Biológ Akadémie vied ČR: Ak očkovanie nezvýšime, vznikne priestor pre supervírus

Mutáciami môže vzniknúť aj supervírus, vakcíny nás pred takýmto scenárom chránia, hovorí Libor Grubhoffer, riaditeľ Biologického centra Akadémie vied ČR. Očkovanie je podľa neho planetárnym projektom najvyššieho významu a mali by sme doň investovať väčšie financie.

Ako ovplyvňujú mutácie vlastnosti vírusu?

Mutácie sú prirodzenou súčasťou životného cyklu vírusov. Mutácie sú dôležité pre vývoj života na našej planéte. Vírusy nemôžeme v pravom zmysle slova považovať za živé mikroorganizmy, keďže predstavujú makromolekulárne komplexy nukleových kyselín, proteínov, lipidov, sacharidov a život im vdýchne až vnímavá bunka. Dovtedy sú len akousi chemickou konštrukciou. Použitím genetického aparátu hostiteľskej bunky sa vírus dostane do replikačnej mašinérie, kedy sa delí genóm príslušného vírusu. Vtedy môžeme pozorovať chybnosť enzýmového aparátu, ktorý rozmnožuje genetickú informáciu, v prípade koronavírusov ide o RNA polymerázu. Koronavírusy sú unikátne v tom, že ide o jedinú skupinu vírusov, ktorá má vyvinutý reparačný mechanizmus.

Čo to znamená?

Koronavírusy dokážu napravovať vznikajúce mutácie. Nedokážu to však dokonale, preto sa nedokáže každá jednopísmenková zámena aminokyseliny či absencia príslušnej aminokyseliny [tzv. delécia, pozn. red] opraviť. Za priaznivých okolností sa potom niektoré z týchto mutácií vyselektujú ako výhodnejšie oproti pôvodnému dominantnému kmeňu koronavírusu.

Môžeme vylúčiť možnosť, že mutácie povedú k vzniku supervírusu, ktorý bude ďaleko smrteľnejší?

Nemôžeme vylúčiť ani takúto možnosť. Väčšina vírusov má zoonotický charakter, čiže sa na človeka spravidla prenáša zo zvierat. Nedá sa vylúčiť, že v budúcnosti budeme čeliť vysoko patogénnemu vírusu. Vírusy musia pri svojom replikovaní odolať selekčnému tlaku, ktorý vytvára imunitná reakcia hostiteľského organizmu. Víťazia tie varianty, ktoré získajú pozičnú výhodu v súťaži o receptor na povrchu vnímavých buniek. Tento scenár sa odohral pri najvýraznejších mutáciách, ktorým v súčasnosti čelíme.

Hovorí sa, že tieto mutácie nie sú patogénnejšie. Čomu môžeme teda pripísať zvýšený počet úmrtí po tom, čo sa niekde prejavia?

Laboratórne experimenty tomu spočiatku napovedali. Prvá mutácia sa objavila v marci 2020 a spočívala v jednobodovej mutácii v receptor viažucej doméne výbežkového proteínu S. Rád tejto doméne hovorím Achillova päta koronavírusu. Už táto jednobodová mutácia sa v experimentálnych podmienkach tkanivových kultúr množila výrazne rýchlejšie, ale nespôsobovala drastickejšie dôsledky. Potom v nej ale došlo k ďalším dvom mutáciám a vznikol britský variant, ktorý si na jeseň 2020 začal počínať razantne. Stále však nebolo isté, či je patogenita tohto vírusu vyššia. V súčasnosti sa však domnievam, že agresivita tohto kmeňa je vyššia a to, čo sledujeme v klinickej realite napovedá, že je nielen rýchlejšia, ale aj smrteľnejšia.

Britský variant B.1.1.7 napáda aj mladšie vekové kategórie a nositeľmi sú často aj deti. Čím si to vysvetľujete?

