Virusi mogu izumrijeti. Događa li se to s koronom u Japanu i Indiji?

U PONEDJELJAK su brojni strani i domaći mediji prenijeli vijest prema kojoj bi uzrok naglog pada broja novozaraženih u Japanu, ali i Indiji, mogla biti evolucijska slijepa ulica u koju je upao virus.

Naime, u Japanu je broj novozaraženih, nakon vrhunca krajem kolovoza, kada su dnevne infekcije premašile 20.000, posljednjih dana pao na ispod 200 (grafikon dolje).

Hipoteza o samouništenju mutacijama

Tu hipotezu iznio je Ituro Inoue, profesor na japanskom Nacionalnom institutu za genetiku. On smatra kako je moguće da je delta soj u Japanu akumulirao previše mutacija na virusnom nestrukturnom proteinu koji ispravlja genetske pogreške, nazvanom nsp14.

Prema njegovoj hipotezi, posljedica tih mutacija bila je da virus nije uspijevao na vrijeme popravljati mutacije, što je u konačnici dovelo do nakupljanja nepovoljnih mutacija i samouništenja virusa. Studije su pokazale da u Aziji više ljudi ima obrambeni enzim nazvan APOBEC3A koji napada RNA viruse kao što je SARS-CoV-2, uzročnik covida-19, u usporedbi s ljudima u Europi i Africi, pa je, prema Inoueu, to mogući razlog zašto se to dogodilo u Japanu, ali ne u Europi. U tim napadima APOBEC3A može oštetiti protein nsp14 koji služi za ispravljanje mutacija.

Mnogi stručnjaci ne slažu se s tom hipotezom i smatraju da je za jenjavanje epidemije u Japanu zaslužna kombinacija visoke procijepljenosti od preko 76% ukupne populacije, velikog broja inficiranih u posljednjem valu i velike discipline u pridržavanju epidemioloških mjera, osobito u održavanju distance i nošenju maski. Japanci su navikli koristiti maske uvijek kada vladaju epidemije respiratornih bolesti, čak i na otvorenom.

No hipoteza je ipak zanimljiva jer nameće pitanje može li se uistinu u nekom trenutku dogoditi da virus SARS-CoV-2 postane neučinkovit u širenju i nestane.

Povijest potvrđuje da virusi nestaju

Znanstvena istraživanja pokazala su da su brojni virusi gripe s vremenom nestali iz cirkulacije među ljudima. Smatra se da će svaki virus gripe nestati u razdoblju od nekoliko desetljeća ili najviše 120 godina. Nakon što nestane, zamijenit će ga neki drugi, koji može uzrokovati pandemiju (ilustracija dolje).

Najstariji dokaz u prilog tezi da virusi sami nestaju predstavlja otkriće virusa boginja u ostacima jednog od Danaca koji su ubijeni 1002. godine u Engleskoj, u Oxfordu, kako bi se odvratili napadi Vikinga. Naime, kada su znanstvenici analizirali virus, utvrdili su da se značajno razlikuje od virusa velikih boginja koje su harale 1970-ih sve dok nisu zaustavljene masovnim cijepljenjem.

Dakle, virus otkriven u nalazištu u Engleskoj morao je sam prirodno izumrijeti prije više stotina godina, dok je virus iz 1970-ih izumro zahvaljujući cijepljenju. Drugim riječima, virus velikih boginja izumro je najmanje dva puta.

Jedan od novijih primjera virusa koji su nestali je SARS. Taj virus je, kao i SARS-CoV-2, prešao sa životinja na ljude na tržnici živih životinja u Kini, u pokrajini Guangdong. Smatra se da je on sa šišmiša prešao na cibetke himalajske palme (zvijeri nalik na mačke) i japanske rakunske pse 2002., da bi potom zarazio ljude. On je izumro zahvaljujući strogim mjerama izolacije koje je u njegovom slučaju bilo moguće efikasno primijeniti jer su oboljeli vrlo rano pokazivali teške simptome – gotovo svaka peta oboljela osoba ubrzo je umrla. Ranim praćenjem i izolacijom oboljelih, prije nego što su uspjeli zaraziti druge, širenje virusa koji je uzrokovao SARS zaustavljeno je i on je nestao jer više nije imao koga zaraziti. Osim toga, on se nije mogao vratiti u svoj izvorni rezervoar, među divlje šumske životinje, jer one nisu uobičajeno zaražene njime. Životinja koja ga je prenijela na ljude bila je jedna od rijetkih zaraženih, a nju je vjerojatno izravno zarazio šišmiš.

Osim SARS-a, samo su dva druga virusa u povijesti izumrla zahvaljujući ljudskim mjerama – velike boginje i goveđa kuga, koje su zaustavljene cijepljenjem.

Trenutno se na rubu izumiranja nalazi i virus koji uzrokuje dječju paralizu. Polio uzrokuje invaliditet kod relativno malog postotka djece, no unatoč tome obavezno cijepljenje uvedeno je u većini zemalja svijeta. Zahvaljujući masovnoj kampanji cijepljenja, broj slučajeva polija od 1980-ih do danas smanjen je za 99%. Divlji poliovirus iskorijenjen je na svim kontinentima osim u Aziji, a od 2020. godine Afganistan i Pakistan su jedine dvije zemlje u kojima je bolest još uvijek klasificirana kao endemska.

Hoće li i drugi virusi nestati?

Neke viruse, poput onih koji uzrokuju gripu, teško je trajno zaustaviti. Ključni problem je u tome što oni osim ljudi imaju druge rezervoare u životinjama, u kojima se rekombiniraju i cirkuliraju. Primjerice, virusi gripe imaju rezervoare u divljim i domaćim pticama te svinjama.

