Πώς εντοπίζουν την προέλευση μιας επιδημίας οι ανιχνευτές ιών

by admin
2 views

Κάθε φορά που εκδηλώνεται μια μεγάλη επιδημία ασθένειας, ένα από τα πρώτα ερωτήματα που θέτουν οι επιστήμονες είναι από πού προήλθε. Προκειμένου να προβλέψουν και να αποτρέψουν μελλοντικές πανδημίες όπως η COVID-19, οι ερευνητές θα πρέπει να βρουν την προέλευση των ιών που τις προκαλούν κι αυτό δεν είναι καθόλου εύκολο. Η προέλευση του ιού HIV δεν ήταν σαφής παρά μόνο 20 χρόνια μετά την εξάπλωσή του σε όλο τον κόσμο. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην γνωρίζουν την προέλευση του Έμπολα, παρόλο που έχει προκαλέσει περιοδικές επιδημίες από τη δεκαετία του 1970.

Σε άρθρο της στον ιστότοπο «The Conversation», η Μέριλιν Ρούσινκ, καθηγήτρια Φυτοπαθολογίας και Περιβαλλοντικής Μικροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, αναφέρει πως στο πλαίσιο της έρευνάς της, έχει βρει πολλούς νέους ιούς και ορισμένα γνωστά παθογόνα που μολύνουν άγρια φυτά, χωρίς όμως να προκαλούν ασθένειες. «Είτε πρόκειται για φυτό, ζώο ή άνθρωπο, οι μέθοδοι είναι σε μεγάλο βαθμό οι ίδιες. Ο εντοπισμός της προέλευσης ενός ιού περιλαμβάνει έναν συνδυασμό εκτεταμένης εργασίας πεδίου, ενδελεχών εργαστηριακών δοκιμών και τύχης».

(AP Photo/Silvia Izquierdo)

Οι ιοί μεταπηδούν από τους ξενιστές στους ανθρώπους

Πολλοί ιοί και άλλοι παράγοντες ασθενειών που μολύνουν τους ανθρώπους προέρχονται από ζώα. Αυτές οι ασθένειες είναι ζωονοσογόνες, δηλαδή προκαλούνται από ιούς ζώων που μεταπήδησαν στους ανθρώπους και προσαρμόστηκαν ώστε να εξαπλωθούν στον ανθρώπινο πληθυσμό.

Το πρόβλημα με την εξέταση άρρωστων ζώων στον τόπο όπου εντοπίστηκε η πρώτη γνωστή μόλυνση, έγκειται στο γεγονός ότι οι άγριοι ξενιστές συχνά δεν παρουσιάζουν συμπτώματα, λέει η επιστήμονας. Οι ιοί και οι ξενιστές τους προσαρμόζονται ο ένας στον άλλο με την πάροδο του χρόνου, οπότε οι ιοί συχνά δεν προκαλούν εμφανή συμπτώματα ασθένειας μέχρι να μεταπηδήσουν σε ένα νέο είδος ξενιστή.

Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι οι άνθρωποι και τα ζώα που τους τρέφουν δεν είναι στάσιμα. Ο τόπος όπου οι ερευνητές εντοπίζουν το πρώτο μολυσμένο άτομο, δεν είναι απαραίτητα κοντά στον τόπο όπου εμφανίστηκε για πρώτη φορά ο ιός. Στην περίπτωση της COVID-19, οι νυχτερίδες ήταν ένα προφανές πρώτο σημείο αναζήτησης. Είναι γνωστοί ξενιστές για πολλούς κορονοϊούς και είναι η πιθανή πηγή άλλων ζωονοσογόνων ασθενειών όπως ο SARS και ο MERS.

Σύμφωνα με τους ειδικούς, ο πλησιέστερος «συγγενής» του SARS-CoV-2, του ιού που προκαλεί την COVID-19, είναι ο BatCoV RaTG13. Ο ιός αυτός αποτελεί μέρος μιας οικογένειας κορονοϊών νυχτερίδων που ανακαλύφθηκαν το 2011 και το 2012 από ιολόγους του Ινστιτούτου Ιολογίας της Γουχάν. Οι ιολόγοι αναζητούσαν κορονοϊούς που σχετίζονται με τον SARS στις νυχτερίδες μετά την πανδημία του SARS-CoV-1 το 2003. Συνέλεξαν δείγματα κοπράνων και επιχρίσματα λαιμού από νυχτερίδες σε μια τοποθεσία στην επαρχία Γιουνάν περίπου 1.500 χιλιόμετρα από το εργαστήριο του ινστιτούτου στη Γουχάν, και τα μετέφεραν για περαιτέρω μελέτη.

