Sergej Alkhovsky
Doktor biologických vied, vedúci biotechnologického laboratória Virologického ústavu pomenovaného po Národné výskumné centrum D.I. Ivanovského pre epidemiológiu a mikrobiológiu pomenované po N.F. Gamaleya :
Zabijácke vírusy, aktívne vyvinuté v tajných laboratóriách, sú stálou témou špekulácií medzi zástancami konšpiračných teórií. Vírusy sa v laboratóriách skúmali už veľmi dlho a nie je v tom žiadna záhada. PostNauka požiadal virológa Sergeja Alkhovského, aby hovoril o tom, či je možné klonovať vírus alebo ho vytvoriť od začiatku, aké technológie sú na to k dispozícii, ako aj o hrozbách, ktoré vírusy sľubujú ľudstvu.
Biologická zbraň alebo absurdná nehoda?
V roku 2015 vedci z University of North Carolina a Wuhan Institute of Virology oznámili , že umelo vytvorili hybridný variant koronavírusu s kódovým označením SHC014-MA15. Štúdie ukázali, že je schopný infikovať epitel ľudského dýchacieho traktu a tiež spôsobiť zápal pľúc u myší. Niektorí vedci experiment kritizovali, pretože uskutočnené experimenty poskytli veľmi málo na pochopenie vírusov, no zároveň vytvorili potenciálnu hrozbu pre ľudstvo v prípade úniku z laboratória. Iní výskumníci naopak poukázali na to, že takéto experimenty sa vykonávajú neustále a apokalyptické scenáre, ktoré často vzrušujú verejnosť, sa nikdy nerealizovali.
Na tento príbeh by sa s najväčšou pravdepodobnosťou rýchlo zabudlo, nebyť smrteľnej nehody. Koncom roka 2019 sa v čínskom Wu-chane náhle objavilo prepuknutie nového typu koronavírusu SARS-CoV-2 a o niekoľko mesiacov neskôr sa zmenilo na pandémiu. Udalosti sa vyvíjali veľmi rýchlo a na pozadí nedostatku informácií o víruse boli prerastené konšpiračnými teóriami. Mnohí z ich priaznivcov predpokladali, že taká rýchlo sa šíriaca hrozba jednoducho nemôže prirodzene vzniknúť, čo znamená, že vírus je umelý vývoj priamo súvisiaci s SHC014-MA15.
V skutočnosti SARS-CoV-2 nie je nejakým unikátnym javom v prírode. Ide o jeden z mnohých koronavírusov, ktoré už dlhší čas kolujú v ľudskej populácii. Prvýkrát bol jeden z nich, HCoV-B814, identifikovaný už v roku 1965 a odvtedy sa zistilo, že až 15 – 20 % všetkých infekcií z prechladnutia je spôsobených koronavírusmi. Navyše, koronavírusy už preukázali, že sa neobmedzujú len na prechladnutie. SARS-CoV, známy ako SARS, spôsobil lokálne epidémie na Ďalekom východe: celkový počet nakazených ku koncu júla 2003 dosiahol 8096 ľudí, 774 z nich zomrelo. Zatiaľ čo vírus odvtedy už neinfikoval ľudí vo svojom prirodzenom prostredí, respiračný syndróm na Blízkom východe, známy ako MERS a tiež spôsobený koronavírusom, je stále diagnostikovaný až v desiatke prípadov ročne.
Ďalším pilierom vírusových konšpiračných teórií je viera v neuveriteľnú silu modernej vedy, ktorá je schopná neobmedzene manipulovať s genetickým kódom. Pravdou však je, že pri súčasnej úrovni poznania má virológia viac otázok ako odpovedí.
Čo presne vedia vedci o vírusoch?
Vírusy boli objavené pomerne neskoro a baktérie boli dlho považované za jediného možného pôvodcu chorôb. Až v 90-tych rokoch XIX storočia vedci Dmitrij Ivanovskij a Martin Beyerink nezávisle od seba ukázali, že extrakt z chorej rastliny si zachováva svoje infekčné vlastnosti, aj keď sú z neho odstránené všetky baktérie. To priamo naznačovalo prítomnosť nejakého malého infekčného agens, ktorý predtým nebol zistený. Beijerinck ich nazval vírusmi . Ich existencia bola definitívne potvrdená v roku 1939 spolu s prvou fotografiou vírusu, ktorá bola urobená pomocou elektrónového mikroskopu.
Dnes s istotou vieme, že vo svojej najjednoduchšej forme je vírus špeciálne vytvorená nukleová kyselina vo forme RNA alebo DNA a nachádza sa v kapside - proteínovom obale. Vírus nemožno jednoznačne nazvať živým, keďže je schopný fungovať len vtedy, keď je v inom organizme. Keď vírus vstúpi do bunky, infikuje ju, rozbalí sa a začne svoju životne dôležitú činnosť. V bunke je jej RNA alebo DNA rozpoznaná bunkovými ribozómami a s ich pomocou sa spúšťa syntéza vírusových proteínov. Len čo sa syntetizuje dostatok proteínov, vírusová RNA polymeráza (zodpovedná za kopírovanie genómu, teda štruktúry RNA) začne produkovať veľa kópií vírusového genetického materiálu. Kópia RNA je zabalená do kapsidy, opúšťa bunku a ide do inej - a proces sa opakuje od začiatku.
Štruktúry vírusov sú veľmi odlišné. Koronavírusy majú napríklad jednu z „najdlhších“ RNA s genómom 28 000 nukleotidov. Väčšina vírusov sa „vmestí“ do 5-10 tis. Sekvencia nukleotidov každej jednotlivej vzorky vírusu konkrétneho druhu je pridaná k špecifickému genotypu, čo priamo určuje jeho biologické vlastnosti, teda fenotyp, napríklad schopnosť infikovať nielen netopiere, ale aj človeka.
Takéto rozdiely vo vlastnostiach sú výsledkom konštantných mutácií. RNA a DNA vírusov, podobne ako nukleové kyseliny živých organizmov, môžu byť skopírované s chybami. To priamo ovplyvňuje vlastnosti vírusu a robí ho viac-menej prispôsobeným prostrediu. Zároveň je prospešné, aby vírus rýchlo a stabilne infikoval určitý druh živého tvora bez toho, aby spôsobil smrteľnú ujmu na zdraví. Rýchla smrť zvieraťa alebo rastliny znamená, že vírus bude mať menej príležitostí na ďalší prenos, čo znamená, že riziko jeho vyhynutia bude vyššie.
