Як мутує вірус COVID-19 та на що здатна вакцина?

Віруси – найдавніша форма життя на Землі. Це фрагменти ДНК чи РНК у ліпідній та білковій капсулі. Щоб розмножуватися, вони потребують клітину-господаря, яку інфікують та в якій розмножуються, а потім покидають. 

З’явилися віруси ще 3,5 млрд років. Тому вони постійно еволюціонують та вже сотні мільйонів років заражають вищі організми від перших молюсків та динозаврів до сучасних видів.

У 1960-ті вірусологи отримали зображення нового класу РНК-вірусів, на яких вірусна частинка була оточена незвичайним "промінням", що нагадувало сонячну корону. Вони отримали назву коронавіруси. Пізніше з’ясувалося, що віруси цієї групи викликають багато захворювань у птахів та ссавців, у тому числі й в людей. 

Дослідження показують, що усі відомі на сьогодні коронавіруси мали найближчого спільного предка близько 10 тис. років тому. Вид Homo Sapiens став свідком стрімкої еволюції коронавірусів.

Декілька разів протягом останніх десятиріч вони атакували людство спалахами вірусних пневмоній SARS та MERS. Ці віруси розповсюджувались повільніше, ніж COVID-19, а також ці спалахи були вчасно виявлені, тому їх вдалось вчасно приборкати. 

В кінці 2019-го новий штам коронавірусу SARS-CoV-2 почав розповсюджуватися та не зустрічав жодного спротиву, тому не потребував від вірусу еволюційних зусиль.

Він інфікував, розмножувався та покидав організм свого господаря, часто залишаючи його з букетом симптомів, які ми спостерігаємо як коронавірусну хворобу.

Еволюційний тиск на вірус, наприклад, створюють обмежувальні заходи, такі як носіння масок та дистанціювання. За відсутності тиску вірус копіюється без суттєвих змін.

Випадкові мутації вірусу, які постійно виникають всередині людської клітини, розчинялися в мільярдах копій вірусу дикого типу, тобто ще немутованої версії вірусу, та не змінювали клінічної картини COVID-19.

Ситуація кардинально змінилася тоді, коли в лікарнях з'явилася достатня кількість пацієнтів з COVID-19. Їхня імунна система не могла позбутися вірусу природним шляхом, але системна терапія не давала померти.

Під час хвороби в пацієнтів могли з'явитися та закріпитися мутантні версії SARS-CoV-2, які довше залишалися непомітними для імунітету та мали можливість створювати більшу кількість власних копій.

Адже основна мета вірусу – проникнути в клітину та "змусити" її робити копію самого себе. Ці копії-нащадки досягають нового господаря, і процес продовжується.

Може закріпитися форма коронавірусу, яка здатна більш ефективно проникати в організм тоді, коли концентрація вірусних частинок є занизькою для передачі немутованого типу вірусу. Більш "липкий" мутант отримує еволюційну перевагу – ефективніше передається – тому швидко замінить звичайний штам. 

Критично важливо якомога швидше зупинити вірус та не допускати його подальших еволюційних експериментів.

Основним механізмом для цього є вакцинація. Та чи буде вакцина ефективною проти мутацій вірусу? З’ясуємо, де мутує вірус та як працює вакцина.

Де мутує вірус? 

На поверхні вірусу є 3 білки та 1 всередині. Основну роль в механізмі проникнення в клітину людини відіграє білок Spike (шип), або S-білок.

Це "промінь" на поверхні вірусу, через який він і отримав свою назву. S-білок зв'язується з рецептором на поверхні клітини людини й "втягує" вірусну частинку всередину.

Не дивно, що зараз усі відомі клінічно охарактеризовані штами вірусу мають мутації саме в цьому білку. 

Що робить вакцина?

Усі наявні вакцини передають клітинам людського організму генетичний матеріал, своєрідну схему-креслення для створення фрагменту моделі цього білка.

Після того, як цей штучний та безпечний фрагмент з’являється в організмі, імунна система виробляє антитіла – зліпки фрагменту S-білка – та зберігає їх, щоб швидко реагувати на появу вже реального вірусу.  

Антитіла створюються для немутованої версії поверхні білка. Але є причини сподіватися, що вакцина збереже свою активність і зможе впізнати й мутантні версії.

Останні клінічні дослідження підтверджують цю гіпотезу. І векторна вакцина від AstraZeneca, і вакцини на основі матричної РНК від Pfizer/Bio-n-Tech та Moderna демонструють достатній захист від зараження мутованими варіантами COVID-19. 

Мутантні варіанти дійсно знижують рівень захисту. Згідно з останніми даними, ефективність вакцини AstraZeneca падає з 80% до 66% у випадку "британського" варіанту вірусу та до 60% у випадку "індійського".

Щодо Pfizer, то з 95% до 92%–88% відповідно. Також, дослідження виявили, що у випадку з мутантними варіантами, особливо знижується ефективність після однієї тільки першої дози, тому дуже важливою є повна, та своєчасна вакцинація обома дозами вакцини.

Слід зазначити, що не зважаючи на певне зниження в ефективності, усі наявні вакцини демонструють високий рівень ефективності проти тяжкого перебігу хвороби. 

Щоб запобігти появі штаму, який об'єднає критичну кількість небезпечних мутацій, або буде мати нові, навіть більш небезпечні мутації, ми маємо вакцинуватися якомога швидше.  

Якщо це все ж таки станеться, технологія вакцин на основі мРНК дозволяє досить швидко виробляти "бустерні" версії, тобто версії вакцин з захистом від мутованих штамів для додаткових щеплень в майбутньому.

У випадку з поліомієлітом чи правцем через кілька років роблять бустерну дозу тієї самої вакцини. Але новітня мРНК технологія дозволяє не просто повторити стимул, а й змусити імунну систему адаптуватися саме під певну мутацію. 

Але зараз ми ще маємо шанс запобігти новим появам таких мутантів, зупинити циркулювання та еволюцію коронавірусу в наших організмах та забути про пандемію як про поганий сон, завдяки простому, безпечному та й найефективнішому методу – вакцинації.

Автор професійно не має будь-якого відношення до розробки, виробництва чи комерціалізації жодного типу вакцин.

Цей матеріал підготовлений в рамках проєкту "Науковий метод", що реалізується організацією INSCIENCE, яка популяризує науку та підвищує її цінність для суспільства, бізнесу, держави, за підтримки Міжнародного фонду "Відродження".

Федір Боховчук, PhD з біохімії, дослідник у біотехнологічній компанії в Швейцарії, cпеціально для УП.Життя

Публікації в рубриці "Погляд" не є редакційними статтями і відображають винятково точку зору автора.

Титульна світлина Cebas1/Depositphotos

Вас також може зацікавити:

4 важливі речі, які варто знати про ефективність вакцини від COVID-19

Штам COVID-19 "Дельта": нові симптоми, небезпечність та ефективність вакцин

Кому не можна робити щеплення проти COVID-19? Перелік протипоказань

Хочете дізнатися більше здоров'я та здоровий спосіб життя? Долучайтеся до групи Мамо, я у шапці! у Telegram та Facebook.