Virus SARS-CoV-2 koji izaziva COVID ima uznemirujuću sposobnost da često stvara varijante samog sebe. Drugi virusi takođe mutiraju, ali kako se SARS-CoV-2 brzo širio po celoj ljudskoj populaciji tokom pandemije, ubijajući milione, dinamička evolucija virusa predstavljala je ozbiljan problem: više puta je izazivala imuni odgovor našeg tela i ometala proces dobijanja ažurirane vakcine spremne.
Razumevanje genetskog mehanizma koji podstiče sposobnost SARS-CoV-2 da generiše varijante može uveliko pomoći u održavanju COVID-a na odstojanju. U studiji objavljenoj u Nature Microbiologi, istraživači sa Medicinskog fakulteta Bailor i saradničkih institucija razvili su novu tehnologiju pod nazivom tARC-sek koja je otkrila genetski mehanizam koji utiče na divergenciju SARS-CoV-2 i omogućila timu da izračuna stopu mutacije SARS-CoV-2.
Koristeći tARC-sek, istraživači su takođe uhvatili nove mutacije u SARS-CoV-2 u zaraženim ćelijama u laboratoriji koja je rekapitulirala zapažanja otkrivena podacima o sekvenciranju virusa u svetu pandemije. Nalazi mogu biti korisni za praćenje evolucije virusa u ljudskoj populaciji.
„Virus SARS-CoV-2 koristi RNK, umesto DNK, za skladištenje svojih genetskih informacija. Naša laboratorija je dugo bila zainteresovana za proučavanje biologije RNK, a kada se SARS-CoV-2 pojavio, odlučili smo da istražimo njegov proces replikacije RNK, što je tipično sklono greškama kod RNK virusa“, rekao je odgovarajući autor dr Kristof Herman, profesor molekularne i ljudske genetike i molekularne virologije i mikrobiologije u Bejloru.
Istraživači su želeli da prate greške u replikaciji RNK jer su one ključne za razumevanje kako virus evoluira, kako se menja i prilagođava kako se širi u ljudskoj populaciji, ali trenutnim metodama nedostaje preciznost da otkriju retke nove mutacije SARS-CoV-2, posebno u uzorcima sa malim brojem virusa, kao što su oni od pacijenata.
„Pošto uzorci pacijenata imaju vrlo malo kopija SARS-CoV-2 RNK, teško je razlikovati greške koje pravi SARS-CoV-2 RNK zavisna RNK polimeraza (RdRp), enzim koji pravi kopije RNK ovog virusa, i greške drugih enzima korišćenih u analizi sekvence“, rekao je Herman, član Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center.
„Razvili smo tehniku koju nazivamo ciljano precizno sekvenciranje RNK konsenzusa (tARC-sek), što nam omogućava da izmerimo prave greške pri kopiranju specifične RNK prisutne u veoma malim količinama.
Prvobitno se mislilo da, pošto SARS-CoV-2 ima unutrašnji mehanizam da popravi greške koje RdRp pravi, virus ne bi trebalo da evoluira ili mutira veoma brzo.
„Ova ideja je bila u suprotnosti sa činjenicom da su se tokom pandemije nove varijante COVID-a često pojavljivale širom sveta“, rekao je Herman. „Od kada je pandemija počela, videli smo brojne istaknute varijante, uključujući alfa, beta, delta i omikron, kao i varijante unutar ovih grupa.
Sa svojim poboljšanim analitičkim alatom u ruci, Herman i njegove kolege su precizno odredili učestalost mutacija SARS-CoV-2 i vrste mutacija, kako u ćelijskim kulturama u laboratorijskim tako iu kliničkim uzorcima. „Otkrili smo da je stopa mutacija veća nego što se prvobitno očekivalo i to pomaže da se objasni česta pojava COVID varijanti“, rekao je Herman.
Takođe su otkrili da postoje žarišta u SARS-CoV-2 RNK, lokacije koje su sklonije mutaciji od drugih. „Na primer, identifikovali smo žarišnu tačku na RNK regionu koja odgovara šiljkom proteinu, proteinu koji omogućava virusu da napadne ćelije. Takođe, RNK šiljastog proteina čini mnoge vakcine“, rekao je Herman.
Metoda tARC-sek je takođe otkrila da je generisanje novih varijanti uključivalo prebacivanje šablona. „Utvrdili smo da, pošto RdRp kopira jedan RNK šablon ili sekvencu, on skače na drugi šablon na obližnjem virusu i zatim nastavlja da kopira RNK, tako da je nova kopija RNK mešavina oba RNK šablona“, rekao je Herman.
„Ovo prebacivanje šablona će rezultirati umetanjem ili brisanjem sekvence koje dovode do varijabilnosti virusa. Takođe smo primetili kompleksne mutacije. SARS-CoV-2 koristi prednosti ova dva moćna biološka mehanizma, prebacivanje šablona i složene mutacije, koje mu omogućavaju da brzo evoluira, generisanje varijanti za prilagođavanje i opstanak u ljudskoj populaciji.“
„Bilo je zanimljivo i uzbudljivo videti da nam je tARC-sek omogućio da u laboratorijskim ćelijskim kulturama uhvatimo pojavu novih mutacija koje rekapituliraju mutacije primećene pomoću podataka o sekvenciranju pandemije širom sveta“, rekao je Herman.
„Naša nova tehnologija beleži snimak novih mutacija u kliničkim uzorcima pojedinačnih pacijenata i može biti korisna za praćenje evolucije virusa u ljudskoj populaciji.“
