Prečo je dnešný SARS-CoV-2 úspešnejší ako jeho predchodca SARS-1?

Ako môže niečo tak malé a jednoduché ako vírus zabiť človeka? Vírus je v podstate pár desiatok až stoviek kópií proteínov, ktoré obaľujú genóm a niektoré, ako napr. koronavírusy, majú ešte aj lipidickú membránu, ktorá im poskytuje ďalšiu ochranu. Ako niečo takto jednoduché ako vírus vôbec prenikne do vysoko sofistikovaných ľudských buniek? A ako to, že je SARS-CoV-2 tak úspešný vírus? Na túto otázku teraz poskytol odpoveď článok, ktorý pred týždňom vyšiel v Nature (1, odkaz na článok je nižšie).
Keď vírus prvýkrát príde do styku s ľudskou bunkou, musí sa na ňu najprv zakotviť. SARS-1 aj SARS-CoV-2 sa na ľudskú bunku zachytia pomocou tzv. „spike“ proteínu, ktorý je na ich povrchu. Vírus si môžeme predstaviť ako malú guličku, v strede ktorej je ukrytý genóm, a táto gulička má rôzne výstupky – proteíny. Jedným z týchto výstupkov je aj náš spike proteín. Ako ale vírus rozpozná, že ide o ľudskú bunku? Veď by sa mohol prichytiť na čokoľvek a zostať tam navždy a nikdy nikoho nenakaziť. Preto vírus musí rozpoznať niečo, čo je špecifické iba pre ľudské bunky. Niečím takýmto sú napr. rôzne proteíny, ktoré sú prítomné povrchu ľudských buniek. Konkrétne vírus SARS-CoV-2 rozpoznáva proteín nazývaný ACE2 (skratka pre Angiotensin-converting enzyme 2). Tento proteín si môžete predstaviť ako kľučku, ktorú keď vírus nahmatá, tak ju chytí, otočí a otvorí sa mu brána do bunky, v ktorej sa potom namnoží. Každý vírus rozpoznáva iné takéto kľučky. Napr. HIV musí nájsť až dva takéto proteíny a to CD4 (cluster of differentiation 4) a väčšinou CCR5 (chemokine receptor type 5). Iný koronavírus – MERS – zasa rozpoznáva DPP4 (Dipeptidyl Peptidase 4). Rôzne bunky v našom tele majú na sebe rôzne takéto proteíny a aj toto je jeden zo znakov, ktorými sa od seba odlišujú. Tieto proteíny tam ale nie sú na to aby, slúžili ako kľučky na dverách pre vírusy. Naopak, sú pre nás životne dôležité a regulujú napr. krvný tlak, imunitnú odpoveď organizmu, množstvo cukrov v krvi atď. Evolúcia ale zariadila, že vírusy sú schopné rozpoznať tieto životne dôležité proteíny a použiť ich na to, aby sa prichytili na našich bunkách, otočili kľučkou, následne prenikli do domu (bunka) a tam všetku energiu, ktorá je v dome (bunke) využili na tvorbu stoviek až tisícov kópií vírusu. Tie potom bunku roztrhnú a hľadajú kľučky, od ktorých majú kľúč, na bunkách v susedstve tej prvej infikovanej. A tento scenár sa znova opakuje. HIV takto napáda T-bunky, pretože T-bunky sú obalené CD4 a CCR5. T-bunky sú zodpovedné za imunitnú odpoveď organizmu a HIV je týmto spôsobom schopný zničiť náš imunitný systém.
Kľučka (proteín) ACE2, ktorý rozpoznáva SARS1 a SARS-CoV-2, je prítomný na veľmi veľa typoch buniek, vrátane tých, ktoré tvoria naše dýchacie cesty. Takže keď si pretriete rukou nos a touto rukou ste sa predtým dotkli niečoho infikovaného, alebo na vás niekto kýchne a kvapôčky obsahujúce vírus sa vám dostanú do nosa, tak SARS-1 z roku 2003 sa prichytí na kľučku, otvorí si dvere do vášho tela, začne vám ničiť bunky a takto veľmi rýchlo pocítite, že je niečo zle. U pacientov tento vírus napadol horné dýchacie cesty, čo u nich vyvolalo silný kašeľ a hlavne tým sa tento vírus šíril. Ale vďaka tomu, že vírus rýchlo napadol bunky horných dýchacích ciest a pľúc, tieto príznaky nastúpili veľmi rýchlo,. Bolo tak možné týchto jedincov izolovať a takto veľmi účinne zabrániť šíreniu ochorenia. Na druhej strane, dnešný SARS-CoV-2 sa uchytí najprv na bunkách v hrdle, v ktorých keď sa množí, tak nespôsobuje žiadne vážnejšie príznaky. Takáto osoba nie je vôbec symptomatická, prípadne má príznaky bežného prechladnutia – takto napadnutá osoba je ale veľmi efektívnym prenášačom vírusu, keďže nevie, že už je infikovaná. Približne po týždni od prvej infekcie v hrdle sa vírus prenesie do okolia pľúc, kde spôsobí akútny zápal a až v tento moment je väčšina pacientov hospitalizovaných a izolovaných. Takáto izolácia už ale nemá žiadny efekt, keďže celý týždeň predtým táto osoba vírus roznášala.
Keď porovnáme tieto dva vírusy, tak SARS-1 bol pomerne hlúpy – po napadnutí ihneď putoval do pľúc, kde sa rýchlo namnožil, spôsobil zápal a s tým spojené príznaky a až vtedy sa začal šíriť z infikovaného jedinca. Oproti tomu SARS-CoV-2 je omnoho zákernejší a množí sa najprv potichu, aby nevzbudil podozrenie a mohol sa voľne šíriť.

Aké z toho vyplýva ponaučenie pre nás? Na to, aby sme zamedzili stratám na životoch a voľnému šíreniu vírusu nie je dostatočné izolovať iba osoby s príznakmi ochorenia. Musíme sa (do určitej možnej miery) izolovať všetci a správať sa ako potenciálni nosiči ochorenia.

Jedna pozitívna vec je, že keď pacienti prekonali ochorenie, mali v tele protilátky proti SARS-CoV-2, ktoré boli schopné napadnúť a zničiť vírusy. Vedci boli síce schopní detekovať časti vírusov, ale nevedeli dokázať, že medzi týmito časťami bol celý vírus schopný infekcie. Toto ale nie je veľmi prekvapujúce – už od počiatku našej existencie naše telo produkuje protilátky a takto sa bráni voči infekciám. Preto keď bude k dispozícii vakcína, ktorá naštartuje náš imunitný systém, ktorý začne produkovať protilátky proti vírusu SARS-CoV-2, tak tieto protilátky budeme mať v tele už na začiatku infekcie a takto zabránime šíreniu vírusu. Dovtedy ale budeme musieť nájsť cestu ako vybalansovať počet obetí ochorenia COVID-19 a nespôsobiť také ekonomické škody, ktoré by zničili omnoho viac životov.

(1)  https://www.nature.com/articles/s41586-020-2196-x