A predsa je SARS-CoV-2 výsledkom medzidruhovej mutácie, ktorá bola mimoriadne úspešná (pre vírus). Vedci preto dnes nespúšťajú oči z vírusov a neustále hľadajú, ktorý z nich môže spustiť nástup novej pandémie.
Kde hľadať vírusy?
Ľudská činnosť je jedným z kľúčových faktorov, ktoré ovplyvňujú mutáciu vírusov. Všetky ľudské vírusy sú bývalé zvieracie vírusy, ktoré v určitom bode zmutovali a získali schopnosť infikovať ľudí. HIV, vírusy hepatitídy, vírusy chrípky – bývalé zoonózy. Tieto prechody vznikajú z neustáleho a nevyhnutného kontaktu medzi ľuďmi, voľne žijúcimi živočíchmi a vírusmi, ktoré ich obývajú, pretože takáto interakcia vytvára evolučné stimuly pre vírusy, aby infikovali ľudí.
V niektorých oblastiach činnosti sú ľudia obzvlášť ohrození, že chytia infekciu od zvierat. V poľnohospodárstve sa neustále musíme potýkať s hlodavcami – stabilným zdrojom hantavírusu, ktorý spôsobuje hemoragickú horúčku s renálnym syndrómom (HFRS). V Rusku sa ročne zistí 10–12 tisíc prípadov tejto závažnej infekcie. Ale okrem tohto hantavírusu a mnohých ďalších žije v prirodzenom rezervoári hlodavcov tucet ďalších typov vírusov. Neexistujú absolútne žiadne záruky, že jedného dňa sa z tejto odrody neobjaví variant, ktorý môže nakaziť ľudí. Presne rovnaká situácia nastala aj v prípade SARS-CoV-2. Podkováre sú prenášačmi veľkého množstva koronavírusov, ktoré sú pre človeka úplne bezpečné... V procese neustálej evolúcie však vždy môže nečakane vzniknúť variant, ktorý nadobudne schopnosť človeka nakaziť. A po infikovaní jednej osoby sa vírus nevyhnutne rozšíri do ľudskej populácie.
V žiadnom prípade nám pokrok nejakým spôsobom neumožňuje brániť sa tomuto procesu. Naopak, často len prispieva k vzniku nových vírusových ochorení. Ľudia čoraz intenzívnejšie prenikajú do tých prírodných oblastí, kde predtým neboli. Príkladom je kliešťová encefalitída. Až do 20. rokov XIX storočia takáto choroba vôbec nepočula. Problémy začali s rozvojom Ďalekého východu a Sibíri: hneď ako tam ľudia začali prichádzať, objavili sa prvé epidémie. Dnes sa musíme dať zaočkovať proti encefalitíde vždy, keď ideme na túru.
Ďalším podobným príkladom je vírus Ebola, ktorý bol prvýkrát objavený v 70. rokoch XX. Nosia ho lietajúce líšky, okrídlené líšky, ktoré boli pre ňu jediným prirodzeným rezervoárom 10-20 tisíc rokov. Keď ľudia rozvíjali územia v blízkosti biotopu kaloňov, vyčistili džungľu a na ich mieste vytvorili plantáže s ovocnými stromami. Kaloni tam lietali za potravou a pre neprirodzený nadbytok potravy sa ich populácie rozrástli do obrovských kŕdľov. To všetko výrazne zvýšilo pravdepodobnosť kontaktu človeka s odpadovými produktmi kaloňov (sliny, krv, výkaly), a teda s vírusom.
Vírusová ekológia takéto hrozby študuje a sleduje . Ide o pokus porozumieť tomu, s čím vo všeobecnosti žijeme, s čím sme v kontakte, a zistiť, aké vírusy môžeme v zásade odhaliť v prírodných rezervoároch, alebo presnejšie pochopiť zákonitosti šírenia vírusov. v závislosti od prírodných a klimatických podmienok oblasti a interakcií zástupcov jej flóry a fauny. Konečným praktickým cieľom je naučiť sa kontrolovať šírenie vírusov.
Jednou z hlavných úloh modernej ekológie vírusov je určiť celkový počet vírusov, ktoré môžu opustiť súčasnú oblasť rozšírenia a dostať sa do ľudskej populácie. Podľa predbežných odhadov môže byť takýchto vírusov až 400-tisíc.
Dnes sú však ľudia od dosiahnutia tohto cieľa dosť ďaleko. Nepoznáme celú škálu vírusov a nechápeme, ako sú usporiadané mechanizmy ich mutácií, vďaka ktorým sa neustále objavujú varianty vírusov so zmenenými vlastnosťami.
Vírusy pod mikroskopom
Ekológia vírusov je v mnohých smeroch „terénna“ disciplína spojená so štúdiom vlastností konkrétneho prostredia. Priame štúdium štruktúry vírusov sa zaoberá ďalším kľúčovým odvetvím virológie - molekulárnou biológiou vírusov. Samotná molekulárna biológia študuje oveľa širší súbor objektov a problémov, no osobitnú úlohu v nej zohráva štúdium vírusov. Vírusy sú veľmi pohodlným modelom na vykonávanie výskumu. V 60. – 70. rokoch 20. storočia to boli bakteriofágy, bakteriálne vírusy, ktoré umožnili objaviť princípy, na ktorých dochádza k replikácii (kopírovaniu) DNA v bunke.
Štúdium rozdielov medzi variantmi toho istého vírusu, mechanizmy prieniku vírusov do bunky, vývoj imunitnej odpovede, to všetko sú relevantné témy pre molekulárnu biológiu vírusov. Táto oblasť je neoddeliteľne spojená s lekárskou virológiou - priamym štúdiom prípadov infekcie vírusmi, vývojom infekcie a jej liečbou.
V skutočnosti sa vedci najviac zaujímajú o genóm vírusov: je to on, kto určuje ich vlastnosti a s nimi aj princípy vplyvu na živé organizmy. Funkciu každého úseku RNA alebo DNA vírusu je možné spoľahlivo určiť porovnaním pôvodnej vzorky vírusu s jeho upravenou verziou. Na tento účel vytvorte molekulárny klon – kópiu vírusu, ktorý sa upraví a následne porovná s originálom.
