Koronaviruso genomo tyrimas: antrosios bangos virusas – kitoks

Pirmosios ir antrosios koronaviruso bangos sukėlėjų atmainos skiriasi. Įmanoma vienu metu užsikrėsti net keliomis koronaviruso atmainomis. Tai – tik keletas pirminių išvadų, paaiškėjusių plataus masto koronaviruso genomo tyrimuose, kuriuos atlieka Lietuvos sveikatos mokslų universiteto (LSMU) mokslininkų grupė.

„Rugsėjo 15 d. tarptautinėje virusų duomenų bazėje LSMU mokslininkų komanda su pasauliu pasidalijo pirmąja Lietuvoje nuskaityta koronaviruso genomo seka. Nuo to laiko LSMU tyrėjai duomenų bazę papildė daugiau kaip 150-ies genomų sekomis iš 5 Lietuvos miestų – tai didžiausios apimties koronavirusų genomų tyrimas Baltijos ir kaimyninėse šalyse“, – sako LSMU prorektorė mokslui profesorė Vaiva Lesauskaitė.

Kas apskritai yra koronaviruso genomas ir kodėl taip svarbu jį tyrinėti? Ar virusas Lietuvoje mutuoja? Kuo skiriasi pirmosios ir antrosios bangos virusai? Šiuos klausimus uždavėme projekto mokslininkams tyrėjams – LSMU doktorantui Lukui Žemaičiui ir Kembridžo universiteto (University of Cambridge) doktorantei, virusologijos skyriaus bioinformatikei Ingridai Olendraitei.

–     Kaip renkama informacija apie koronaviruso genomo seką? 

Lukas Žemaitis (L.Ž.): – Koronavirusai, kaip ir kiti virusai, yra primityvios gyvybės formos, sudarytos iš genetinės medžiagos, ją gaubiančio baltymų sluoksnio ir membraninio apvalkalo . Genetinėje medžiagoje – genome – užkoduotos biologinės viruso savybės. Genomo tyrimai būtini siekiant sukurti vakciną, vaistus ar diagnostinius metodus, jie svarbūs ir molekulinei epidemiologijai, kadangi pagal viruso mutacijų profilį, tarsi pagal unikalų brūkšninį kodą, galima tiksliai atsekti viruso plitimo kelius, ištirti ligos židinius.

Gautas viruso genomo sekas apdorojus įvairiais bioinformaciniais algoritmais, surenkama konkretaus mėginio viruso genomo seka. Koronaviruso atveju ją sudaro apie 30 tūkst. nukleotidų (raidžių RNR kode). Šiame tyrime taikėme dvi skirtingas sekoskaitos technologijas: atlikome DNR sinteze pagrįstą RNR sekoskaitą ir išbandėme inovatyvų nanoporomis pagrįstą tyrimo metodą.

–     Ar LSMU mokslininkai buvo pirmieji, paskelbę duomenis iš Lietuvos? 

Prof. Vaiva Lesauskaitė (V.L.): – Tarptautinėje duomenų bazėje GISAID iki šio laiko buvo paskelbtos tik 3 Lietuvoje nustatyto SARS-CoV-2 genomo sekos, kurias nuskaitė Vokietijos mokslininkai. Tačiau LSMU mokslininkai pirmieji pateikė išsamius virusą apibūdinančius duomenis, kurie buvo gauti Lietuvoje.

Tuo pačiu džiugu, kad LSMU tyrėjų komanda ne tik sėkmingai pritaikė skirtingas sekoskaitos technologijas tokio tipo tyrimams, bet ir didžiausiu kiekiu duomenų papildė GISAID duomenų bazę Baltijos regione ir kaimyninėse šalyse (Latvija iki šios dienos yra paskelbusi 135 genomus; Estija – 20; Baltarusija – 3; Lenkija – 117). Tyrimai atliekami LSMU mokslininkams laimėjus Lietuvos mokslo tarybos finansavimą.

–     Tyrimo rezultatai sklaido spėliones, esą Lietuvoje plinta „lengvesnė“, „geresnė“ viruso versija. Koks gi tas mūsų šalyje išplitęs virusas?

Ingrida Olendraitė (I.O.): – Pirmosios bangos metu Lietuvoje plitęs koronavirusas nuo Wuhano, kuriame prasidėjo pandemija, viruso genomo sekos skyrėsi vidutiniškai 7 nukleotidais. Tad galima teigti, kad šis, lyginant su kitais virusais, pvz. gripo, mutuoja mažai. Panašius duomenis pateikia ir kiti pasaulio mokslininkai.

Palyginę nuskaitytus genomus su užsienio duomenimis, nustatėme, kad viruso variantai, cirkuliavę didžiausiuose pandemijos protrūkio taškuose (Italija, Niujorkas, Wuhanas), pavasarį taip pat sklido ir Lietuvoje.

Todėl negalima teigti, kad Lietuvoje plinta koks nors „geresnis“ virusas. Labiau tikėtina, kad mūsų šalyje jis buvo geriau suvaldytas ir taip smarkiai neišplito. Tai dar kartą parodo, kad svarbiau laiku suvaldyti ligos židinius – o ne tikėtis, kad mūsų genetinis pagrindas ar „geresni“ viruso variantai apsaugos nuo infekcijos.

