Vīrusi met izaicinājumu cilvēcei (26)

Jāsāk ar to, ka Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra pētnieki līdztekus ar citiem pasaules zinātniekiem ir iesaistījušies jaunā koronavīrusa vakcīnas izstrādē. Konkurence ir milzīga, un darbs notiek lielā tempā. Ikdienā centra laboratorijā notiek bakteriofāgu -  vīrusu, kas vairojas tikai baktēriju šūnās, - izpēte un to apvalku izmantošana vakcīnu radīšanai. 

Ko mēs zinām par vīrusiem - kā tie radušies un vai var teikt, ka tā ir dzīvības forma?

Kā radušies, neviens īsti nevar atbildēt - teorijas ir vairākas, piemēram, ka šūnas regresijas ceļā atmeta vairākas komponentes, kļūstot par vīrusiem. Domāju, ka tā nav pareiza teorija. Otra: šūnu komponentes ieguva papildu īpašības un pārvērtās par vīrusiem. Vēl ir koevolūcijas teorija, kas saka, ka vīrusi ir bijuši vienmēr - kopš radusies dzīvība. Ar dzīvību mēs klasiski saprotam šūnas.

Daudzi pētnieki vīrusus uzskata par nedzīviem, bet es uzskatu, ka tie ir dzīvi, jo pati galvenā dzīvības pazīme ir spēja vairoties.

Jā, vīrusi nevar pastāvēt ārpus šūnām, bet šūnās tie spēj vairoties, mainīties, turklāt tie sastāv no tiem pašiem “ķieģelīšiem”, no kā viss pārējais dzīvais. Piemēram, jebkurai dzīvības formai ir genoms – molekula, kura satur informācijas kodu. Cilvēka šūnas genoms sastāv no DNS (dezoksiribonukleīnskābes), bet vīrusam var būt arī citi koda paveidi – dažādas DNS vai RNS (ribonukleīnskābe), tomēr princips ir tāds pats.  Tālāk vīrusa genoms tiek izmantots, lai iegūtu proteīnus, kas veic svarīgākās dzīvības funkcijas, tostarp pavairo genomu ievietošanai jaunajās vīrusu daļiņās. Lai aizsargātu genomu, vīrusi to “ieģērbj” proteīna apvalkā. Tātad no uzbūves viedokļa visu vīrusu kopīga pazīme ir genoms proteīna apvalkā. Papildus tam dažiem vīrusiem ir vēl viens apvalks, kuru tas ir aizguvis no šūnām, kurās tas vairojas. 

Vīrusi ir vieni no senākajām dzīvības formām?

Jā, ļoti seni. Runājot par evolūciju, ja sakām, ka dzīvas ir tikai šūnas, tad jāsaprot, ka tās nevarēja rasties pēkšņi no nekā – bija jābūt kaut kam vēl pirms tam. Visai populāra ir teorija, ka šis “kaut kas” bija jau pieminētā RNS, kura spēja kalpot gan kā informācijas kods, gan arī pati sevi pavairot. Iespējams, ka no RNS vēlāk radās  gan sarežģītākas dzīvības formas, gan vīrusi. 

Tad jau vīrusi tieši saistīti ar dzīvības rašanos uz planētas.

Jā, ļoti iespējams, ka pašas pirmās vīrusiem līdzīgās struktūras radās vēl pirms šūnām.  Tomēr nav pamata uzskatīt, ka visiem vīrusiem ir viena un tā pati izcelsme - daļa vīrusu varēja rasties vēlāk.

Vai varam aptvert vīrusu daudzskaitlību? Lūk, ūdens glāze. Vai tā mudž no vīrusiem?

Šaubu nav. Protams, tas atkarīgs, no kurienes nāk ūdens. Es  tikko padzēros, un arī mutē ir vīrusi.

Cik vīrusu mēs katru brīdi nēsājam?

Ja pieskaitām visus bakteriofāgus - vīrusus, kas inficē tikai baktērijas, un baktēriju kuņģa zarnu traktā ir ļoti daudz, tad vidēji katra cilvēka organismā varētu būt kādi 400 triljoni  (400 000 000 000 000) vīrusu. Papildus tam, kādi 8% no cilvēka genoma sastāv no seniem vīrusu genomu fragmentiem, kuri tur nonākuši mūsu senču dzīves laikos. Bet nevajag iedomāties, ka visi vīrusi ir bīstami un izraisa saslimšanas. 