Pri pohľade na dva veľmi podobné vírusy, z ktorých jeden môže infikovať určitý typ bunky a druhý nie, ako pochopiť, ktoré prvky v štruktúre povrchových proteínov sú za to zodpovedné? Je potrebné porovnávať ich genómy a hľadať v nich rozdiely. Ak sa ukáže, že sa zistí rozdiel v štruktúrach DNA alebo RNA, ktoré kódujú 2 alebo 3 aminokyseliny, potom môžeme s istotou povedať, že práve táto vlastnosť určuje vlastnosti jedného vírusu, ktoré v druhom chýbajú. Napríklad SARS-CoV-2 má mutácie, ktoré sú zodpovedné za schopnosť povrchového S-proteínu („korunnej chrbtice“) viazať sa na bunkový receptor. To mu umožnilo nakaziť ľudí.
Až do roku 2000 bol výskum vážne obmedzený svojimi technickými možnosťami. Museli sme vykonať veľmi rozsiahlu terénnu a laboratórnu prácu, aby sme odhalili pôvodcu akejkoľvek infekcie. Bolo potrebné ísť na expedíciu, zbierať materiály – napríklad získať fragment ľudského tkaniva, pravdepodobne zabitého vírusom. Potom ho pridajte k umelo vytvoreným bunkám a potom izolujte čistú kultúru vírusu bez cudzích prvkov vo vzorke. Nie vždy to bolo možné urobiť rýchlo, pretože bunky nemuseli prejsť infekciou - trvalo viac času, kým sme pochopili podmienky, v ktorých sa infekcia vyskytuje.
Z tohto dôvodu bolo do roku 2000 celkom dobre preštudovaných iba 1 500 až 2 000 vírusov. Teraz sa situácia dramaticky zmenila. Objavili sa technológie úplného sekvenovania genómu (Next-Generation Sequence), ktoré umožnili „čítať“ niekoľko oblastí genómu naraz pomocou špeciálne pripraveného zariadenia (sekvenátora), čo znamená, že sa získali informácie o všetkých genómoch v skúmanej vzorke s vírusmi. . Vďaka tejto technológii môžete preskočiť krok izolácie čistej kultúry vírusu a prejsť priamo k analýze jeho genómu. Teraz vedci sekvenujú napríklad splaškové alebo oceánske vody a dokážu nájsť niekoľko tisíc nových vírusov len v rámci jedného štúdia - a takýchto štúdií sú stovky a tisíce.
Dá sa v laboratóriu vytvoriť nový vírus?
Štúdium a práca s genómami vírusov dnes dosiahli novú úroveň a to do značnej miery podnecuje strach verejnosti z laboratórneho výskumu. Úroveň rozvoja modernej vedy však stanovuje jasne definované hranice možného a nemožného.
Absolútne všetci seriózni virológovia majú negatívny postoj k hypotéze o umelom pôvode vírusu SARS-CoV-2. Aj počas epidémie SARS-1 v roku 2002 sa zistilo, že tento vírus sa do ľudskej populácie dostal z netopierov. V jaskyniach Yunnan, kde sa našli desiatky koronavírusov, sa našli aj varianty, v ktorých sa určité pozície v štruktúre genómu zhodovali so SARS-1 a SARS-2. Takže nie je žiadna fantázia v tom, že keď sa skladačka vytvorila a tieto vírusy sa dostali do ľudskej populácie.
Bohužiaľ alebo našťastie to neznamená, že je nemožné vytvoriť nebezpečný vírus v laboratóriu. V roku 2012 bola v súvislosti s výskumom vírusu vtáčej chrípky H5N1 publikovaná vysokoprofilová štúdia Prenos vírusu chrípky A/H5N1 medzi fretkami . Niektoré z jeho odrôd sú veľmi patogénne a ich úmrtnosť je asi 60-70%. Ľudí pred touto hrozbou zachraňuje fakt, že H5N1 sa môže nakaziť len úzkym kontaktom s veľmi vysokou infekčnou dávkou vírusu, preto sa vtáčou chrípkou v drvivej väčšine prípadov nakazia pracovníci továrne napríklad pri rezaní. chorá hydina. Takéto nebezpečné formy chrípky sú spravidla schopné infikovať osobu iba cez dolné dýchacie cesty. Avšak len niekoľko relatívne malých mutácií môže znamenať rozdiel.
Ron Fouchier, vedec z Erasmovej univerzity v Holandsku, dlho skúmal prenos vírusu H5N1 zo zvieraťa na zviera. Jednu fretku nakazil vírusom vtáčej chrípky, odobral mu ster a týmto tampónom infikoval ďalšiu fretku. Zakaždým, keď vírus mierne zmutoval: jeho vlastnosti sa zmenili počas prenosu z jedného zvieraťa na druhé. Po desiatom prenose vírusu pomocou náteru si Fouchier všimol, že fretky, ktoré sedeli v susedných klietkach s tými, ktorí už boli chorí, sa začali infikovať bez účasti vedca. V článku z roku 2011 Fouchier dospel k záveru, že iba päť mutácií môže z vírusu vtáčej chrípky H5N1 urobiť závažný pandemický vírus prenášaný vzduchom.
Tento článok bol odoslaný do renomovaných vedeckých časopisov Science and Nature. Vypukol rozsiahly škandál. Na jednej strane mnohí Fouchiera obviňovali, že jeho experimenty boli vykonávané v nedostatočne bezpečných podmienkach, kde by potenciálne mohlo dôjsť k úniku. Na druhej strane mnohí vnímali článok navrhovaný na zverejnenie ako návod na vytvorenie zabijáckeho vírusu, ktorý sa chystajú zverejniť na verejnosti. Po nátlaku vedeckej komunity sa rozhodlo, že takéto články by mali byť publikované len s čiastočným zatajovaním informácií, aby nikto nemohol výsledky štúdie so zlým úmyslom zopakovať.
Objavuje sa nasledujúci obraz: vytvorenie nového vírusu od nuly na súčasnej úrovni technologického rozvoja je nemožné - jednoducho nebude možné vynájsť a usporiadať 28 tisíc nukleotidov v správnom poradí, aby sa získal SARS-CoV-2 umelými prostriedkami. Je však celkom možné vykonať menšie úpravy genómu dobre preštudovaných vírusov.
