Koronavirus

Virus – nanomašina, ki lahko z 20 geni uniči organizem, ki jih ima 20.000

Dr. David Stopar, profesor mikrobiologije na ljubljanski Biotehniški fakulteti in raziskovalec, ki se ukvarja s preučevanjem strukture in funkcije biofilmov

David Stopar
David Stopar
foto: Val 202, Infodrom

Znanstveniki in raziskovalci intenzivno raziskujejo in spoznavajo nove lastnosti novega koronavirusa ter njegove vplive na naše zdravje. Kot vemo, novi koronavirus gostuje v naših pljučih. Ko zapušča svojega gostitelja, se obda z membrano naših celic, kar seveda pomeni, da nas zna dobro pretentati – ob predstavitvi oziroma vnovičnem vstopu se namreč predstavi z našo lastno membrano. Za nekaj odgovorov o tem, kaj že vemo o novem koronavirusu, kako blizu cepivu smo in kako se mu lahko z dobro higieno postavimo po robu, smo poklicali dr. Davida Stoparja, profesorja mikrobiologije na ljubljanski Biotehniški fakulteti in raziskovalca, ki se ukvarja s preučevanjem strukture in funkcije biofilmov.

Objavljamo zapis intervjuja:

Profesor David Stopar, kaj za zdaj že lahko rečemo o novem koronavirusu? Gre za virus RNK, mar ne, in to dokaj velik?

“Ja, drži, to je virus RNK, kar v znanstvenih krogih pomeni, da imamo opravka z virusom, ki se relativno hitro spreminja. Ta lastnost mu omogoča veliko rekombinacij, pri čemer se lahko različni deli njegovega genetskega materiala med seboj kombinirajo in s tem spreminjajo lastnosti virusa. Ta zato tudi relativno hitro mutira. Poznamo že kar nekaj molekularnih podrobnosti o novem virusu, tudi to, da gre za relativno velik virus. Načeloma je njegova strategija ta, da uporablja mimikrijo in da izkorišča našo ranljivost. To pomeni, da se na neki način prikrije. Ko zapušča svojega gostitelja, se obda z membrano. To ni katera koli membrana, ampak membrana naših celic. In ko se naslednjič predstavi svojemu gostitelju, se predstavi z našo membrano in tako pretenta naš organizem.”

Ustaviva se za hip pri tem, kako tak virus vstopi v naše celice. Zakaj ga celica sprejme v svojo notranjost, kako mu uspe priti čez barikade našega imunskega sistema?

“Virus izkorišča pomanjkljivosti v našem molekularnem ustroju. Ta virus se veže na točno določene receptorje na naših celicah in ti receptorji služijo določenim namenom. Receptor, na katerega se veže novi koronavirus, uporabljamo za uravnavanje krvnega tlaka, deluje tudi protivnetno, skratka gre za receptor, ki se mu ne moremo kar zlepa odreči. Potem ko se virus veže na tak receptor, pride do encimske reakcije oziroma cepljenja virusnega proteina, pri čemer mu pomagamo s svojimi proteazami in na tak način omogočimo virusu, da vstopi v naše celice. Ko steče tovrstna kaskada molekularnih dogodkov, nastopi fuzija membrane virusa z našo membrano, skratka fuzija dveh identičnih membran. In to je znova nekaj, kar običajno počnejo naše celice. Virus torej izkorišča procese, ki v naših celicah potekajo običajno. Ko pa je enkrat znotraj celice, zelo hitro prevzame nadzor nad njo.”

Kako to, da pravijo, da bi mu toplejše temperature zunaj lahko škodovale, po drugi strani pa mu čisto dobro dene naša telesna temperatura?