Lielākā daļa miermīlīgi sadzīvo ar augiem, dzīvniekiem, cilvēkiem? 

Vīrusa mērķis nav nogalināt, bet tāpat kā jebkurai dzīvības formai - pavairot sevi, radīt aizvien vairāk jaunu vīrusu. Ja cilvēks uzreiz saslimst un nomirst, vīrusam ir grūti izplatīties tālāk. Cita lieta, ja cilvēks ar vieglām iesnām staigā apkārt un inficē visus pārējos.

Vai tas nozīmē, ka ir “gudrāki” vīrusi un ne visai labi stratēģi?

Es teiktu, ka vīrusu izdzīvošanas stratēģijas ir ļoti dažādas. Piemēram, tie, kuriem ir RNS kods, strauji mainās un līdz ar to ātri pielāgojas jauniem apstākļiem. Daži DNS vīrusi savukārt ir ļoti sarežģīti un tādējādi pieveic šūnas. Jebkuram šūnu veidam ir kāds vīruss. Kopējais pasaulē esošo vīrusu skaits ir lielāks par visu šūnu skaitu. Pēc aptuveniem aprēķiniem pasaulē varētu būt ap 10³¹ (10 ar 31 nullēm) vīrusu.

Kā rodas jauni vīrusi? 

Nav jau tā, ka tie rastos pilnīgi no jauna. Jebkurš “jauns” vīruss patiesībā ir eksistējis jau sen, bet tad evolucionējis, pārveidojies un, piemēram, ieguvis spēju inficēt jaunu organismu. Vīrusam replicējot genomu jaunajā kopijā, rodas kļūdas.

Tādā pašā veidā evolucionē jebkurš organisms, arī cilvēka.

Mūsu ģenētiskajā informācijā katru reizi, kad to pavairojam, rodas pavisam neliela daļa kļūdu - mutācijas. Liela daļa mutāciju neko labu organismam nedara vai ir neitrālas, bet ir arī tādas mutācijas, kas palīdz labāk pielāgoties apkārtējai videi.  Atšķirība tāda, ka vīrusiem šis process notiek daudz ātrāk. 

Vai vīrusu “domāšanu” varam atšifrēt? 

Daudzi vīrusi ir detalizēti izpētīti, ir zināms tieši kādā veidā tie iekļūst šūnās, kādi tie izskatās  un kā pavairo savu ģenētisko materiālu.

Vai var būt, ka vīruss miljons gadu dzīvo, nevienam nenodarot postu, un te pēkšņi mutē par nāvējošu? 

Tieši tā arī notiek. Piemērs ir jaunais koronavīruss. Līdzīgi vīrusi ir zināmi, daudzi no tiem inficē dažādus dzīvniekus.

Dažkārt pietiek vīrusam nedaudz pamainīties un tas jau spēj efektīvi inficēt citu sugu – piemēram, cilvēkus.

Jaunais koronavīruss SARS-CoV-2 smagāk skar gados vecus cilvēkus, bet savulaik spāņu gripa nogalināja tieši jaunus, spēcīgus cilvēkus. Kā tas skaidrojams?

Veciem cilvēkiem imūnsistēma ir vājāka, tāpēc nespēj tik efektīvi cīnīties ar patogēniem, un šajā gadījumā tas ir ļoti izteikti. Ja nu kaut kas pozitīvs ir saistībā ar jauno vīrusu, tad tas, ka vīruss nav nāvējošs bērniem. Tāpat cilvēkiem līdz 60 gadu vecumam  nav īpaša pamata uztraukumam. Spāņu gripa bija izņēmums. Vairāk nekā 90% no mirušajiem toreiz bija jaunāki par 65 gadiem, turklāt puse bija vecuma grupā no 20 līdz 40 gadiem. Viens no skaidrojumiem ir tāds, ka vecākajai paaudzei bija izveidojusies daļēja imunitāte iepriekšējās 1889.-1890. gada pandēmijas laikā. Tomēr, visticamāk, tas nebija īstais iemesls, jo 1889.-1890. gada pandēmiju izraisīja cits gripas vīrusa tips. Modernāks un ticamāks skaidrojums ir, ka spāņu gripa jaunos un veselīgos organismos izraisīja tā dēvēto citokīnu vētru. "Citokīnu vētra" ir pārmērīgas imūnās atbildes ierosināšana, kura var kļūt letāla pašam organismam. Savukārt maziem bērniem un veciem cilvēkiem ar vājāku imūnsistēmu "citokīnu vētra" neizveidojās, tāpēc viņi izdzīvoja.