Genóm vírusu je sekvencia nukleotidov. Ak je táto sekvencia známa, potom sa môže syntetizovať chemicky. Ak teda bolo možné vytvoriť molekulárny klon vírusu, znamená to, že už existuje šablóna, ktorá sa dá ľahko upraviť za relatívne malé peniaze na takúto úlohu - len asi 100 tisíc dolárov.
A predsa neexistuje predbežný recept na modifikáciu vírusu. Fouchier nevypočítal potrebné komponenty na zmenu H5N1, získal ich empiricky. To je dôvod, prečo sú vážne modifikácie vírusu nemožné bez predbežného experimentu.
Rozdiel je aj v miere poznania rôznych vírusov. Na jednej strane je obrovská vrstva práce s rôznymi podtypmi vírusu chrípky, na druhej strane sa o koronavírusoch nazbieralo oveľa menej údajov. Pre SARS-CoV-2 ešte nebol získaný molekulárny klon. Preto je jednoducho nemožné predstaviť si spôsob, ako ho akýmkoľvek spôsobom vážne upraviť. Správa, že vedci zo Sieny vylepšili koronavírus tak, že sa stal imúnnym voči štandardným protilátkam, je veľmi prehnaná. Štúdia sa uskutočnila pomocou častíc podobných vírusom, do ktorých boli zavedené určité proteíny. Je to hodnotná práca, ale nemali by ste z nej robiť nesprávne závery.
Ako bol klonovaný SARS-CoV-2?
Ako bol klonovaný SARS-CoV-2? // Na základe výskumu „Rýchla rekonštrukcia SARS-CoV-2 pomocou syntetickej genomickej platformy“ publikovaného v Nature
Teória o umelom vytváraní SARS-CoV-2 neobstojí. Pandémia, ktorá sa odohráva na planéte, však môže mať stále laboratórny pôvod. Možnosť banálneho úniku nemožno nikdy vylúčiť.
Môže vírus „utiecť“ z laboratória?
Moderné bezpečnostné požiadavky na boj s vírusmi sú veľmi prísne. V 60. a 70. rokoch sa skutočne vyskytli prípady laboratórnej kontaminácie, ako napríklad kontaminácia ventiláciou. Dnes dokáže technológia udržať vírus v laboratóriu, aj keď dôjde k úniku.
Laboratórium, ktoré pracuje s patogénnymi mikroorganizmami, tak robí v súlade s veľmi prísnymi predpismi. Vo vnútri musia byť „čisté“ priestory pre zamestnancov a „infekčné“ priestory, kde sa vykonávajú všetky práce na vírusoch. Samotné laboratórium sa nachádza buď v samostatnej budove budovy, alebo dokonca v samostatnej budove, v závislosti od nebezpečenstva vírusov v ňom uložených. Dvere a okná sú utesnené, ventilačné systémy sú vybavené špeciálnymi filtrami z jemných vlákien sklolaminátu v tvare harmoniky, kde sa v prípade netesnosti usádzajú častice, ktoré je potrebné zachytiť. Všetky manipulácie s vírusmi sa vykonávajú v špeciálnych laminárnych digestoroch s iluminátormi, ultrafialovými lampami a systémom prívodu sterilného vzduchu, ako aj v biologických bezpečnostných boxoch. Boxy chránia zamestnancov pred kontamináciou,
Všetky vírusy, v závislosti od nebezpečenstva pre ľudí, sú rozdelené do štyroch skupín. Štvrtý (v klasifikácii WHO - prvý; v Rusku je prijaté opačné poradie vylúčenia) je najbezpečnejší, zahŕňa kmene mikroorganizmov, ktoré nie sú schopné infikovať ľudí alebo spôsobujú mierne ochorenia: vírus ektromelie, enterovírusy typy 68–71, vírus kravských kiahní a iné ... Tretia kategória zahŕňa vírusy, ktoré spôsobujú ochorenia strednej závažnosti: herpes simplex prvého a druhého typu, vírus Epstein-Barrovej. Do druhej skupiny patria nebezpečné vírusy, ktoré môžu spôsobiť ochorenia s rizikom smrti: kliešťová encefalitída, HIV, žltá zimnica, hepatitída C a iné.
Napokon prvou skupinou vírusov sú hemoragické horúčky, kiahne, vírusy Ebola a Marburg. Toto je najnebezpečnejšia kategória. V Rusku sú len dve centrá, ktoré majú právo pracovať s týmito vírusmi: Vector Center v Novosibirsku a Vojenský inštitút v Sergiev Posad. Tu sa personál pred vstupom do laboratória prezlečie a potom sa musí osprchovať, odev je kompletne dezinfikovaný. Výrobné zariadenia v laboratóriách sú izolované od ostatných priestorov, sú tu dodatočné vetracie systémy a systémy likvidácie odpadu.
S niektorými vírusmi sa zaobchádza za rôznych podmienok v závislosti od typu výskumu. SARS-CoV-2 je zaradený do skupiny II. Ale pokiaľ ide o experimenty, ktoré nesúvisia s akumuláciou vírusu (množenie v bunkách), SARS-CoV-2, podobne ako iné takéto vírusy, sa považuje za vírus kategórie III. Všetky bezpečnostné postupy však zostávajú v tomto prípade rovnaké.
Zaujímavé je, že v laboratóriách sa stále skladujú zásoby vírusov, s ktorými sa ľudstvo už dlho potýkalo, ako napríklad vírus kiahní. Na jednej strane od roku 1979 nemali kiahne. Oplatí sa uchovávať jej vzorky, pretože napriek všetkým bezpečnostným opatreniam nemožno vylúčiť faktor banálnej ľudskej chyby?
Na druhej strane neexistuje žiadna záruka, že jedného dňa sa kiahne nevrátia medzi ľudí z čisto prírodných dôvodov. Kiahne postihujú ovce, kozy a evolučne aj našich najbližších, teda opice. Preto aj teraz existuje potreba udržiavať staré zásoby pre každý prípad: čo ak potrebujeme urýchlene vytvoriť vakcínu?
