Dodano: 15 kwietnia 2020r.

Psy pośrednim ogniwem między nietoperzami a ludźmi? Nowa hipoteza na temat pochodzenia SARS-CoV-2

Od początku wybuchu epidemii SARS-CoV-2 naukowcy starają się ustalić, w jaki sposób koronawirus przeskoczył ze zwierząt na ludzi i jakie gatunki są w to zamieszane. Obecnie uczeni uważają, że SARS-CoV-2 pochodzi od nietoperzy, ale został prawdopodobnie przeniesiony na ludzi przez inne zwierzęta. Wiele gatunków było branych pod uwagę, jako nosiciele pośredni – początkowo węże, a ostatnio łuskowce. Najnowsze badania wskazują na zupełnie inne ogniwo pośrednie – bezpańskie psy.

bezpańskie psy

 

Tożsamość odzwierzęcego koronawirusa SARS-CoV-2 jest jednym z kluczowych pytań, na które badacze szukają odpowiedzi. Wiadomo, że koronawirusy krążą wśród ssaków i ptaków. Uczeni zasugerowali, że SARS-CoV-2 pierwotnie pochodzi od nietoperzy. Wskazują na to podobieństwa jego sekwencji genetycznej do sekwencji innych znanych koronawirusów pochodzących od nietoperzy. Ale wirus został prawdopodobnie przeniesiony na ludzi przez inne zwierzęta.

W poszukiwaniu źródła epidemii

W przypadku wcześniejszych epidemii koronawirusów, czyli epidemii SARS oraz MERS, gatunkami pośrednimi były odpowiednio łaskuny chińskie i wielbłądy. W przypadku obecnej pandemii uczeni wskazują najczęściej na łuskowce, jako pośrednie ogniwo między nietoperzami a ludźmi. Mimo że łuskowce są objęte ochroną w Chinach, to handel tymi zwierzętami jest powszechny. Są one wykorzystywane w (pseudo)medycynie chińskiej. Sprzedawane są na targach, podobnych to tego, gdzie rozpoczęła się obecna epidemia. W takich miejscach panują bardzo złe warunki, a niezliczone gatunki zwierząt mają ze sobą kontakt, co nie zdarzyłoby się w warunkach naturalnych. Warunki te są rajem dla różnych patogenów, które mogę przeskakiwać między gatunkami i ewoluować.

SARS-CoV-2 i pokrewne koronawirusy, które infekują łuskowce, mają podobnie zbudowane białka S - struktury na powierzchni wirusa, które pozwalają mu infekować komórki. Ale mimo podobieństw, koronawirusy łuskowców wykazują też wiele różnic w stosunku do SARS-CoV-2, co sprawia, że naukowcy nadal poszukują nosiciela pośredniego.

Nowe badania, które ukazały się na łamach pisma „Molecular Biology and Evolution” sugerują, że to zdziczałe psy odegrały rolę ogniwa pośredniego między nietoperzami a ludźmi. Profesor Xuhua Xia z University of Ottawa śledząc sygnatury koronawirusów wśród różnych gatunków zaproponował, że do kluczowej mutacji mogło dojść w przewodzie pokarmowym bezpańskiego psa, który skonsumował zarażonego nietoperza.

- Nasze obserwacje pozwoliły na sformułowanie nowej hipotezy o pochodzeniu i początkowej transmisji SARS-CoV-2 – powiedział Xia i przedstawił możliwą drogę koronawirusa, zanim ten przeskoczył na ludzi. - Przodek SARS-CoV-2 i jego najbliższy krewny, koronawirus spotykany u nietoperzy, zainfekował układ pokarmowy jednego z osobników z rodziny psowatych, gdzie doszło do szybkiej ewolucji wirusa, w rezultacie której przeskoczył on na ludzi. To wskazuje, że walcząc z pandemią należy z uwagą monitorować koronawirusy podobne do SARS także u zdziczałych psów – podkreślił.

Sztuczka wykorzystywana przez koronawirusy

Xia od lat badan koronawirusy występujące u różnych gatunków zwierząt. Kiedy wirusy atakują gospodarza, ich genomy często noszą blizny po walkach toczonych z jego układem odpornościowym. Blizny te to nic innego jak zmiany i adaptacje znajdujące się w genomach wirusów.

Ludzie, tak jak inne ssaki, posiadają przeciwwirusowe białko zwane ZAP. Może ono zatrzymać atak wirusa zapobiegając jego namnażaniu i degradując jego genom. Celem ataku są sekwencje dinukleotydowe CpG w obrębie RNA wirusa. Działają one jako drogowskaz, którego używa układ odpornościowy do poszukiwania i niszczenia najeźdźcy. ZAP jest wytwarzany w dużych ilościach w szpiku kostnym i węzłach chłonnych. „Patroluje” ludzki organizm w poszukiwaniu tych sekwencji i ewentualnie odpowiada na atak.

Ale niektóre wirusy, zwłaszcza jednoniciowe koronawirusy, takie jak SARS-CoV, potrafią uniknąć ZAP, redukując liczbę tych drogowskazów, przez co ZAP jest nieskuteczny. Podobnie działa wirus HIV. - Zmniejszona ilości sekwencji CpG w patogenach wirusowych oznacza zwiększone zagrożenie dla zdrowia publicznego, podczas gdy zwiększona ilość CpG zmniejsza zagrożenie takimi wirusowymi patogenami. Wirus ze zwiększoną ilością CpG byłby łatwym celem dla ataku przez układ odpornościowy gospodarza – przyznał Xia.