“To se na prvi pogled res zdi paradoksalno. Virus se lahko razmnožuje v naših celicah, torej pri temperaturi okrog 37 stopinj Celzija, in ta mu očitno zelo dobro dene. Res pa je, da je naše telo tudi okolje, v katerem je skoraj stoodstotna zračna vlaga. Ko tak virus, ki nas sili v kašljanje, izkašljamo skupaj z večjo količino manjših kapljic, te kapljice vstopijo v okolje, v katerem je temperatura lahko visoka, relativna zračna vlaga pa je občutno manjša. In v takem okolju začne voda iz zračnih kapljic izhlapevati, vsebina take kapljice se začne koncentrirati, običajno se zmanjša tudi pH vrednost in kapljice postanejo bolj kisle. To pa ni najugodneje za zunanjo membransko ovojnico virusa, zato začne ta razpadati, kar vodi v onesposobitev virusa. Glavna razlika je torej v kombinaciji temperature in vlage, ki ni enaka zunaj in znotraj našega telesa.”

Zakaj je ta virus tako infektiven? Zakaj se tako dobro prenaša?

“Ta virus zelo draži naša dihala, eden od zelo značilnih simptomov tega je kašelj. Ob tem izkašljamo veliko količino kapljic, ki lahko neposredno prehajajo v novega gostitelja. Neposreden prenos je najhitrejši možen in tudi najučinkovitejši način prenosa. Ob tem je pomembna tudi ravno pravšnja smrtnost, gledano s stališča virusa. Če bi bil bolj nevaren, bi se tudi simptomi pojavili prej. Verjetno bi se taki ljudje hitreje izločili in bi bil prenos bistveno zmanjšan. Če bi bil virus bolj virulenten, bi si prav tako uničil veliko število gostiteljev, najti mora torej ravno pravo mero virulentnosti. Kot za vse viruse tudi za tega velja, da se želi čim hitreje razmnožiti in razširiti. Za pandemijo je ubral pot, ki mu to optimalno omogoča.”

Virus se širi kapljično. V suhem zraku lahko te kapljice predvidoma hitro izhlapijo (preden padejo na tla), v zraku pa ostane sto nanometrov velik virus, tako kot dim.  Je mogoče, da se v realnih primerih virus širi kot aerosol, kar problematiko širjenja še poveča?

“Delno je to res. Virus nekaj časa ostaja v okolju in načeloma je okolje tisto, ki ga sčasoma onesposobi zaradi sprememb v temperaturi, vlažnosti in izpostavljenosti UV-žarkom. Kljub temu lahko rečemo, da je virus v okolju zagotovo nekaj ur, še bolj verjetno nekaj dni. To pomeni, da je tako širjenje virusa mogoče.”

Skrb za higieno je ključna. Zelo priročno je milo.

Sami poudarjate, da struktura virusa vpliva na higieno. Kaj to pomeni pri tem virusu? Kaj najbolj zaleže?

“Če pogledamo njegovo sestavo, je najznačilnejša struktura tega virusa njegova ovojnica s ‘špicami’, ki štrlijo navzven in tvorijo njegovo korono. Tovrstna membrana je za virus njegova velika prednost pri neposrednem prenosu, hkrati pa je to lahko njegova šibka točka. Če namreč membrano razgradimo, virus nima možnosti, da bi okužil svojega gostitelja.”

“Naša skrb za higieno je pri tem ključna. Na voljo imamo več možnosti. Najbolj uporabna je zagotovo milo, detergenti v njem raztapljajo membransko ovojnico virusa. Obstaja tudi veliko razkužil, ki imajo podoben učinek. Seveda pa je treba biti tudi previden – pretirana uporaba tovrstnih sredstev lahko povzroča določene težave na koži, npr. preobčutljivostne reakcije, draženje kože, srbenje.”

Kako je z maskami? Kako dobra zaščita so? Je mogoče doma narediti dobro zaščitno masko?