31.3. 2021
Odkaz zdroja: https://postnauka.ru/longreads/156319
Sergei Alkhovsky: "Sezóna SARS prejde a epidémia koronavírusu ustúpi"
Odkaz zdroja: https://postnauka.ru/talks/154942
**Sergej Alkhovsky**
Doktor biologických vied, vedúci biotechnologického laboratória Virologického ústavu pomenovaného po Národné výskumné centrum D.I. Ivanovského pre epidemiológiu a mikrobiológiu pomenované po N.F. Gamaleya :
Zabijácke vírusy, aktívne vyvinuté v tajných laboratóriách, sú stálou témou špekulácií medzi zástancami konšpiračných teórií. Vírusy sa v laboratóriách skúmali už veľmi dlho a nie je v tom žiadna záhada. PostNauka požiadal virológa Sergeja Alkhovského, aby hovoril o tom, či je možné klonovať vírus alebo ho vytvoriť od začiatku, aké technológie sú na to k dispozícii, ako aj o hrozbách, ktoré vírusy sľubujú ľudstvu.
**Biologická zbraň alebo absurdná nehoda?**
V roku 2015 vedci z University of North Carolina a Wuhan Institute of Virology oznámili , že umelo vytvorili hybridný variant koronavírusu s kódovým označením SHC014-MA15. Štúdie ukázali, že je schopný infikovať epitel ľudského dýchacieho traktu a tiež spôsobiť zápal pľúc u myší. Niektorí vedci experiment kritizovali, pretože uskutočnené experimenty poskytli veľmi málo na pochopenie vírusov, no zároveň vytvorili potenciálnu hrozbu pre ľudstvo v prípade úniku z laboratória. Iní výskumníci naopak poukázali na to, že takéto experimenty sa vykonávajú neustále a apokalyptické scenáre, ktoré často vzrušujú verejnosť, sa nikdy nerealizovali.
Na tento príbeh by sa s najväčšou pravdepodobnosťou rýchlo zabudlo, nebyť smrteľnej nehody. Koncom roka 2019 sa v čínskom Wu-chane náhle objavilo prepuknutie nového typu koronavírusu SARS-CoV-2 a o niekoľko mesiacov neskôr sa zmenilo na pandémiu. Udalosti sa vyvíjali veľmi rýchlo a na pozadí nedostatku informácií o víruse boli prerastené konšpiračnými teóriami. Mnohí z ich priaznivcov predpokladali, že taká rýchlo sa šíriaca hrozba jednoducho nemôže prirodzene vzniknúť, čo znamená, že vírus je umelý vývoj priamo súvisiaci s SHC014-MA15.
V skutočnosti SARS-CoV-2 nie je nejakým unikátnym javom v prírode. Ide o jeden z mnohých koronavírusov, ktoré už dlhší čas kolujú v ľudskej populácii. Prvýkrát bol jeden z nich, HCoV-B814, identifikovaný už v roku 1965 a odvtedy sa zistilo, že až 15 – 20 % všetkých infekcií z prechladnutia je spôsobených koronavírusmi. Navyše, koronavírusy už preukázali, že sa neobmedzujú len na prechladnutie. SARS-CoV, známy ako SARS, spôsobil lokálne epidémie na Ďalekom východe: celkový počet nakazených ku koncu júla 2003 dosiahol 8096 ľudí, 774 z nich zomrelo. Zatiaľ čo vírus odvtedy už neinfikoval ľudí vo svojom prirodzenom prostredí, respiračný syndróm na Blízkom východe, známy ako MERS a tiež spôsobený koronavírusom, je stále diagnostikovaný až v desiatke prípadov ročne.
Ďalším pilierom vírusových konšpiračných teórií je viera v neuveriteľnú silu modernej vedy, ktorá je schopná neobmedzene manipulovať s genetickým kódom. Pravdou však je, že pri súčasnej úrovni poznania má virológia viac otázok ako odpovedí.
**Čo presne vedia vedci o vírusoch?**
Vírusy boli objavené pomerne neskoro a baktérie boli dlho považované za jediného možného pôvodcu chorôb. Až v 90-tych rokoch XIX storočia vedci Dmitrij Ivanovskij a Martin Beyerink nezávisle od seba ukázali, že extrakt z chorej rastliny si zachováva svoje infekčné vlastnosti, aj keď sú z neho odstránené všetky baktérie. To priamo naznačovalo prítomnosť nejakého malého infekčného agens, ktorý predtým nebol zistený. Beijerinck ich nazval vírusmi . Ich existencia bola definitívne potvrdená v roku 1939 spolu s prvou fotografiou vírusu, ktorá bola urobená pomocou elektrónového mikroskopu.
Dnes s istotou vieme, že vo svojej najjednoduchšej forme je vírus špeciálne vytvorená nukleová kyselina vo forme RNA alebo DNA a nachádza sa v kapside - proteínovom obale. Vírus nemožno jednoznačne nazvať živým, keďže je schopný fungovať len vtedy, keď je v inom organizme. Keď vírus vstúpi do bunky, infikuje ju, rozbalí sa a začne svoju životne dôležitú činnosť. V bunke je jej RNA alebo DNA rozpoznaná bunkovými ribozómami a s ich pomocou sa spúšťa syntéza vírusových proteínov. Len čo sa syntetizuje dostatok proteínov, vírusová RNA polymeráza (zodpovedná za kopírovanie genómu, teda štruktúry RNA) začne produkovať veľa kópií vírusového genetického materiálu. Kópia RNA je zabalená do kapsidy, opúšťa bunku a ide do inej - a proces sa opakuje od začiatku.
Štruktúry vírusov sú veľmi odlišné. Koronavírusy majú napríklad jednu z „najdlhších“ RNA s genómom 28 000 nukleotidov. Väčšina vírusov sa „vmestí“ do 5-10 tis. Sekvencia nukleotidov každej jednotlivej vzorky vírusu konkrétneho druhu je pridaná k špecifickému genotypu, čo priamo určuje jeho biologické vlastnosti, teda fenotyp, napríklad schopnosť infikovať nielen netopiere, ale aj človeka.
Takéto rozdiely vo vlastnostiach sú výsledkom konštantných mutácií. RNA a DNA vírusov, podobne ako nukleové kyseliny živých organizmov, môžu byť skopírované s chybami. To priamo ovplyvňuje vlastnosti vírusu a robí ho viac-menej prispôsobeným prostrediu. Zároveň je prospešné, aby vírus rýchlo a stabilne infikoval určitý druh živého tvora bez toho, aby spôsobil smrteľnú ujmu na zdraví. Rýchla smrť zvieraťa alebo rastliny znamená, že vírus bude mať menej príležitostí na ďalší prenos, čo znamená, že riziko jeho vyhynutia bude vyššie.