Mutáciou vznikla silnejšia väzba zmutovaného výbežku spike proteínu, takže sa dokáže naviazať aj na detské receptory. Dáta o väčšej agresivite tohto variantu budeme mať podľa mňa čoskoro, pretože je predmetom skúmania mnohých laboratórií.

V Česku je od štvrtku dokázaná aj juhoafrická mutácia. Čo o nej vieme?

V porovnaní s britskou mutáciou je odlišná v časti mnou nazývanej Achillovej päty. Tento variant B.1.351 nemá deléciu v receptor viažucej doméne, ale má tam ďalšiu mutáciu v konkrétnej pozícii v podobe zámeny lyzínu za glutamín. Zdá sa, že má tiež silnejšiu väzbu na receptor, čiže postupuje rýchlejšie.

Laboratórne experimenty s novým variantom nenaznačovali zvýšenú patogenitu či agresivitu rýchlejších a nákazlivejších variantov. Reálne klinické skúsenosti z posledných dní vytvárajú však iný obraz a nedá sa vylúčiť, že súbežne s vyššou nákazlivosťou sa aj častejšie stretávame s komplikovanejšími priebehmi ochorení a s väčším zastúpením ťažkých foriem ochorení u mladších ľudí.

V Brazílii umiera v priemere denne viac než 1 100 ľudí, v celkovom počte úmrtí je už na druhom mieste. Čím sa vyznačuje brazílsky variant P.1?  

V Brazílii sa objavila nová nákazlivejšia mutácia v Manaus, endemickej oblasti masívneho šírenia ochorenia COVID-19. Ukázalo sa, že tento variant má niektoré mutácie spoločné s juhoafrickou variantou, a teda existuje oprávnená obava, že bude tiež čiastočne odolný proti očkovaniu momentálne dostupnými vakcínami. Zámerne zdôrazňujem čiastočne odolný, aby som zdôraznil dôležitosť už prebiehajúceho plošného očkovania. V jednotlivých prípadoch nemusí postvakcinačná imunita uchrániť očkovaného jedinca pred nákazou, ale v každom prípade aspoň významne zmierni prebiehajúce ochorenie.

Čo sa stane, ak sa stretnú dve takéto mutácie?

Epidemiologický profil v danej oblasti vytvorí zmiešanú vzorku nakazenej populácie. Sekvenovaním oboch variantov by sme získali dve krivky, ktoré vytvoria výslednú krivku epidemiologickej situácie. Predstava, že keď sa tieto mutácie stretnú, vytvoria medzi sebou súboj, ktorý povedie k tomu, že tá slabšia prehrá, je peknou predstavou, ale patrí do sci-fi. Mali by sme mať na mysli, že protiepidemickými opatreniami a očkovaním robíme všetko pre to, aby sme redukovali množstvo koronavírusu, ktorý cirkuluje v ľudskej spoločnosti. Táto redukcia je veľmi dôležitá, pretože agresivita mutácií je v priamej súvislosti s množstvom hostiteľských subjektov. Čím viac ľudí je nakazených, tým viac priestoru dostávajú mutácie. V každom nakazenom organizme prebiehajú mutácie, ktoré opravný enzým koronavírusu nenapravil. Väčšina z mutácií však nemá šancu, pretože prehrá v súťaži o príslušný receptor na povrchu vnímavej bunky v prospech divokého dominantného kmeňa koronavírusu.

Majú ľudia, ktorí sa reinfikujú niektorou z týchto mutácií vyššiu imunitu?

Myslím si, že áno. Pri koronavírusoch nemáme zatiaľ vyselektované sérotypy [individuálne existujúce vírusy, pozn. red.] ako napríklad v prípade vírusu dengue, kde máme vyselektované štyri samostatné vírusy. Ak niekto ochorenie typom číslo 1, protilátky, ktoré si vytvorí, vedú v prípade nákazy typom číslo 2 k horšiemu priebehu choroby. Vo virológii sú teda prípady, kedy má primárna protilátková odpoveď negatívne dôsledky na novú infekciu veľmi podobným vírusom. Takto to našťastie nefunguje pri koronavírusoch. Domnievam sa, že prvotná imunita z nákazy SARS-CoV-2 funguje ako očkovanie a zmierňuje priebeh ochorenia pri reinfekcii.