Για να εξετάσουν αν οι κορονοϊοί των νυχτερίδων θα μπορούσαν να μεταπηδήσουν στους ανθρώπους, οι ερευνητές μόλυναν κύτταρα από νεφρά πιθήκων καθώς και ανθρώπινα κύτταρα τα οποία προέρχονταν από όγκους, με τα δείγματα από τη Γιουνάν. Διαπίστωσαν ότι ορισμένοι από τους ιούς αυτής της συλλογής, μπορούσαν να πολλαπλασιαστούν στα ανθρώπινα κύτταρα, πράγμα που σημαίνει ότι θα μπορούσαν δυνητικά να μεταδοθούν απευθείας από τις νυχτερίδες στους ανθρώπους, χωρίς ενδιάμεσο ξενιστή. Ωστόσο, οι νυχτερίδες και οι άνθρωποι δεν έρχονται σε άμεση επαφή πολύ συχνά, οπότε ένας ενδιάμεσος ξενιστής εξακολουθεί να είναι αρκετά πιθανός, λέει η Ρούσινκ.

Εύρεση των πλησιέστερων συγγενών

Το επόμενο βήμα είναι να προσδιοριστεί πόσο στενή συγγένεια έχει ένας ύποπτος ιός της άγριας πανίδας με αυτόν που μολύνει τον άνθρωπο. Οι επιστήμονες το κάνουν αυτό υπολογίζοντας τη γενετική αλληλουχία του ιού, η οποία περιλαμβάνει τον προσδιορισμό της σειράς των βασικών δομικών στοιχείων ή νουκλεοτιδίων που συνθέτουν το γονιδίωμα. Όσο περισσότερα νουκλεοτίδια μοιράζονται δύο γενετικές αλληλουχίες, τόσο πιο στενή είναι η συγγένειά τους.

Η γενετική αλληλουχία του κορονοϊού RaTG13 έδειξε ότι είναι πάνω από 96% πανομοιότυπος με τον SARS-CoV-2. Αυτό σημαίνει ότι ο RaTG13 είναι ένας αρκετά στενός «συγγενής» του SARS-CoV-2, ωστόσο εξακολουθεί να είναι πολύ μακρινός για να είναι άμεσος «πρόγονος». Πιθανόν να υπήρχε κάποιος άλλος ξενιστής που κόλλησε τον ιό από τις νυχτερίδες και τον μετέδωσε στον άνθρωπο.

Επειδή μερικά από τα πρώτα κρούσματα της COVID-19 βρέθηκαν σε ανθρώπους που σχετίζονταν με την αγορά άγριων ζώων στη Γουχάν, υπήρχε η εικασία ότι ένα από αυτά τα ζώα ήταν ο ενδιάμεσος ξενιστής μεταξύ νυχτερίδων και ανθρώπων. Ωστόσο, οι ερευνητές δεν βρήκαν ποτέ τον κορονοϊό σε ζώα από την αγορά.

Όταν ένας παρόμοιος κορονοϊός εντοπίστηκε σε παγκολίνους οι οποίοι κατασχέθηκαν κατά τη διάρκεια αστυνομικής επιχείρησης στη νότια Κίνα, πολλοί κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο SARS-CoV-2 είχε μεταπηδήσει από τις νυχτερίδες στους παγκολίνους και μετέπειτα στους ανθρώπους. Ωστόσο, ο ιός των παγκολίνων βρέθηκε να είναι μόνο κατά 91% ίδιος με τον SARS-CoV-2, γεγονός που καθιστά απίθανο να είναι άμεσος «πρόγονος» του ανθρώπινου ιού.

Για να εντοπιστεί η προέλευση του SARS-CoV-2, θα πρέπει να συλλεχθούν πολύ περισσότερα δείγματα άγριων ζώων, επισημαίνει η επιστήμονας. Αυτό είναι ένα δύσκολο έργο, καθώς η δειγματοληψία νυχτερίδων είναι χρονοβόρα και απαιτεί αυστηρές προφυλάξεις.

(Marilyn Roossinck)

Δημιουργία ενός οικογενειακού δέντρου για τον SARSCoV-2

Για να λύσουν το παζλ της προέλευσης και της μετάδοσης των ιών, οι επιστήμονες πρέπει όχι μόνο να βρουν τα κομμάτια που λείπουν, αλλά και να καταλάβουν πώς ταιριάζουν όλα μεταξύ τους. Αυτό απαιτεί τη συλλογή ιικών δειγμάτων από ανθρώπινες λοιμώξεις και τη σύγκριση αυτών των γενετικών αλληλουχιών τόσο μεταξύ τους όσο και με άλλους ιούς που προέρχονται από ζώα.

Για να καθορίσουν πώς αυτά τα δείγματα ιών σχετίζονται μεταξύ τους, οι ερευνητές χρησιμοποιούν εργαλεία πληροφορικής για να φτιάξουν το οικογενειακό δέντρο του ιού, ή αλλιώς τη φυλογένεια. Οι ερευνητές συγκρίνουν τις γενετικές αλληλουχίες κάθε ιικού δείγματος και δημιουργούν σχέσεις, ευθυγραμμίζοντας και κατατάσσοντας τις γενετικές ομοιότητες και διαφορές τους.