A predsa je SARS-CoV-2 výsledkom medzidruhovej mutácie, ktorá bola mimoriadne úspešná (pre vírus). Vedci preto dnes nespúšťajú oči z vírusov a neustále hľadajú, ktorý z nich môže spustiť nástup novej pandémie.
**Kde hľadať vírusy?**
Ľudská činnosť je jedným z kľúčových faktorov, ktoré ovplyvňujú mutáciu vírusov. Všetky ľudské vírusy sú bývalé zvieracie vírusy, ktoré v určitom bode zmutovali a získali schopnosť infikovať ľudí. HIV, vírusy hepatitídy, vírusy chrípky – bývalé zoonózy. Tieto prechody vznikajú z neustáleho a nevyhnutného kontaktu medzi ľuďmi, voľne žijúcimi živočíchmi a vírusmi, ktoré ich obývajú, pretože takáto interakcia vytvára evolučné stimuly pre vírusy, aby infikovali ľudí.
V niektorých oblastiach činnosti sú ľudia obzvlášť ohrození, že chytia infekciu od zvierat. V poľnohospodárstve sa neustále musíme potýkať s hlodavcami – stabilným zdrojom hantavírusu, ktorý spôsobuje hemoragickú horúčku s renálnym syndrómom (HFRS). V Rusku sa ročne zistí 10–12 tisíc prípadov tejto závažnej infekcie. Ale okrem tohto hantavírusu a mnohých ďalších žije v prirodzenom rezervoári hlodavcov tucet ďalších typov vírusov. Neexistujú absolútne žiadne záruky, že jedného dňa sa z tejto odrody neobjaví variant, ktorý môže nakaziť ľudí. Presne rovnaká situácia nastala aj v prípade SARS-CoV-2. Podkováre sú prenášačmi veľkého množstva koronavírusov, ktoré sú pre človeka úplne bezpečné... V procese neustálej evolúcie však vždy môže nečakane vzniknúť variant, ktorý nadobudne schopnosť človeka nakaziť. A po infikovaní jednej osoby sa vírus nevyhnutne rozšíri do ľudskej populácie.
V žiadnom prípade nám pokrok nejakým spôsobom neumožňuje brániť sa tomuto procesu. Naopak, často len prispieva k vzniku nových vírusových ochorení. Ľudia čoraz intenzívnejšie prenikajú do tých prírodných oblastí, kde predtým neboli. Príkladom je kliešťová encefalitída. Až do 20. rokov XIX storočia takáto choroba vôbec nepočula. Problémy začali s rozvojom Ďalekého východu a Sibíri: hneď ako tam ľudia začali prichádzať, objavili sa prvé epidémie. Dnes sa musíme dať zaočkovať proti encefalitíde vždy, keď ideme na túru.
Ďalším podobným príkladom je vírus Ebola, ktorý bol prvýkrát objavený v 70. rokoch XX. Nosia ho lietajúce líšky, okrídlené líšky, ktoré boli pre ňu jediným prirodzeným rezervoárom 10-20 tisíc rokov. Keď ľudia rozvíjali územia v blízkosti biotopu kaloňov, vyčistili džungľu a na ich mieste vytvorili plantáže s ovocnými stromami. Kaloni tam lietali za potravou a pre neprirodzený nadbytok potravy sa ich populácie rozrástli do obrovských kŕdľov. To všetko výrazne zvýšilo pravdepodobnosť kontaktu človeka s odpadovými produktmi kaloňov (sliny, krv, výkaly), a teda s vírusom.
Vírusová ekológia takéto hrozby študuje a sleduje . Ide o pokus porozumieť tomu, s čím vo všeobecnosti žijeme, s čím sme v kontakte, a zistiť, aké vírusy môžeme v zásade odhaliť v prírodných rezervoároch, alebo presnejšie pochopiť zákonitosti šírenia vírusov. v závislosti od prírodných a klimatických podmienok oblasti a interakcií zástupcov jej flóry a fauny. Konečným praktickým cieľom je naučiť sa kontrolovať šírenie vírusov.
Jednou z hlavných úloh modernej ekológie vírusov je určiť celkový počet vírusov, ktoré môžu opustiť súčasnú oblasť rozšírenia a dostať sa do ľudskej populácie. Podľa predbežných odhadov môže byť takýchto vírusov až 400-tisíc.
Dnes sú však ľudia od dosiahnutia tohto cieľa dosť ďaleko. Nepoznáme celú škálu vírusov a nechápeme, ako sú usporiadané mechanizmy ich mutácií, vďaka ktorým sa neustále objavujú varianty vírusov so zmenenými vlastnosťami.
**Vírusy pod mikroskopom**
Ekológia vírusov je v mnohých smeroch „terénna“ disciplína spojená so štúdiom vlastností konkrétneho prostredia. Priame štúdium štruktúry vírusov sa zaoberá ďalším kľúčovým odvetvím virológie - molekulárnou biológiou vírusov. Samotná molekulárna biológia študuje oveľa širší súbor objektov a problémov, no osobitnú úlohu v nej zohráva štúdium vírusov. Vírusy sú veľmi pohodlným modelom na vykonávanie výskumu. V 60. – 70. rokoch 20. storočia to boli bakteriofágy, bakteriálne vírusy, ktoré umožnili objaviť princípy, na ktorých dochádza k replikácii (kopírovaniu) DNA v bunke.
Štúdium rozdielov medzi variantmi toho istého vírusu, mechanizmy prieniku vírusov do bunky, vývoj imunitnej odpovede, to všetko sú relevantné témy pre molekulárnu biológiu vírusov. Táto oblasť je neoddeliteľne spojená s lekárskou virológiou - priamym štúdiom prípadov infekcie vírusmi, vývojom infekcie a jej liečbou.
V skutočnosti sa vedci najviac zaujímajú o genóm vírusov: je to on, kto určuje ich vlastnosti a s nimi aj princípy vplyvu na živé organizmy. Funkciu každého úseku RNA alebo DNA vírusu je možné spoľahlivo určiť porovnaním pôvodnej vzorky vírusu s jeho upravenou verziou. Na tento účel vytvorte molekulárny klon – kópiu vírusu, ktorý sa upraví a následne porovná s originálom.