“O maskah je v zadnjem obdobju res veliko govora. Zavedati se moramo, da je virus pasiven delec, sam se ne more premikati v okolju, ampak za to potrebuje tok zraka ali difuzijo, ki mu omogoča potovanje. Vsaka ovira, ki jo postavimo na tej poti, je lahko koristna in bi lahko zmanjšala prenos virusa. Pri maskah je težava v njihovi poroznosti, v tem, kakšna je porazdelitev por v njih. Po raziskavah večina mask ne ponuja stoodstotne zaščite, tiste, ki zagotavljajo popolno zaščito, pa so precej neudobne za uporabo. Na vprašanje, ali bi se dalo tako zaščitno masko narediti tudi doma, bi bil odgovor načeloma da, vendar tu ne bi pričakovali popolne zaščite.”

Kaj pa klimatske naprave v prostorih, v katerih se giblje veliko ljudi? Kako je z zadrževanjem v letalih oziroma podobnih manjših prostorih?

“To je velika težava. Ko imamo virus enkrat v okolju, ne razpade takoj, ampak je lahko kar nekaj časa v obtoku. Manjši ko je prostor, večja je verjetnost, da ga z gibanjem zraka širimo po prostoru. Pri klimatskih napravah je odvisno, v katerem letnem času smo, ali jih torej uporabljamo za hlajenje ali ogrevanje prostorov. Z njihovo uporabo namreč ne spreminjamo samo temperature, ampak tudi vlažnost zraka.”

Priprava cepiva je tek na dolge proge. Ko sekamo ovinke, tudi tvegamo.

Kako pa to, da imamo opravka z virusom RNK, vpliva na uspešnost razvoja cepiva? Če gre za hitro spreminjajoči se virus, to najbrž pomeni težavo za pripravo cepiva?

“Sposobnost virusa, da se hitro spreminja, predstavlja težavo pri vsaki pripravi cepiva. Cepiva so na splošno zelo specifična in delujejo le na neko točno določeno molekulo. Če se ta molekula spremeni, lahko takšna sprememba popolnoma izniči vrednost cepiva. Če imamo kombinacijo hitrih sprememb virusa na eni strani in počasno izdelavo cepiva na drugi, je to lahko zelo neugodno.”

Priprava cepiva proti novemu koronavirusu ta hip s sabo prinaša vrsto vprašajev. Kaj menite o koraku Združenih držav Amerike, da naj bi cepivo že preizkušali na ljudeh?

“Tu je vrsta vprašanj. Najprej nas zanima, ali bo tako cepivo učinkovito, naslednje vprašanje je, ali bo varno. Vprašanje je tudi, ali bo dostopno širšemu sloju prebivalcev, in seveda, kaj bo z uporabo takega cepiva. Načeloma imamo z uporabo cepiv vsaj v zahodnem svetu kar težave.” ”

Poraja se torej veliko tveganj in hitenje pri izdelavi cepiv je lahko težava. To, kar zdaj počnejo v Združenih državah, je poskus v smeri, da bi cepivo dobili  čim hitreje. Še vedno pa tega – po zagotovilih vodilnih v tem podjetju – realno ni pričakovati pred decembrom. Kar je pa zelo oddaljen datum.”

Zakaj razvoj cepiva kljub hitri proceduri (brez testiranja na živalih) traja tako dolgo?

“Ravno zaradi dilem, ki sem jih prej poudaril. Za učinkovitost in varnost takega cepiva je potrebno relativno dolgo testiranje. Izdelava cepiva je zelo zahtevno početje. Pri tem je veliko znanosti, nekaj pa je tudi umetnosti. Izdelati cepivo, ki bo ponudilo zaščito, ob hkratnem vzbujanju želenega imunskega odgovora, je na neki način igranje z ognjem. Stvar nam lahko hitro uide izpod nadzora. Zaradi tega je potrebno dolgotrajno testiranje. Zadeva je načeloma kar draga, tako da si majhna podjetja težko privoščijo dovolj kapitala. Razvoj takega cepiva lahko tako traja vsaj kakšno leto, običajno pa več.”

