinů mívají jenom pár, ale můžeme si být jistí, že to obvykle jsou dobře vyladěné nástroje, které viru usnadňují šíření zlé zprávy populacemi hostitelů. Mnohé z nich jsou proteinové faktory, které manipulují imunitní systém hostitele a provádějí diverzi v infikovaných buňkách. Koronaviry mají velký genom a je plný těchto zlých hraček. To je mimochodem důvod, proč musíme být ohledně imunity s pandemickým patogenem tak opatrní.

Funkce a triky těchto virových proteinů obecně nejsou příliš známé. U proteinu ORF7a pandemického koronaviru máme výhodu v tom, že je velmi podobný proteinu ORF7a/X4 původce SARS. Jde o zbraň proti imunitnímu systému. Podle všeho protein ORF7a vyřazuje lidský restrikční faktor BST-2/Tetherin, což je jeden z obranných systémů, které mají lidské buňky proti virům. Funguje jako past na virové částice a zřejmě i jako virový detektor. Protein ORF7a zřejmě také spouští apoptózu, čili buněčnou smrt. Koronavirus tím pádem dovede zlikvidovat buňky, když se mu to hodí.

Detekce této mutace, která zasáhla protein ORF7a, okamžitě upoutala velkou pozornost. Důvodem je především to, že do jisté míry odpovídá deleci, která se objevila u původce SARS v průběhu tehdejší epidemie. Vědci tehdy mohli sledovat, byť s mnohem méně pokročilou výbavou, že koronavirus infekce SARS v pozdějších fázích epidemie ve svém genomu hromadil mutace, které virus kupodivu neposilují, nýbrž oslabují. Jednou z nejvýznamnějších byla právě delece podobná deleci v proteinu ORF7a pandemického patogenu. Experti jsou přesvědčeni, že pro virus je vlastně výhodné nebýt až takovým zabijákem. Zájmem viru totiž rozhodně není povraždit co nejvíce lidí, ale co nejvíce rozšířit svoji zlou zprávu. To se nejlépe dělá nenápadně, bez příznaků. Právě tato povaha virů je zároveň jedním z argumentů proti používání virů jako biologické zbraně. Mutování viru není příliš možné odhadnout a chování takové zbraně je proto nevypočitatelné a tudíž nepraktické.

Limův tým teď objevenou deleci pandemického viru intenzivně studuje. Zkoumají, jak se vlastně projevuje na chování virů a jestli je skutečně oslabuje. Velmi pravděpodobně ale ano, protein ORF7a je určitě jedním z virulentních faktorů viru, který usnadňuje jeho replikaci a šíření. Tento vývoj experti předvídali a toužebně jej očekávali. Evoluce viru by v tomto případě měla být naším spojencem. Zdá se, že pandemický koronavirus má tendenci šlapat na brzdu, což by bylo skvělé. Doufejme, že nejde o další výjimku, ale o začátek příznivého trendu, který nám pomůže vybřednout z této šlamastyky.

Literatura

Arizona State University 4. 5. 2020.

Journal of Virology online 1. 5. 2020.