Slično vrijedi za epidemije ebole koje se iznova i iznova javljaju i prestaju. Otkako je virus otkriven 1976. godine, do danas je u Africi bilo najmanje 26 epidemija ebole. No to su samo skokovi sa životinja (najčešće šišmiša) na ljude koje su zdravstveni sustavi zabilježili jer je bilo više slučajeva obolijevanja među ljudima. Neka istraživanja gena virusa ebole pokazala su da je tih skokova bilo više, najmanje 118, no većina je ostala neprimijećena. Dakle, dokle god ima šišmiša, taj virus će ostati s nama, bez obzira na to je li igdje ijedna osoba zaražena. Pojedinačne epidemije virusa ebole uspješno se zaustavljaju i ne uspijevaju se proširiti svijetom zato što ebola također uzrokuje izuzetno teške simptome.

Tu spada i MERS, koji je 2012. godine prešao na ljude s deva. On je od tada prešao na ljude u stotinama različitih prilika.

Uvriježeni sojevi gripe imaju tendenciju razvijati se kroz mnogo različitih putova. No većina virusa u nekom trenutku nestane. Procjenjuje se da se svakih nekoliko desetljeća razvije nova vrsta gripe koja će zamijeniti staru, a virusi koji je uzrokuju obično su sastavljeni od kombinacije starih virusa gripe i novih koji stižu sa životinja (ilustracija dolje).

Primjerice, soj virusa H1N1 koji je izazvao pandemiju gripe 1918. s vremenom je nestao dijelom zato što su ljudi koji su ga preživjeli postali rezistentni na njega, a dijelom zato što je nakupljao mutacije koje su bile beskorisne ili čak aktivno štetne za njegov opstanak.

Nažalost, istraživanja su pokazala da SARS-CoV-2 može prelaziti na divlje i domaće životinje poput nerčeva, mačaka i pasa te se s njih vraćati među ljude.

Prednosti i štete brze mutacije

Brza mutacija virusu može biti korisna, ali i štetna. S jedne strane ona mu omogućuje da se mijenja i prilagođava kako bi se lakše prenosio, lakše ulazio u stanice i brže multiplicirao. No, s druge strane, prevelika brzina mutacije može rezultirati nakupljanjem štetnih mutacija koje mogu otežati širenje virusa. Većina mutacija je štetna ili beskorisna, no poneke, rijetke, virusu daju određenu evolucijsku prednost. U populaciji domaćina obično prevlada onaj virus koji je najuspješniji u širenju, kao što je zaraznija delta prevladala raniju alfu.

SARS-CoV-2, koji uzrokuje covid-19, jednolančani je RNA virus, a oni mutiraju brže od dvolančanih RNA virusa i DNA virusa. Istraživanja su pokazala da veličina genoma uglavnom negativno korelira s brzinom mutacije – što veći genom, to manje mutacija.

U tom smislu dobro je što virus SARS-CoV-2 ima veliki genom sastavljen od 30-ak tisuća baznih parova, pa relativno sporo mutira za jednolančane RNA viruse, sporije od gripe. Procjenjuje se da SARS-CoV-2 nakupi oko dvije mutacije mjesečno. Korelacija veličine genoma i sporosti mutacije logična je jer virus s velikim genomom mora imati dobro uređenu provjeru točnosti prepisivanja svojeg koda. Kada to ne bi imao, u velikom genomu bi se događalo previše grešaka i virus ne bi bio efikasan – u reprodukciji bi nastajalo previše virusnih čestica koje bi bile škartovi. Virus gripe, koji ima mnogo kraći kod RNA, može si dozvoliti luksuz da se manje točno prepisuje i više mutira, a slično vrijedi i za virus hepatitisa C i HIV. No SARS-CoV-2 još uvijek dovoljno brzo mutira da s vremenom može uzrokovati probojne infekcije, čak i kod zaštićenih cijepljenjem i prebolijevanjem.

Virusi bi se mogli natjerati na izumiranje ubrzavanjem mutiranja

Prema navedenoj hipotezi, određeni sojevi virusa SARS-CoV-2, poput delte, prirodno bi mogli nakupiti dovoljno štetnih mutacija tako da nestanu. Neki stručnjaci smatraju da se upravo to u posljednje vrijeme događa u Japanu i Indiji (grafikon dolje). No za sada ne postoje objavljena istraživanja koja bi to potvrdila.

Budući da prebrzo mutiranje može biti štetno za viruse, neki znanstvenici smatraju da bi umjetno ubrzavanje tog procesa određenim lijekovima moglo omogućiti njihovo zaustavljanje. Ova ideja mogla bi se iskoristiti za zaustavljanje sezonskih gripa, prehlada, ali i covida-19.

Ubrzavanje mutacija moglo bi se koristiti i za liječenje pojedinačnih bolesnika. Već postoje neki dokazi da to može funkcionirati. Naime, klinička ispitivanja u SAD-u i Japanu otkrila su da je lijek koji potiče mutacije favipiravir učinkovit protiv soja gripe H1N1 tako što ga čini manje zaraznim.

Jedno istraživanje, objavljeno u ožujku 2021. u časopisu Nature Communications, pokazalo je da je favipiravir učinkovit kod zamoraca zaraženih virusom SARS-CoV-2.

No znanstvenici se uglavnom slažu da, koliko god se trudili, rijetko možemo doći do situacije u kojoj možemo ustvrditi da smo neki virus zauvijek iskorijenili. Neki od njih mogu se skrivati u ljudima i životinjama, drugi u vječnom ledu, a treći u hladnjacima laboratorija. SARS-CoV-2 za sada se vrlo uspješno širi, a ima i druge rezervoare osim ljudi, pa je za očekivati da će još godinama ostati s nama, poput sezonske gripe ili prehlada koje uzrokuju drugi koronavirusi.

index.hr