Ο άμεσος πρόγονος του ιού που μοιράζεται τη μεγαλύτερη γενετική ομοιότητα, θα μπορούσε να θεωρηθεί ο «γονέας» του. Οι παραλλαγές που μοιράζονται την ίδια γονική αλληλουχία, αλλά με αρκετές αλλαγές ώστε να διαφέρουν μεταξύ τους, είναι «αδέρφια». Στην περίπτωση του SARS-CoV-2, η παραλλαγή της Νότιας Αφρικής (B.1.351) και του Ηνωμένου Βασιλείου (B.1.1.7), είναι «αδέρφια».

Η δημιουργία ενός οικογενειακού δέντρου περιπλέκεται από το γεγονός ότι διαφορετικές παράμετροι ανάλυσης μπορούν να δώσουν διαφορετικά αποτελέσματα. Το ίδιο σύνολο γενετικών αλληλουχιών μπορεί να παράγει δύο αρκετά διαφορετικά οικογενειακά δέντρα.

Άγριος ξενιστής ή εργαστηριακή διαρροή;

Στο άρθρο της η Ρούσινκ αναφέρεται στη θεωρία της διαρροής του ιού απο το ερευνητικό εργαστήριο ιολογίας στη Γουχάν.

«Η φυλογενετική ανάλυση του SARS-CoV-2 αποδεικνύεται ιδιαίτερα δύσκολη. Αν και δεκάδες χιλιάδες αλληλουχίες του SARS-CoV-2 είναι πλέον διαθέσιμες, δεν διαφέρουν μεταξύ τους αρκετά ώστε να σχηματίσουν μια σαφή εικόνα για το πώς σχετίζονται μεταξύ τους. Παρόλο που υπήρξαν εικασίες σχετικά με την κατασκευή του SARS-CoV-2 σε εργαστήριο, το ενδεχόμενο αυτό φαίνεται εξαιρετικά απίθανο», λέει η επιστήμονας. Όταν οι επιστήμονες συνέκριναν τη γενετική αλληλουχία του RaTG13 και του SARS-CoV-2, διαπίστωσαν ότι οι διαφορές κατανέμονται τυχαία σε όλο το γονιδίωμα. Σε έναν εργαστηριακά τροποποιημένο ιό, θα υπήρχαν σαφή τμήματα με αλλαγές που θα αντιπροσώπευαν εισαγόμενες αλληλουχίες από διαφορετική ιική πηγή.

Υπάρχει μια μοναδική αλληλουχία στο γονιδίωμα του SARS-CoV-2 που κωδικοποιεί ένα τμήμα της πρωτεΐνης ακίδας που φαίνεται να παίζει σημαντικό ρόλο στη μόλυνση των ανθρώπων. Είναι ενδιαφέρον ότι μια παρόμοια αλληλουχία βρίσκεται στον κορονοϊό MERS που προκαλεί μια ασθένεια παρόμοια με την COVID-19.

(AP Photo/Noah Berger)

Αν και δεν είναι σαφές πώς ο SARS-CoV-2 απέκτησε αυτές τις αλληλουχίες, η εξέλιξή του υποδηλώνει ότι προέκυψαν από φυσικές διαδικασίες, αναφέρει η Ρούσινκ. Οι ιοί συσσωρεύουν αλλαγές είτε μέσω γενετικής ανταλλαγής με άλλους ιούς και τους ξενιστές τους, είτε μέσω τυχαίων σφαλμάτων κατά την αναπαραγωγή του. Το γεγονός ότι ο MERS και ο SARS-CoV-2 μοιράζονται μια παρόμοια αλληλουχία σε αυτό το τμήμα του γονιδιώματος, υποδηλώνει ότι εξελίχθηκε φυσικά και στους δύο και εξαπλώθηκε επειδή τους βοηθά να μολύνουν τα ανθρώπινα κύτταρα.

Η εξεύρεση της προέλευσης του SARS-CoV-2 θα μπορούσε να μας δώσει στοιχεία για την κατανόηση και την πρόβλεψη μελλοντικών πανδημιών, αλλά ίσως να μην μάθουμε ποτέ από πού ακριβώς προήλθε, καταλήγει η επιστήμονας.

ΠΗΓΗ: The Conversation

Περισσότερα Εδω

ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

Συνεχίζοντας να χρησιμοποιείτε την ιστοσελίδα, συμφωνείτε με τη χρήση των cookies. Περισσότερες πληροφορίες.

Οι ρυθμίσεις των cookies σε αυτή την ιστοσελίδα έχουν οριστεί σε "αποδοχή cookies" για να σας δώσουμε την καλύτερη δυνατή εμπειρία περιήγησης. Εάν συνεχίσετε να χρησιμοποιείτε αυτή την ιστοσελίδα χωρίς να αλλάξετε τις ρυθμίσεις των cookies σας ή κάνετε κλικ στο κουμπί "Κλείσιμο" παρακάτω τότε συναινείτε σε αυτό.

Κλείσιμο