Koronawirus to chimera dwóch wirusów

Od jakiego gatunku zwierząt wywodzi się SARS-CoV-2? Nietoperza, pancernika czy jakiegoś innego dzikiego stworzenia? Skąd pochodzi? Z jaskini, lasu, a może innego środowiska w prowincji Hubei? W grudniu 2019 r. 27 z pierwszych 41 hospitalizowanych osób (66 proc.) odwiedziło targowisko położone w samym sercu miasta Wuhan w prowincji Hubei. Jednak według naukowców, pierwszy wykryty przypadek infekcji SARS-CoV-2 nie pochodził stamtąd. Datowanie molekularne genomu SARS-CoV-2 wskazało, że wirus pojawił się wśród ludzi w listopadzie.

Genom SARS-CoV-2 został szybko zsekwencjonowany przez chińskich naukowców. Jest to cząsteczka RNA zbudowana z ok. 30 000 par zasad zawierających 15 genów, w tym genu S kodującego białko znajdujące się na powierzchni kapsydu (otoczki wirusowej). Dla porównania, genom człowieka ma postać podwójnej helisy DNA i jest zbudowany z ok. 3 mld par zasad kodujących ok. 30 000 genów. 

Analizy genomowe wykazały, że SARS-CoV-2 należy do grupy beta-koronawirusów i jest bardzo podobny do SARS-CoV, odpowiedzialnego za epidemię ostrego zapalenia płuc, która wybuchła w listopadzie 2002 r. w chińskiej prowincji Guangdong, a następnie rozprzestrzeniła się na 29 innych krajów. W sumie odnotowano 8098 przypadków zachorowań na SARS, w tym 774 zgony. Wiadomo, że rezerwuarem tego wirusa były nietoperze z rodzaju Rhinolophus i mały drapieżnik, łaskun chiński (Paguma larvata), który był żywicielem pośrednim między nietoperzami a pierwszymi zarażonymi ludźmi.

Od tego czasu odkryto wiele beta-koronawirusów, głównie u nietoperzy, ale także u ludzi. Dla przykładu - RaTG13 - wyizolowany z organizmu nietoperza Rhinolophus affinis występującego w chińskiej prowincji Yunan, jest bardzo podobny do SARS-CoV-2. Ich sekwencje genomowe są identyczne w 96 proc. Wyniki te wskazują, że to nietoperze, a szczególnie te z rodzaju Rhinolophus, stanowią rezerwuar wirusów SARS-CoV i SARS-CoV-2.

Czym jest rezerwuar? To jeden lub kilka gatunków zwierząt, które nie są wrażliwe na wirusa i mogą być dla niego naturalnym gospodarzem. Brak objawów choroby u takich zwierząt tłumaczy się dużą wydajnością układu odpornościowego, która pozwala na skuteczną walkę z intensywnym namnażaniem wirusów.

7 lutego 2020 r. w organizmach łuskowców odkryto wirusa jeszcze bardziej zbliżonego do SARS-CoV-2, z genomem identycznym w 99 proc. Środowisko naukowe szybko zasugerowało, że to właśnie łuskowce są bardziej prawdopodobnym rezerwuarem koronawirusa. Ale genom patogenu wyizolowanego z łuskowca jawajskiego (Manis javanica) jest mniej podobny do SARS-CoV-2, bo tylko w 90 proc. Wskazywałoby to, że wirus wyizolowany z łuskowców nie jest odpowiedzialny za pandemię COVID-19.

Koronawirus pochodzący od łuskowców jest podobny w 99 proc. w określonym regionie białka S, co odpowiada 74 aminokwasom zaangażowanym w wiązanie receptora ACE. To właśnie ten receptor pozwala wirusowi na przenikanie do ludzkich komórek. Z drugiej strony, wirus RaTG13 wyizolowany z nietoperzy R.affinis jest bardzo zróżnicowany w tym regionie (podobieństwo na poziomie 77 procent). Oznacza to, że koronawirus pochodzący z łuskowców jest zdolny do przedostawania się do ludzkich komórek, podczas gdy ten wyizolowany z nietoperzy już nie.

Wnioski nasuwają się same. Wiele wskazuje na to, że SARS-CoV-2 jest wynikiem rekombinacji dwóch różnych wirusów, z których jeden jest zbliżony do RaTG13, a drugi do koronawirusa łuskowców. Jest to chimera dwóch wirusów o innym pochodzeniu.

Podobny mechanizm rekombinacji był już obserwowany w świecie wirusów i posłużył do wyjaśnienia pochodzenia SARS-CoV. Warto podkreślić, że aby mogło dojść do rekombinacji, dwa różne wirusy muszą jednocześnie zainfekować ten sam organizm. Ale u którego zwierzęcia doszło do tej rekombinacji? U nietoperzy, łuskowców, a może jeszcze gdzie indziej? W jakich warunkach do niej doszło? To pytania, na które nie poznamy odpowiedzi jeszcze przez długi czas.