Pri pohľade na dva veľmi podobné vírusy, z ktorých jeden môže infikovať určitý typ bunky a druhý nie, ako pochopiť, ktoré prvky v štruktúre povrchových proteínov sú za to zodpovedné? Je potrebné porovnávať ich genómy a hľadať v nich rozdiely. Ak sa ukáže, že sa zistí rozdiel v štruktúrach DNA alebo RNA, ktoré kódujú 2 alebo 3 aminokyseliny, potom môžeme s istotou povedať, že práve táto vlastnosť určuje vlastnosti jedného vírusu, ktoré v druhom chýbajú. Napríklad SARS-CoV-2 má mutácie, ktoré sú zodpovedné za schopnosť povrchového S-proteínu („korunnej chrbtice“) viazať sa na bunkový receptor. To mu umožnilo nakaziť ľudí.
Až do roku 2000 bol výskum vážne obmedzený svojimi technickými možnosťami. Museli sme vykonať veľmi rozsiahlu terénnu a laboratórnu prácu, aby sme odhalili pôvodcu akejkoľvek infekcie. Bolo potrebné ísť na expedíciu, zbierať materiály – napríklad získať fragment ľudského tkaniva, pravdepodobne zabitého vírusom. Potom ho pridajte k umelo vytvoreným bunkám a potom izolujte čistú kultúru vírusu bez cudzích prvkov vo vzorke. Nie vždy to bolo možné urobiť rýchlo, pretože bunky nemuseli prejsť infekciou - trvalo viac času, kým sme pochopili podmienky, v ktorých sa infekcia vyskytuje.
Z tohto dôvodu bolo do roku 2000 celkom dobre preštudovaných iba 1 500 až 2 000 vírusov. Teraz sa situácia dramaticky zmenila. Objavili sa technológie úplného sekvenovania genómu (Next-Generation Sequence), ktoré umožnili „čítať“ niekoľko oblastí genómu naraz pomocou špeciálne pripraveného zariadenia (sekvenátora), čo znamená, že sa získali informácie o všetkých genómoch v skúmanej vzorke s vírusmi. . Vďaka tejto technológii môžete preskočiť krok izolácie čistej kultúry vírusu a prejsť priamo k analýze jeho genómu. Teraz vedci sekvenujú napríklad splaškové alebo oceánske vody a dokážu nájsť niekoľko tisíc nových vírusov len v rámci jedného štúdia - a takýchto štúdií sú stovky a tisíce.
**Dá sa v laboratóriu vytvoriť nový vírus?**
Štúdium a práca s genómami vírusov dnes dosiahli novú úroveň a to do značnej miery podnecuje strach verejnosti z laboratórneho výskumu. Úroveň rozvoja modernej vedy však stanovuje jasne definované hranice možného a nemožného.
Absolútne všetci seriózni virológovia majú negatívny postoj k hypotéze o umelom pôvode vírusu SARS-CoV-2. Aj počas epidémie SARS-1 v roku 2002 sa zistilo, že tento vírus sa do ľudskej populácie dostal z netopierov. V jaskyniach Yunnan, kde sa našli desiatky koronavírusov, sa našli aj varianty, v ktorých sa určité pozície v štruktúre genómu zhodovali so SARS-1 a SARS-2. Takže nie je žiadna fantázia v tom, že keď sa skladačka vytvorila a tieto vírusy sa dostali do ľudskej populácie.
Bohužiaľ alebo našťastie to neznamená, že je nemožné vytvoriť nebezpečný vírus v laboratóriu. V roku 2012 bola v súvislosti s výskumom vírusu vtáčej chrípky H5N1 publikovaná vysokoprofilová štúdia Prenos vírusu chrípky A/H5N1 medzi fretkami . Niektoré z jeho odrôd sú veľmi patogénne a ich úmrtnosť je asi 60-70%. Ľudí pred touto hrozbou zachraňuje fakt, že H5N1 sa môže nakaziť len úzkym kontaktom s veľmi vysokou infekčnou dávkou vírusu, preto sa vtáčou chrípkou v drvivej väčšine prípadov nakazia pracovníci továrne napríklad pri rezaní. chorá hydina. Takéto nebezpečné formy chrípky sú spravidla schopné infikovať osobu iba cez dolné dýchacie cesty. Avšak len niekoľko relatívne malých mutácií môže znamenať rozdiel.
Ron Fouchier, vedec z Erasmovej univerzity v Holandsku, dlho skúmal prenos vírusu H5N1 zo zvieraťa na zviera. Jednu fretku nakazil vírusom vtáčej chrípky, odobral mu ster a týmto tampónom infikoval ďalšiu fretku. Zakaždým, keď vírus mierne zmutoval: jeho vlastnosti sa zmenili počas prenosu z jedného zvieraťa na druhé. Po desiatom prenose vírusu pomocou náteru si Fouchier všimol, že fretky, ktoré sedeli v susedných klietkach s tými, ktorí už boli chorí, sa začali infikovať bez účasti vedca. V článku z roku 2011 Fouchier dospel k záveru, že iba päť mutácií môže z vírusu vtáčej chrípky H5N1 urobiť závažný pandemický vírus prenášaný vzduchom.
Tento článok bol odoslaný do renomovaných vedeckých časopisov Science and Nature. Vypukol rozsiahly škandál. Na jednej strane mnohí Fouchiera obviňovali, že jeho experimenty boli vykonávané v nedostatočne bezpečných podmienkach, kde by potenciálne mohlo dôjsť k úniku. Na druhej strane mnohí vnímali článok navrhovaný na zverejnenie ako návod na vytvorenie zabijáckeho vírusu, ktorý sa chystajú zverejniť na verejnosti. Po nátlaku vedeckej komunity sa rozhodlo, že takéto články by mali byť publikované len s čiastočným zatajovaním informácií, aby nikto nemohol výsledky štúdie so zlým úmyslom zopakovať.
Objavuje sa nasledujúci obraz: vytvorenie nového vírusu od nuly na súčasnej úrovni technologického rozvoja je nemožné - jednoducho nebude možné vynájsť a usporiadať 28 tisíc nukleotidov v správnom poradí, aby sa získal SARS-CoV-2 umelými prostriedkami. Je však celkom možné vykonať menšie úpravy genómu dobre preštudovaných vírusov.