Pastāstiet vairāk par koronavīrusiem! 

Koronavīrusi nav jauni - ar tiem ir pilna pasaule. Daži no parastajiem iesnu vīrusiem arī ir koronavīrusi. Esmu pārliecināts, ka lielākā daļa no mums ir pārslimojuši iesnas, ko izraisījis kāds koronavīruss. Tomēr tagad ir radies bīstams koronavīruss, kas cēlies no dzīvniekiem. Ir zināms, ka tā pamata rezervuārs ir sikspārņi, jo šajos dzīvniekos ir atrasti ļoti līdzīgi vīrusi.

Tiesa gan, koronavīrusi līdz cilvēkiem nav nonākuši tieši, bet pastarpināti, caur dzīvniekiem.

Koronavīrusa, kas 2002. gadā izraisīja SARS (smags akūtais respiratorais sindroms) starpsaimnieki bija kaķveidīgi dzīvnieki - civetas, ko daži ķīnieši lieto uzturā kā delikatesi. 2011. gadā Saūda Arābijā parādījās nāvīgi bīstamais, bet mazāk infekciozais MERS (Tuvo Austrumu respiratorais sindroms), kura starpsaimnieks ir kamielis.

Tika pieļauts, ka jaunais koronavīruss cēlies no indīgām čūskām.

Čūskas diezgan droši nav jaunā koronavīrusa starpsaimnieki. Starpsaimnieks pagaidām vēl nav līdz galam noskaidrots, bet tas varētu būt pangolīns – zvīņains zīdītājdzīvnieks. Ķīnieši šo dzīvnieku zvīņas izmanto tradicionālajā medicīnā. Parasti zoonotiskie - dzīvnieku izcelsmes - vīrusi ne visai labi izplatās starp cilvēkiem, jo vīruss ir pieradis pie noteikta organisma, bet šajā gadījumā ir citādi. Ir radusies ļoti lipīga infekcija, un situācija ir nopietna. Jaunais koronavīruss izplatās pa gaisu pilienu veidā, un šis ceļš ir visbīstamākais. Ja, vienkārši ejot pa ielu, ar daudziem citiem vīrusiem inficēties nevar, tad ar šo var. Pretimnākošais inficētais cilvēks nošķaudās, un vīruss ceļo pa gaisu vairāku metru attālumā. Atliek to ieelpot un viss… 

Vai ir iespējams, ka jaunais vīruss varētu mutēt un kļūt bīstamāks nekā šobrīd? 

Saskaņā ar dažiem pētījumiem, koronavīrusu mutācijas ātrums nav tik liels kā daudziem citiem RNS vīrusiem.

Tomēr risks, ka koronavīruss varētu mainīties un kļūt bīstamāks, pastāv. 

Vai ir idejas, kā to apturēt?

Šobrīd klīnikā tiek izmēģināti vairāki preparāti, un drīz ir jābūt pirmajiem rezultātiem.  

Tas notiek milzu tempā! 

Ir runa par preparātiem, kas izstrādāti pret citām slimībām, bet varētu apturēt arī šo. Ir tāds preparāts “Remdesivir”, aktīvs pret citiem koronavīrusiem. Sākotnēji tas tika radīts, lai cīnītos pret ebolu, bet izrādījās, ka ietekmē vairākus koronavīrusus. 

Vai varat prognozēt, vai un kad tiks radīta vakcīna pret koronavīrusu SARS-2?

Ir grūti prognozēt termiņus, bet neizslēdzu, ka samērā drīz vakcīna būs.