Prečo sú niektoré vakcíny účinnejšie proti mutáciám?

V súčasnosti máme k dispozícii mRNA (Pfizer/BioNTech a Moderna) a vektorové vakcíny (AstraZeneca, Sputnik V a J&J). Látky typu mRNA po aplikovaní do svalu jedinca nasmerujú svoje častice priamo do lymfatických uzlín, ktoré slúžia ako regionálne imunitné centrá. Keď dôjde k ich spojeniu s lymfoidnými bunkami lymfatických uzlín, vznikne imunita priamo v centre imunitného systému. Tieto vakcíny majú vysokú produkciu protilátok, z čoho sa dá usúdiť, že lepšie pokryjú aj varianty SARS-CoV-2.

Protilátky, ktoré po očkovaní vzniknú, hrajú dôležitú rolu ako také značky. Nelikvidujú vírus, ale ho dôkladne označia pre faktory bunkovej zložky imunity očkovaného jedinca. Súhra bunkovej a protilátkovej imunity musí byť v súlade. Keď divoký vírus prenikne do organizmu, protilátky ho označia a jeho osud je spečatený pred bunkovou imunitou, ktorá vírusy zabíja. Obavy, že by vakcíny, ktoré sú pripravené na báze výbežkového proteínu S nefungovali a nimi vytvorené protilátky by ľudí nechránili aj pred variantmi, sú neopodstatnené.

V takýchto prípadoch však môže dôjsť k zníženiu účinnosti ochranného efektu vakcíny. Ukazuje sa, že takéto zníženie môže byť až na 50 či 60 percent. Vakcínami vzniká veľké množstvo takzvaných polyklonálnych a polyšpecifických protilátok, ktoré sa nalepia na povrchové štruktúry koronavírusu a dobre ich označia. Bohužiaľ, existuje skupina špecifických protilátok, ktorú voláme vírus neutralizujúce protilátky, ktoré nemusia fungovať, lebo nové varianty majú mutácie v spomínanej Achillovej päte koronavírusu. Do tejto receptor viažucej domény sa viažu vírus neutralizujúce protilátky, ktoré zabraňujú, aby sa vírus naviazal na receptor vnímavej bunky a vstúpil do nej. Takéto nie úplne funkčné vírus neutralizujúce protilátky spoločne s ďalšími protilátkami namierenými do blízkosti Achillovej päty napriek tomu môžu zásadne skomplikovať vírusovej častici dostať sa do hostiteľskej bunky.

Je pre populáciu lepšia preočkovanosť rôznymi vakcínami?

Časom tomu tak určite bude. Širšia paleta vakcín a poznatky o posvakcinačnej imunite a ochrannom účinku jednotlivých vakcín umožnia ich vhodnú kombináciu. Zatiaľ sme na začiatku celého planetárneho projektu s cieľom dostať koronavírusovú pandémiu pod kontrolu, preto je dôležité dodržiavať odporúčané protokoly pre preočkovanie vakcínou rovnakého typu a pôvodu.

Čiže vylučujete fámy o vakcínach druhej kategórie, ako sa to hovorí napríklad o AstraZeneca?

Jednoznačne to vylučujem, nesmieme k vakcínam pristupovať týmto spôsobom. Je potrebné rešpektovať aj AstraZeneca.

Prečo je pre ľudí dôležité očkovať sa vakcínami, ktoré sú k dispozícii?

Je potrebné globálne preočkovanie, ide o planetárny projekt najvyššieho významu. Veľa štátov ešte nezahájilo očkovanie a ani sa o to nesnažia. To nie je dobré, celý proces by mal prebehnúť v čo najkratšom časovom úseku, aby sme dosiahli kolektívnu imunitu. To sa dá len dvomi spôsobmi: divokým premorením s nepredstaviteľnými stratami na životoch či poškodení kvality života tých, ktorí by ho prežili, alebo vymoženosťou ľudstva v podobe očkovania.

