Při stále rostoucím počtu případů koronavirů po celém světě se vědci a politici horlivě snaží tuto hrozbu pro veřejné zdraví zmírnit. První případy zahrnující nový koronavirus – SARS-CoV-2 neboli onemocnění s názvem COVID-19 – se objevily v čínském Wuhanu v prosinci 2019, ale od té doby se virus rychle šíří, což vyvolává značné obavy z jeho dopadů na lidské zdraví.
Nejnovější známý virus SARS-CoV-2, který infikoval člověka, patří do stejné rodiny jako koronaviry, které v roce 2003 způsobily těžký akutní respirační syndrom (SARS) a v roce 2012 blízkovýchodní respirační syndrom (MERS). Ačkoli je v současnosti počet úmrtí nižší než u MERS nebo SARS, toto onemocnění se již rozšířilo mezi více lidí a způsobilo více úmrtí. Současně se jiné viry, jako je chřipka – známá jako chřipka – nadále vyvíjejí, přizpůsobují a každoročně infikují miliony lidí, takže schopnost vyvinout účinné vakcíny je kriticky důležitá.
Marta Łuksza, biomedicínská vědkyně a počítačová vědkyně společnosti Pew z roku 2019, ve své práci zkoumá, jak imunitní interakce řídí vývoj viru chřipky. Łuksza je také odbornou asistentkou na Icahn School of Medicine při Mount Sinai Health System v New Yorku. Nedávno hovořila s agenturou Pew, aby pomohla uvést šíření viru do souvislostí. Tento rozhovor byl pro přehlednost a délku upraven.
A. Koronaviry jsou rodinou virů, které u lidí způsobují příznaky onemocnění dýchacích cest, podobně jako chřipka nebo nachlazení. Koronaviry, které se často vyskytují u netopýrů a jiných savců nebo ptáků, mohou být při přenosu mezi zvířaty a lidmi nebezpečné.
Q. Jak se virus poprvé objeví?
A. Virus se může u člověka poprvé objevit po náhodné interakci se zvířecím hostitelem, při které se člověk nakazí. V mnoha případech se viry přenášejí pouze ze zvířat na člověka, ale nemohou se přenášet z jednoho člověka na druhého. Ve vzácných případech však může virus přežít přenos mezi lidmi.
Lékaři a další zdravotníci nejprve identifikují nový virus poté, co provedou testy na známé nemoci a nenajdou žádnou shodu. Pokud nemohou testováním přiřadit virus ke známým proteinovým markerům nebo genetickému materiálu konkrétního viru a podobných případů přibývá, může to ukazovat na něco nového, jako je například nedávno identifikovaný virus SARS-CoV-2.
Q. Proč se zdá, že se některé viry šíří více než jiné?
A. Šíření virů mohou usnadňovat jak biologické, tak demografické faktory. Z biologického hlediska, pokud je daný virus schopen infikovat organismus přes dostupná vstupní místa, jako jsou epitelové buňky v nose, může se dostat do dýchacích cest a relativně snadno se šířit. Když člověk kašle nebo kýchá, virus může cirkulovat ve vzduchu a na površích. Šíření viru může záviset také na tom, jak rychle se virus dokáže replikovat, a tím se šířit do dalších částí těla nebo k novým hostitelům. Z demografického hlediska je u hustých populací, kde lidé žijí v těsné blízkosti, pravděpodobnější rychlé šíření viru než u populací, které jsou řídké.
Q. Proč lidé reagují na virovou infekci různě?
A. Imunitní systém lidí má vzpomínky na předchozí infekce, které ovlivňují jejich reakci na virus. Aby tělo zabránilo infekci, jakmile je vystaveno viru, produkuje bílkoviny zvané protilátky, které identifikují a neutralizují potenciální hrozby. Například když se lidé nakazí chřipkou, pravděpodobně si díky předchozí expozici, včetně očkování proti chřipce, vytvořili určitý stupeň imunity. V případě nového koronaviru se imunitní systém s tímto virem dosud nesetkal a adaptivní reakce je pomalejší.
Q. Jaký je postup při vývoji nové vakcíny?
A. Nejprve musí vědci izolovat virus a identifikovat jeho antigeny – virové proteiny, které slouží jako nejlepší cíle vakcíny – proti nimž si imunitní systém pravděpodobně vytvoří protilátky na obranu organismu před infekcí. Každý virus je však jiný a vyžaduje další pěstování a testování v laboratoři, kde se používá řada výrobních technologií. V současné době existují tři platformy pro vývoj vakcíny proti chřipce, včetně pěstování viru ve slepičích vejcích, v savčích buňkách nebo vytvořeného synteticky ze sekvence DNA kandidátního kmene vakcíny. V případě vakcíny proti nově se objevivšímu patogenu jsou dalším krokem klinické testy, během nichž se testuje bezpečnost včetně možných vedlejších účinků a účinnost.
U mnoha patogenů, například u viru spalniček, není nutné vakcínu v budoucnu upravovat a zůstává účinná i v průběhu času. Jiné patogeny, například virus chřipky, však mají schopnost uniknout rozpoznání vakcíny získáním nových mutací ve svých antigenech. To je důvod, proč je půlroční hodnocení vakcíny proti chřipce zásadní – pro aktualizaci antigenů obsažených ve vakcíně.
Výzkumníci, včetně mě, spolupracují s organizacemi, jako je Světová zdravotnická organizace, a účastní se pololetních konzultací, které pomáhají vybrat vakcíny proti chřipce pro severní a jižní polokouli. Na základě veřejně dostupných údajů o genetických sekvencích chřipky od osob z celého světa výzkumníci znovu vytvářejí evoluci virů, aby zjistili, které mutace se vyskytly a jak často cirkulují. Antigenní údaje – informace týkající se protilátek, které jsou v těle vyvolány působením různých bílkovinných markerů na viru – rovněž pomáhají laboratořím charakterizovat šíření viru a to, jak dobře vakcíny virus blokují. To má zásadní význam pro stanovení toho, jak se infekční onemocnění šíří po celém světě a napříč kontinenty.
Q. Můžete nám říci více o svém výzkumu?
A. Zaměřuji se především na vývoj viru chřipky a rakoviny, které jsou ovlivněny interakcí s imunitním systémem. Ve své roli počítačového vědce pracuji na vývoji modelů a softwarových nástrojů, které shromažďují data a určují fitness výhodu viru – podmínky, za kterých virus uniká imunitní reakci.
U vakcíny proti chřipce nám to umožňuje lépe předvídat, které ze spolucirkulujících kmenů a mutací budou v jednotlivých sezónách nejčastější. Můj tým je průkopníkem třídy prognostických modelů, které lépe popisují mechanismy imunitního rozpoznávání. Tyto modely také vyhodnocují, jak historie různých virových kmenů v daném období utváří budoucí prostředí pro antigenní únik viru, neboli kdy imunitní systém nedokáže infekční agens rozpoznat ani eliminovat. V současné době se zaměřujeme na interakce uvnitř chřipkových proteinů hemaglutininu a neuraminidázy, které jsou zodpovědné za iniciaci infekce, respektive za následnou replikaci a šíření viru.
Dalším zajímavým projektem, na kterém se podílím, je vývoj univerzální chřipkové vakcíny, která by se zaměřila na části viru, které se v průběhu času nemění ani nemutují. Jakmile se nám podaří identifikovat cílové oblasti pro tuto vakcínu, bude možná schopna pokrýt mnohem více kmenů chřipkového viru a zachránit tisíce dalších životů ročně.