Ar vārdu “drīz” es domāju pāris gadus.

Normālos apstākļos cilvēku vakcīnu izstrādes process ir ļoti ilgs – desmit līdz piecpadsmit gadi no sākšanas brīža, jo vakcīnām ir jāiziet daudzi pārbaudes etapi. Ar veterinārajām vakcīnām ir daudz vienkāršāk. Vakcīnas pret citiem koronavīrusiem ir, bet tikai dzīvniekiem - mājas mīluļiem, govīm, cūkām. Pat vistām ir! Tādējādi pilnīgi noteikti ir iespējams radīt vakcīnu arī cilvēkiem. Cita lieta, ka tad, kad tā vakcīna būs radīta, diez vai pēc tās būs liels pieprasījums, jo, visticamāk, pandēmija jau sen būs beigusies.

Bet arī pret SARS un MERS nav vakcīnu, lai gan kopš slimību uzliesmojuma pagājis krietns laiks.

SARS infekcija ātri noplaka, tāpēc nebija pieprasījuma pēc vakcīnas, bet daudzi MERS vakcīnu kandidāti joprojām ir izstrādes procesā. 

Kur paliek nāvējošie vīrusi, vai tie var uzliesmot no jauna?

Mums izstrādājas imunitāte pret tiem, bet parasti ne uz visu mūžu. Ir iespējams, ka pēc laika tie atgriezīsies.

Kurš vīruss varētu atgriezties?

Es negribētu prognozēt, tomēr viss ir iespējams. Piemēram, pret baku vīrusu nevakcinē, jo uzskata, ka tas ir likvidēts.

Kura pasaules vēsturē ir bijusi lielākā uzvara pār vīrusiem?

Pār bakām un poliomielītu.

Kā vīrusu izplatību ietekmē klimata izmaiņas un globalizācija? 

Globalizācija noteikti ietekmē, jo tagad vīrusi var ceļot lidmašīnā - agrāk tie izplatījās daudz lēnāk. Par klimata izmaiņām… Pilnīgi noteikti ir tādi vīrusi, kuri dažādu iemeslu pēc  biežāk sastopami tropos. Piemēram, Denges drudzis pie mums nav sastopams, jo to pārnēsā odu suga, kura pie mums nedzīvo. Bet, ja kļūtu jūtami siltāks, varbūt tie odi kopā ar vīrusu varētu sākt ciemoties arī pie mums. Man dažreiz jautā, vai, iestājoties siltākam laikam, jaunais koronavīruss pazudīs? Patiesībā to neviens nezina. Iespējams, ka jā, jo aukstā laikā imūnsistēma ir novājināta. Ir pierādīts, ka arī gripas vīruss vasarā apkārtējā vidē ilgi nevar izdzīvot. Bet šis vīruss nav nekādā veidā radniecīgs gripas vīrusam, lai arī simptomi ir līdzīgi. Tajā pašā laikā, koronavīruss izplatās Singapūrā un tur nav vēss klimats. 

Singapūra ir viena no valstīm, kas veiksmīgi tiek galā ar jauno infekcijas slimību.

Jā, tur saslimstība samazinās, bet par Itāliju nav vērts runāt…

Par Itāliju vairs nav vērts runāt?

Tur saslimšanas gadījumu ir ārkārtīgi daudz, un man tas liekas satraucoši - ja paskatāmies uz cipariem, redzam, ka pēdējās 24 stundās Itālijā no “Covid 19" nomira 160 cilvēki - tas ir ļoti daudz. Saskaņā ar statistikas datiem, Itālijā katru dienu dažādu iemeslu dēļ nomirst 1500 cilvēki, iznāk, ka no koronavīrusa izraisītās saslimšanas mirst vairāk par desmito daļu. Tas ir ārkārtīgi daudz! Te gan jāņem vērā, ka absolūti lielākā daļa no mirušajiem Itālijā ir veci cilvēki virs 70 gadiem, kurus šī slimība apdraud visvairāk. Un tieši Itālijā procentuāli ir ļoti daudz vecu cilvēku.

Eiropā vēl tikai gaidāms koronavīrusa uzliesmojums?