Napriek tomu, že máme iniciatívy ako COVAX, robí sa podľa vás málo pre to, aby sa preočkoval celý svet?

Nerobí sa dosť a to ani z finančného hľadiska. Ak sa intenzita v tomto smere výrazným spôsobom nezvýši, bude sa predlžovať pandemická situácia a ponecháme priestor divokým variantom koronavírusu. Pevne dúfam, že politikom vo vrcholových pozíciách a veľkým hráčom svetovej politiky dôjde, že sa potrebujeme v tejto oblasti zomknúť v prospech celého ľudstva.

Môžeme očakávať, že ak budú niektoré štáty rýchlejšie očkovať, dosahy sa minú účinku, keďže zvyšok planéty sa bude premorovať?

Je to riziko dnešného globalizovaného sveta, keďže nechceme obmedzovať možnosti, na ktoré sme boli doposiaľ zvyknutí. Ľudstvo si veľmi ľahko zvyklo na skutočnosť, že dnes som v Českých Budějoviciach a zajtra by som mohol byť v San Franciscu. Stratili sme pojem vzdialenosti, ktorý nás po stáročia oddeľoval a tým sme umožnili, že dochádza k tesnému kontaktu ľudí zo vzdialených kútov sveta. To je veľké riziko, ale naša civilizácia si už nemôže povedať, že sa v tomto smere vrátime do minulosti a prestaneme lietať z kontinentu na kontinent, lebo ľudstvo sa vyvíja. Je to ale veľké poučenie o tom, že sa musíme zaoberať otázkami biologických rizík infekčného charakteru.

Podceňovali sme to napriek tomu, že sme v posledných desaťročiach dostávali veľmi silné varovné signály. Či už to bol v roku 2003 prvý SARS, ale o desať rokov neskôr MERS, krátko na to vírus Zika či Ebola. K Ebole pristupujeme tak, že sa nás to netýka a je to problém rovníkovej Afriky, ale týka sa nás, lebo patrí k takzvaným emerging diseases [vynárajúce sa infekčné choroby, pozn red.]  

Až vďaka SARS-CoV-2 si začíname uvedomovať, že tu máme zoonózy [infekčné ochorenia prenášané zo zvierat na človeka, pozn. red. ], a musíme študovať zvieratá nielen preto, že sú súčasťou našej biodiverzity. Trochu si to uvedomujeme v prípade chrípky, ktorá nám z historického hľadiska narobila už veľa problémov. Chrípkový vírus má segmentovaný genóm, preto je z hľadiska pandemického potenciálu o kategóriu vyššie než koronavírusy, ktoré majú celistvý genóm. Toto sú vážne varovania pre našu budúcnosť a musíme to mať na pamäti.

Máte odhad, kedy by v našom globalizovanom prepojenom svete mohol byť koniec súčasnej pandémie?

Všetci si veľmi prajeme, aby sme finančne pomohli firmám tak, aby mohli navýšiť výrobu očkovacích látok a aby sa rozhýbala plošná očkovacia kampaň. Ak by sa to podarilo aspoň v rámci Európy, mohli by sme mať kľudnejšie leto, lebo by sme sa dostali bližšie k vytúženej kolektívnej imunite. Predtým než sa objavila britská mutácia, sme si mysleli, že leto 2021 bude bez úzkosti a ochranných pomôcok, ale to sa skomplikovalo. Musíme sa zaprieť a koncentrovať na dodržiavanie protiepidemických opatrení. Máme len dva prostriedky: vakcínu a protiepidemické opatrenia. S určitou rezervou tvrdím, že výrazným spôsobom by sme mohli zatlačiť pandémiu do epidemických ohnísk približne o rok. Na jar 2022 by sme mohli byť pokojnejší.