–     Svarbią vietą tyrime užėmė mėginių iš Marijampolės duomenų analizė. Kas paaiškėjo? 

L.Ž.: – Siekėme įvertinti kovo mėnesį išplitusio koronaviruso židinio Marijampolėje priežastis. Tyrėme, ar židinyje vyravo tas pats virusas, ar tiesiog atsitiktinumas lėmė, kad vienoje vietoje atsirado daug užsikrėtusių asmenų. Iš PGR tyrimų to nustatyti neįmanoma.

Paaiškėjo, kad daugelis tirtų asmenų buvo užsikrėtę tuo pačiu viruso variantu, analogiškų virusų variantų tuo pačiu laikotarpiu radome ir kituose Lietuvos miestuose. Tai rodo, kad viruso protrūkis rajone nebuvo laiku suvaldytas ir nuo vieno atvejo veikiausiai užsikrėtė ne tik daug žmonių Marijampolėje, bet virusas išplito ir už regiono ribų.

–     Svarbus tyrimo atradimas: sergantysis šiuo virusu gali užsikrėsti dar kartą. Ar įmanomas tvirtas imunitetas po koronavirusinės infekcijos? 

L. Ž.: – Viename mėginyje netikėtai radome bent du skirtingus viruso variantus. Tai rodo, kad asmuo, užsikrėtęs koronavirusu, gali juo užsikrėsti ir dar kartą. Tikėtina, kad toks dvigubas užsikrėtimas gali apsunkinti ligos eigą, sukelti didesnes organizmo pažaidas. Tačiau kalbėti apie imuninį COVID-19 infekcijos atsaką dar labai sudėtinga.

Šiandien žinoma, kad užsikrėtusiam asmeniui imuninis atsakas susiformuoja per pirmąsias savaites, tačiau kokio jis stiprumo, kaip ilgai išlieka – nėra vieningos nuomonės. Yra atvejų, kai sirgęs COVID-19 asmuo užsikrėtė antrą kartą. Savo tyrime taip pat vertiname imuninio atsako susidarymo ypatumus, tačiau apibendrintas išvadas skelbti dar anksti.

–     Ar pirmosios ir antrosios bangų virusai Lietuvoje skiriasi?

I.O.: – Iš visų nustatomų mutacijų itin daug dėmesio sulaukia sparčiai Europoje plintanti D614G mutacija, esanti viruso spygliuko (smaigalio) baltyme. Manoma, kad ši mutacija gali palengvinti viruso kelią į ląstelę. Dar pavasarį atkreiptas dėmesys į Europoje ir Kinijoje plintantį viruso variantą, kuris turi vieną amino rūgšties pokytį: D amino rūgštį pakeičia G amino rūgštimi, ši viruso mutacija sparčiai pradėjo dominuoti Europoje, o vėliau JAV, Kanadoje ir Australijoje.

Kai kuriais eksperimentais buvo parodyta, kad jei virusas turi G amino rūgštį, žmogaus plaučių epitelio ląstelėse viruso buvo nustatoma daugiau, juo buvo lengviau užkrėsti ląsteles (plačiau apie tai – čia: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2895-3 ). Vis dėlto dėl šios mutacijos reikšmės mokslininkai iki šiol nesutaria.

Iš mūsų tirtų pirmosios bangos mėginių, D amino rūgšties variantą turėjo 93 proc. mėginių, o galimai lengviau plintančią ir efektyvesnį viruso pasidauginimą lemiančią G mutaciją turėjo vos 7 proc. Lietuvoje tirtų mėginių.

Atlikę antrosios koronaviruso bangos genomo tyrimus, pamatėme, kad situacija apsivertė aukštyn kojomis. Tirtuose antrosios bangos mėginiuose buvo nustatyta šimtaprocentė G mutacija: šis viruso tipas tapo dominuojančiu ir Lietuvoje. Be abejo, ši ir keletas kitų viruso mutacijų patraukė mūsų tyrėjų komandos dėmesį, tad tolesniuose tyrimo etapuose sieksime geriau suprasti jų klinikinę reikšmę.

–     Ar atlikę tokio plataus masto tyrimus galite pateikti kokių rekomendacijų, prognozių?

L.Ž.: – Visi mūsų iki šiol atlikti tyrimai patvirtina svarbią žinią: kol nėra vakcinos, didžiausią dėmesį būtina skirti infekcijos plitimo kontrolei. Šiuo metu vyraujantis antrosios COVID infekcijos bangos viruso tipas gali būti labiau prisitaikęs plisti. Taip pat nustatėme, kad vienas žmogus gali užsikrėsti keliais koronavirusais vienu metu, o Marijampolės protrūkio pavyzdys parodė, kad net vieno atvejo gali pakakti užkrėsti dešimtis žmonių.

Šie faktai tik patvirtina, kad šiandien turime elgtis labai atsakingai, laikytis rekomendacijų ir stengtis kuo greičiau kuo suvaldyti ligos plitimą. Mokslininkams dar tikrai yra ką nuveikti, siekiant geriau pažinti šį neprašytą svečią, tad turime telktis ir bendradarbiauti.