Kako dolgo traja, da se cepivo naredi v zadostnih količinah? Že samo v razvitem svetu bo treba cepiti ogromno ljudi …

“Težava dolgotrajnega razvoja in distribucije cepiva je v tem, da so se veliki farmacevtski igralci na tem področju izločili. K temu je v veliki meri verjetno pripomogla tudi družbeno razpoloženje, ki ni najbolj naklonjeno cepljenju, to pa zmanjšuje dobiček takih velikih igralcev. Tako smo zdaj v položaju, ko cepivo razvijajo manjša podjetja, pri tem pa je vprašljivo, ali imajo dovolj kapitala, da bi cepivo proizvedla v ustrezni količini in ga tudi distribuirala. Vsekakor pa se pogovarjamo o rešitvi, ki bo prišla relativno pozno. To ni rešitev, ki bo ustavila trenutno krizo, ampak gre za dolgoročno reševanje problema.”

Kako se bo virus vedel v prihodnje? Če bo močno mutiral, kaj to pomeni za cepivo?

“Dolgoročno bi pričakovali, da se bo skušal virus ohranjati, tako kot se poskuša ohranjati vsako živo bitje oziroma vsak virus na tem planetu. Načeloma bo zaradi vse večje imunosti populacije njegovo preživetje odvisno predvsem od njegovih sprememb. Ko bomo cepivo dobili, je zelo verjetno, da ga bo treba nadgraditi. Tako da ta rešitev ni dokončna, temveč jo bo treba vedno znova izboljševati.”

Zakaj ljudje, ki so že preboleli okužbo z virusom, lahko znova zbolijo?

“Načeloma za istim virusom ne zbolimo znova, če pa se virus spremeni, je to popolnoma nova igra.”

Do zdaj znanost na področju virologije ni bila najbolje financirana. Lahko v prihodnje pričakujemo drugačne smernice? Epidemija, kakršna je ta, najbrž ne bo zadnja?

“Zagotovo. To ni prvi tovrstni primer, zelo verjetno tudi ne bo zadnji. Če pogledamo v zgodovino, ugotovimo, da nikoli do zdaj ni bilo na planetu toliko tako velikih živali, kot je trenutno ljudi. Kar pomeni, da je tudi več možnih kontaktov med mikrobi v okolju in ljudmi. Če k temu dodamo še to, da vsaj v nekaterih delih tega planeta vlada veliko pomanjkanje hrane, kar sili ljudi v neobičajne prehranjevalne navade, potem je lahko ta kontakt še pogostejši. Načeloma gre na začetku za majhna žarišča, kot smo videli tudi v tem primeru, ki pa lahko hitro prerastejo v epidemije. Ali celo v pandemije.”

“Virusi so genetski elementi, ki so vedno izrabljali napake oziroma nedoslednosti v našem organizmu. Ljudje nismo popolni, virusi pa nam to zelo lepo kažejo. Novi koronavirus zelo izkorišča našo socialno naravo, potrebo po stikih. Ta virus izrablja tudi to, da se radi masovno zbiramo, kar je zanj zelo priročno. Tudi to, da se hitro premikamo z enega konca planeta na drugega, je za tak virus nekakšen nepričakovani bonus. Gre torej za razvoj na eni in drugi strani, na strani virusa in na strani gostitelja, gre za koevolucijsko sobivanje. Ko naredimo en korak mi, ga mora tudi virus, da ostajamo v nekakšnem dinamičnem ravnotežju.”

In nas hkrati opozarja, kako ranljivi smo, čeprav se tega ne zavedamo?

“Nedvomno. Mogoče nas je hiter razvoj družbe in znanosti nekoliko zapeljal in nam dal lažno upanje, da smo neranljivi.”

Naročite se na poseben podkast Vala 202 o koronavirusu

Verodostojne informacije, konkretna navodila, pojasnila strokovnjakov, nova spoznanja. Pogovori, ki nov virus postavljajo v družbeni in globalni kontekst. V vseh aplikacijah za podkaste. V iskalnik vpišite: Koronavirus podkast.