Публікуємо переклад статті професора біології у Техаському університеті A&M Бенджаміна Ньюмана для видання The Conversation.
Коронавірусну інфекцію COVID-19 викликає коронавірус з назвою SARS-CoV-2. Коронавіруси відносяться до групи вірусів, які інфікують тварин — від павичів до китів. Вони отримали свою назву від голок з шипами, які виступають на поверхні вірусу, тим самим створюючи навколо вірусу таку собі корону.
Коронавірусна інфекція зазвичай проявляється одним з двох способів: як інфекція у легенях, яку люди називають застудою, або як інфекція у кишківнику, яка викликає діарею. COVID-19 починається в легенях, як звичайні простудні коронавіруси, але потім викликає руйнування імунної системи. І це може призвести до тривалого пошкодження легенів або смерті.
SARS-CoV-2 генетично дуже схожий на інші респіраторні коронавіруси людини, у тому числі SARS-CoV і MERS-CoV. Але тонкі генетичні відмінності призводять до значних розбіжностей в тому, наскільки легко коронавірус інфікує людину і як вона починає хворіти.
SARS-CoV-2 має все той же генетичний набір, як і початковий SARS-CoV, який викликав глобальний спалах у 2003 році. Але за цей час відбулося близько 6000 мутацій. Це майже як порівнювати незбиране та знежирене молоко.
У порівнянні з іншими людськими коронавірусами, такими як MERS-CoV, які з’явилися на Близькому Сході у 2012 році, новий вірус має свій функціонал для проникнення у клітини. SARS-CoV-2 має зовсім інший набір генів, які дають цьому вірусу невелику перевагу у певних ситуаціях. Наприклад, MERS володіє певним білком, який відключає здатність клітини подавати сигнал тривоги про вірус. SARS-CoV-2 має неспоріднений ген з невідомою функцією у цьому положенні у своєму геномі. Тут можна порівняти коров’яче молоко з мигдальним.
Як вірус заражає людину
Кожна коронавірусна інфекція починається з вірусної частки — сферичної оболонки, яка захищає один довгий ланцюжок генетичного матеріалу і проникає у людську клітину. Вона вчить клітину виробляти близько 30 різних частин вірусу, що дозволяє йому розмножуватися. Клітини, які SARS-CoV-2 вважає за краще інфікувати, мають зовні мембранний білок, так званий ACE2, який важливий для регулювання кров’яного тиску.
Інфікування починається тоді, коли білки з довгими шипами, які виступають з вірусної частки, фіксуються у білку ACE2 клітини. З цього моменту шип трансформується, розвертається і змінює свою конфігурацію. Після цього він чіпляється за клітину і з’єднує вірусну частку і клітину. Це формує канал, по якому ланцюжок вірусного генетичного матеріалу може потрапити у нічого не підозрюючу клітину.
Ілюстрація білка шипу SARS-CoV-2, показаного збоку (зліва) і вгорі. Білок закріплюється на клітинах легенів людини
SARS-CoV-2 розповсюджується від людини до людини під час тісного контакту. Спалах вірусу у церкві Сінчхонджи у Південній Кореї у лютому є гарною демонстрацією того, як швидко розповсюджується SARS-CoV-2. Здавалося ю, одна чи дві людини з вірусом сиділи обличчям одна до одної дуже близько до не інфікованих людей протягом декількох хвилин у кімнаті, де було скупчення людей. Протягом двох тижнів кілька тисяч людей у країні заразилися, і більша половина заражень на той момент була пов’язана з церквою. Спалах почався швидко, бо органи охорони здоров’я не знали про потенційний спалах і не проводили масового тестування на цій стадії. Відтоді влада почала активніше працювати і кількість нових випадків у Південній Кореї знижується.
Як вірус змушує людей почуватися погано
SARS-CoV-2 росте у клітинах легенів другого типу, які виділяють милоподібну речовину, яка допомагає повітрю проникати глибоко у легені і у клітини горла. Як і у випадку з атипічною пневмонією, більша частина пошкоджень через COVID-19 викликана імунною системою. Она виконує захисну функцію і намагається зупинити розповсюдження вірусу. Мільйони клітин імунної системи проникають в інфіковано тканину легенів і завдають величезної шкоди в процесі очищення від вірусу і будь-яких інфікованих клітин.
Кожне ураження COVID-19 варіюється за розміром — від розміру винограда до грейпфрута. Задача медпрацівників, які лікують пацієнтів, полягає у тому, аби підтримати організм і підтримувати кисень у крові, поки легеня відновлюються.
Як SARS-CoV-2 потрапляє у організм людини, як людина
інфікується та як вірус здатен вбивати людей
SARS-CoV-2 має різну ступінь тяжкості. Пацієнти віком до 10 років, ймовірно, легко позбавляються вірусу, більшість людей віком до 40 років також швидко приходять у норму, але літні люди хворіють важчою формою COVID-19. Білок ACE2, який SARS-CoV-2 використовує для проникнення у клітини, також важливий для регулювання кров’яного тиску, і він не виконує свою роботу, коли вірус потрапляє туди першим. Це одна з причин, чому COVID-19 протікає у важчій формі у людей з високим артеріальним тиском.
SARS-CoV-2 важчий, ніж сезонний грип, частково через те, що у нього є набагато більше способів перешкодити клітинам звернутися до імунної системи за допомогою. Наприклад, один із способів, яким клітини намагаються реагувати на інфекцію, полягає у виробленні інтерферона — білка, сигналізуючого про тривогу. SARS-CoV-2 блокую цю функцію, у результаті COVID-19 може розвиватися в організмі протягом місяця, завдаючи невеликої шкоди щодня, в той час як більшість людей справляються з грипом менш ніж за тиждень.
Наразі швидкість передачі SARS-CoV-2 трохи вища, ніж у пандемічного вірусу грипу H1N1 у 2009 році, але смертність від SARS-CoV-2 як мінімум у 10 разів вища.
Що ще не відомо
І досі є багато загадок про цей вірус і коронавіруси в цілому — подробиці про те, як вони викликають хворобу, як викликають взаємодію з білками всередині клітин, структурі білків, які утворюють нові віруси, і як працюють деякі з основних механізмів копіювання вірусів.
Ще не відомо, як COVID-19 буде реагувати на зміни у сезонах року. Грип має тенденцію слідувати за холодною погодою, як в північній, так і у південній півкулях. Деякі інші людські коронавіруси поширюються з низькою частотою цілий рік, але потім досягають піку навесні. Але ніхто не знає напевно, чому ці віруси змінюються в залежності від сезону.
Що дивно, так це те, з якою швидкістю з’явилася наукова інформація про новий вірус. Дослідницька спільнота дізналася про структури білка вірусу і білка ACE2 трохи більше ніж через місяць після того, як стала доступна генетична послідовність. Я провів свої перші 20 років чи близько того, працюючи над коронавірусами без будь-якої користі. Це є доброю ознакою для кращого розуміння, запобігання і лікування COVID-19.