Bezpańskie psy nowym podejrzanym

W swoich badaniach Xia przeanalizował wszystkie 1252 pełne genomy koronawirusów zdeponowane w bazach GenBanku. Stwierdził, że SARS-CoV-2 i jego najbliższy znany krewny, koronawirus występujący u nietoperzy – BatCoV RaTG13 – mają najniższą ilość CpG wśród pokrewnych wirusów. Pokazały to próbki pobrane od nietoperza z gatunku podkowiec pośredni (Rhinolophus affinis) w prowincji Yunnan w 2013 roku. - Ten genom koronawirusa jest najbliższym filogenetycznym krewnym SARS-CoV-2 i wykazuje 96 proc. podobieństwa sekwencji – wyjaśnił Xia.

- W tym kontekście niefortunne jest to, że genom BatCoV RaTG13 nie został zsekwencjonowany w 2013 roku. W przeciwnym razie niska ilość sekwencji CpG mogłaby służyć jako ostrzeżenie z powodu dwóch bardzo znaczących implikacji. Po pierwsze, wirus prawdopodobnie ewoluował w tkance o wysokiej ekspresji ZAP, co sprzyja genomom wirusowym o niskim CpG. Po drugie, przetrwanie wirusa wskazuje, że skutecznie uniknął on obrony przeciwwirusowej za pośrednictwem ZAP. Innymi słowy, wirus stał się niewidzialny dla organizmu i niebezpieczny również dla ludzi – powiedział Xia.

Xia przeanalizował ilość sekwencji CpG u koronawirusów, w tym u przenoszonego przez wielbłądy wirusa MERS. Stwierdził, że wirusy infekujące układ pokarmowy wielbłądów mają niższy wskaźniki liczby sekwencji CpG niż wirusy infekujące układ oddechowy wielbłądów. Gdy przeanalizował pod kątem liczby CpG koronawirusy atakujące psowate, okazało się, że genomy psich koronawirusów (CCoV), które spowodowały u psów wysoce zakaźną chorobę jelit, mają porównywalne wartości CpG do obserwowanych u SARS-CoV-2 i BatCoV RaTG13.

Psowate, podobnie jak wielbłądy, mają także koronawirusy infekujące ich układ pokarmowy o CpG niższym niż te infekujące ich układ oddechowy. Ponadto enzym ułatwiający SARS-CoV-2 wniknięcie do komórki - konwertaza angiotensyny ACE2 - jest wytwarzany w ludzkim układzie pokarmowym, przede wszystkim w jelicie cienkim i dwunastnicy, przy stosunkowo niskiej ekspresji w płucach. Sugeruje to, że układ pokarmowy ssaków jest prawdopodobnie głównym celem infekowanym przez koronawirusy.

Układ pokarmowy

- Jest to zgodne z interpretacją, że niski wskaźnik sekwencji CpG u SARS-CoV-2 został uzyskany przez przodka tego wirusa, który ewoluował w układzie pokarmowym jakiegoś ssaka. Tę hipotezę wydaje się potwierdzać dodatkowo niedawny raport mówiący o tym, że wysoki odsetek chorych na COVID-19 cierpi także na dolegliwości ze strony układu pokarmowego - powiedział Xia.

Xia swoje twierdzenia poparł przeprowadzonymi przez innych badaczy analizami. W badaniach pierwszych 12 pacjentów z COVID-19 w USA, jeden pacjent zgłosił biegunkę jako początkowy objaw, jeszcze przed wystąpieniem gorączki i kaszlu. Próbki kału od 7 na 10 pacjentów uzyskały dodatni wynik testu na obecność SARS-CoV-2.

Xia wskazał też, że często obserwuje się, że psowate liżą okolice odbytu i narządów płciowych, nie tylko podczas krycia, ale także w innych okolicznościach. Takie zachowanie ułatwiłoby przenoszenie wirusa z układu pokarmowego do układu oddechowego.

- W tym kontekście znaczące jest też to, że koronawirus obecny u nietoperzy, czyli BatCoV RaTG13, jak udokumentowano w jego sekwencji genomowej, został wyizolowany z wymazu z kału. Obserwacje te są zgodne z hipotezą, że SARS-CoV-2 ewoluował w jelicie ssaka lub tkankach związanych z jelitem – ocenił Xia.

Sprawę komplikuje fakt, że wśród koronawirusów wyizolowanych od łuskowców, są i takie, które mają zredukowaną liczbę sekwencji CpG. Xia przyznał, że SARS-CoV-2, BatCoV RaTG13 i niektóre koronawirusy wyizolowane od łuskowców mogą mieć wspólnego przodka z niskim CpG lub mogły zbieżnie ewoluować do niskich wartościami CpG.

Scenariusz przedstawiony przez Xia rysuje się mniej więcej tak: koronawirus przeszedł najpierw od nietoperzy do bezpańskich psów jedzących mięso zainfekowanych nietoperzy. Następnie w jelitach psa nastąpiła szybka ewolucja wirusa polegająca na silnej redukcji sekwencji CpG w wirusowym genomie. Wreszcie wirus przeskoczył na ludzi, a uzyskane adaptacje pozwoliły mu uniknąć odpowiedzi immunologicznej i stać się niebezpiecznym ludzkim patogenem.

 

Źródło: MedicalXpress, fot. CC BY 2.0/ Wikimedia Commons