**Genóm vírusu** je sekvencia nukleotidov. Ak je táto sekvencia známa, potom sa môže syntetizovať chemicky. Ak teda bolo možné vytvoriť molekulárny klon vírusu, znamená to, že už existuje šablóna, ktorá sa dá ľahko upraviť za relatívne malé peniaze na takúto úlohu - len asi 100 tisíc dolárov.
A predsa neexistuje predbežný recept na modifikáciu vírusu. Fouchier nevypočítal potrebné komponenty na zmenu H5N1, získal ich empiricky. To je dôvod, prečo sú vážne modifikácie vírusu nemožné bez predbežného experimentu.
Rozdiel je aj v miere poznania rôznych vírusov. Na jednej strane je obrovská vrstva práce s rôznymi podtypmi vírusu chrípky, na druhej strane sa o koronavírusoch nazbieralo oveľa menej údajov. Pre SARS-CoV-2 ešte nebol získaný molekulárny klon. Preto je jednoducho nemožné predstaviť si spôsob, ako ho akýmkoľvek spôsobom vážne upraviť. Správa, že vedci zo Sieny vylepšili koronavírus tak, že sa stal imúnnym voči štandardným protilátkam, je veľmi prehnaná. Štúdia sa uskutočnila pomocou častíc podobných vírusom, do ktorých boli zavedené určité proteíny. Je to hodnotná práca, ale nemali by ste z nej robiť nesprávne závery.
**Ako bol klonovaný SARS-CoV-2?**
Ako bol klonovaný SARS-CoV-2? // Na základe výskumu „Rýchla rekonštrukcia SARS-CoV-2 pomocou syntetickej genomickej platformy“ publikovaného v Nature
Teória o umelom vytváraní SARS-CoV-2 neobstojí. Pandémia, ktorá sa odohráva na planéte, však môže mať stále laboratórny pôvod. Možnosť banálneho úniku nemožno nikdy vylúčiť.
**Môže vírus „utiecť“ z laboratória?**
Moderné bezpečnostné požiadavky na boj s vírusmi sú veľmi prísne. V 60. a 70. rokoch sa skutočne vyskytli prípady laboratórnej kontaminácie, ako napríklad kontaminácia ventiláciou. Dnes dokáže technológia udržať vírus v laboratóriu, aj keď dôjde k úniku.
Laboratórium, ktoré pracuje s patogénnymi mikroorganizmami, tak robí v súlade s veľmi prísnymi predpismi. Vo vnútri musia byť „čisté“ priestory pre zamestnancov a „infekčné“ priestory, kde sa vykonávajú všetky práce na vírusoch. Samotné laboratórium sa nachádza buď v samostatnej budove budovy, alebo dokonca v samostatnej budove, v závislosti od nebezpečenstva vírusov v ňom uložených. Dvere a okná sú utesnené, ventilačné systémy sú vybavené špeciálnymi filtrami z jemných vlákien sklolaminátu v tvare harmoniky, kde sa v prípade netesnosti usádzajú častice, ktoré je potrebné zachytiť. Všetky manipulácie s vírusmi sa vykonávajú v špeciálnych laminárnych digestoroch s iluminátormi, ultrafialovými lampami a systémom prívodu sterilného vzduchu, ako aj v biologických bezpečnostných boxoch. Boxy chránia zamestnancov pred kontamináciou,
Všetky vírusy, v závislosti od nebezpečenstva pre ľudí, sú rozdelené do štyroch skupín. Štvrtý (v klasifikácii WHO - prvý; v Rusku je prijaté opačné poradie vylúčenia) je najbezpečnejší, zahŕňa kmene mikroorganizmov, ktoré nie sú schopné infikovať ľudí alebo spôsobujú mierne ochorenia: vírus ektromelie, enterovírusy typy 68–71, vírus kravských kiahní a iné ... Tretia kategória zahŕňa vírusy, ktoré spôsobujú ochorenia strednej závažnosti: herpes simplex prvého a druhého typu, vírus Epstein-Barrovej. Do druhej skupiny patria nebezpečné vírusy, ktoré môžu spôsobiť ochorenia s rizikom smrti: kliešťová encefalitída, HIV, žltá zimnica, hepatitída C a iné.
Napokon prvou skupinou vírusov sú hemoragické horúčky, kiahne, vírusy Ebola a Marburg. Toto je najnebezpečnejšia kategória. V Rusku sú len dve centrá, ktoré majú právo pracovať s týmito vírusmi: Vector Center v Novosibirsku a Vojenský inštitút v Sergiev Posad. Tu sa personál pred vstupom do laboratória prezlečie a potom sa musí osprchovať, odev je kompletne dezinfikovaný. Výrobné zariadenia v laboratóriách sú izolované od ostatných priestorov, sú tu dodatočné vetracie systémy a systémy likvidácie odpadu.
S niektorými vírusmi sa zaobchádza za rôznych podmienok v závislosti od typu výskumu. SARS-CoV-2 je zaradený do skupiny II. Ale pokiaľ ide o experimenty, ktoré nesúvisia s akumuláciou vírusu (množenie v bunkách), SARS-CoV-2, podobne ako iné takéto vírusy, sa považuje za vírus kategórie III. Všetky bezpečnostné postupy však zostávajú v tomto prípade rovnaké.
Zaujímavé je, že v laboratóriách sa stále skladujú zásoby vírusov, s ktorými sa ľudstvo už dlho potýkalo, ako napríklad vírus kiahní. Na jednej strane od roku 1979 nemali kiahne. Oplatí sa uchovávať jej vzorky, pretože napriek všetkým bezpečnostným opatreniam nemožno vylúčiť faktor banálnej ľudskej chyby?
Na druhej strane neexistuje žiadna záruka, že jedného dňa sa kiahne nevrátia medzi ľudí z čisto prírodných dôvodov. Kiahne postihujú ovce, kozy a evolučne aj našich najbližších, teda opice. Preto aj teraz existuje potreba udržiavať staré zásoby pre každý prípad: čo ak potrebujeme urýchlene vytvoriť vakcínu?
31.3. 2021
**Odkaz zdroja:** https://postnauka.ru/longreads/156319
**Sergei Alkhovsky**: "Sezóna SARS prejde a epidémia koronavírusu ustúpi"
Odkaz zdroja: https://postnauka.ru/talks/154942
Upravené 7. 1. 2022 o 23:22