Jā, tas ir ļoti iespējams, un tā ir problēma. Jaunus, veselīgus cilvēkus vīruss tik daudz neskar, bet Eiropas valstīs ir liels procents vecu cilvēku, diabēta slimnieku, cilvēku ar sirds un asinsvadu slimībām, un viņiem riska faktors ir augsts.

Kāpēc vīrusi, kas apdraud cilvēci, savu postošo ceļu biežāk sāk no Ķīnas, Āfrikas?

Ne visu, bet daudzu izcelsme ir Ķīnā un Dienvidaustrumāzijā.

Viens iespējamais iemesls saistīts ar iedzīvotāju blīvumu, otrs - iedzīvotāju paradumiem lietot uzturā kaut ko eksotisku.

Pie mums neviens civetkaķus neēd. Tas, protams, nenozīmē, ka citur vīrusi nerodas. Viens no iesnu koronavīrusiem pirmo reizi parādījās Holandē 2005.gadā.   

Vai vīrusu mutācijas veidojas tikai pavairošanās procesā vai arī citu organismā esošu vīrusu klātbūtnē?

Dažreiz vīrusa genomā var saskatīt, ka notikusi informācijas apmaiņa ar kādu citu vīrusu.  Piemēram, dažos iesnu koronavīrusos (bet ne jaunajā SARS-CoV-2) ir sastopams proteīns, kas attāli līdzinās vienam no gripas vīrusa proteīniem. Savukārt pašiem gripas vīrusiem genoms ir fragmentēts un, ja cilvēks saslimst ar diviem gripas vīrusiem vienlaicīgi, to genomu fragmenti var savstarpēji apmainīties un tādējādi rodas jauns vīruss.

Vai vīrusus var pētīt bezgalīgi, līdzīgi kā objektus Visumā?

Tāpat kā atomu skaits, arī vīrusu skaits ir galīgs, bet jautājums, vai mēs spējam pētīt vīrusus tikpat ātri, kā tie mainās.

Nav nekādu cerību, ka tuvākajā laikā mēs varētu izpētīt visu, kas attiecas uz vīrusiem.

Kādas tehnoloģijas palīdz saskatīt vīrusus? 

Parastajā mikroskopā var redzēt tikai dažus lielākos vīrusus. Elektronmikroskopā var saskatīt jebkuru vīrusu, bet mūs interesē augsta izšķirtspēja, kas ļauj saskatīt  individuālos atomus vīrusā. Tad ir nepieciešama krio-elektronmikroskopija, kurā izmanto sasaldētus paraugus. Krio-elektronu mikroskopi maksā vairākus miljonus, mūsu rīcībā tādu iekārtu pagaidām nav, bet mēs vedam paraugus uz Čehiju un analizējam tur. Vēl mēs lietojam kristalogrāfijas metodi: tad vispirms no vīrusiem jāizaudzē kristāli. Kristālus mēs apstarojam ar rentgenstariem un iegūstam tā saucamos difrakcijas attēlus, no kuriem tālāk var aprēķināt vīrusu struktūru. 

Vīrusi mēdz būt skaisti?

Morfoloģiski tie var būt diezgan atšķirīgi. Daži izskatās pēc nūjiņām vai pavedieniem, citiem ir daudzskaldņa ikosaedra forma, vēl citi ir neregulāras formas. Daudziem baktēriju vīrusiem (bakteriofāgiem) ir samērā komplicēts izskats – izstiepta, ikosaedriska “galva” un cilindriskas formas “aste”, pie kuras piestiprinātas kājiņām līdzīgas šķiedru struktūras. Daudzu vīrusu ārējo apvalku veido no šūnas aizgūta membrāna, kurā vīruss ievieto savus proteīnus. Tā notiek arī koronavīrusiem, kuru membrānā ir ievietoti proteīni, kuru forma līdzinās sēnēm. Elektronu mikroskopā izskatās, ka vīrusus ietver kaut kas līdzīgs vainagam jeb koronai, – no tā ir cēlies vīrusu nosaukums. Shematiskos attēlos vīrusus bieži zīmē krāsainus, bet to dara tikai tāpēc, lai labāk ilustrētu vīrusa sastāvdaļas – īstenībā vīrusi nav krāsaini.