Iskanje virusov, ki lahko povzročijo naslednjo pandemijo

V zraku, vodi, tleh in v vseh drugih živih bitjih na nas prežijo virusi. Za vsako zvezdo v znanem vesolju je na Zemlji vsaj deset milijonov virusov. Tako majhni so, da jih je lahko več kot sto milijonov na glavici bucike. Kot je pokazalo leto 2020, je le eden od njih dovolj, da spravi celotno družbo na kolena. Pandemija zaradi covida-19 ponuja mračen prikaz, kako težko je ustaviti novo okužbo, ko se razširi v človeški populaciji," navaja New Scientist.

Kaj pa, če bi lahko ukrotili naslednji virus, ki povzroča pandemijo, preden se ta začne širiti? Če bi lahko z nadzorovanjem virusov, ki se razvijejo pri živalih, ugotovili njegove verjetne tarče, bi morda lahko natančno določili njegov preskok na ljudi. Z identifikacijo živalskih vrst, ki prenašajo najbolj problematične viruse, bi lahko sprejeli ukrepe za preprečevanje njihovega širjenja.

Ta vrsta detektivskega lova na viruse je prizadevanje, še preden pridete do težave ob napovedovanju, kateri od milijonov virusov nas bo okužil. Kritiki trdijo, da je nemogoče preprečiti, da bi prevarantski virus skočil tudi na ljudi, in da bi se morali namesto tega osredotočiti na odpravljanje okužb, ko se te pojavijo. Razprava je znanstvenike razdelila, vendar jo je treba kmalu rešiti. Čeprav se še naprej borimo proti covidu-19, ura odšteva do naslednjega izbruha novega patogena.

Usoda in biologija

Zdravje ljudi, prostoživečih živali in ekosistemov je tesno povezano. Ko se naša populacija povečuje, več ljudi živi v stiku z divjimi in domačimi živalmi, zato narašča verjetnost, da se bodo zoonotski patogeni prebili čez vse ovire, da bi nas okužili.

A čeprav so nove virusne pandemije, ki se širijo od živali, neizogibne, so takšni tudi dogodki, ki se bodo zgodili z veliko verjetnostjo. Usoda in biologija se morata združiti, da napačni virus ob napačnem času postavimo na napačno mesto.

Prvič, virus, ki kroži med živalmi, mora ogrožati ljudi. Večina jih ne. Manjka jim en ali več kosov molekularnih mehanizmov, potrebnih, da se vežejo na človeške celice, se enkrat razmnožijo in nato razširijo v druge celice in druge ljudi - in da vsega tega imunski sistem ne izbriše. Nato mora žival, ki skriva potencialno nevaren virus, priti v stik z dovzetno osebo in v njeni bližini pustiti dovolj nalezljivega materiala, da jo lahko ogrozi. Nazadnje mora priti človek v stik z virusom in ga s kontakti razširiti še na druge ljudi.

Na srečo je virusu zelo težko preskočiti vse ovire, zato je od milijonov vrst virusov, za katere se domneva, da obstajajo, znanih manj kot 300, ki okužijo ljudi. Na žalost pa nekatere naravne ovire, ki nas varujejo pred virusno grožnjo, erodirajo, druge pa izginejo. Ob mednarodnih potovanjih z letalom je malo izbruhov mogoče obravnavati kot lokalnih. Virus lahko potuje po vsem svetu v manj kot enem dnevu, tako da imajo zdravniki in znanstveniki zelo malo časa za odziv - zato je na mestu poziv k boljšemu nadzoru, ki deluje kot sistem zgodnjega opozarjanja.

"Zelo pomembno je, da razumemo, kateri virusi krožijo med živalmi," pravi Tracey Goldstein, strokovnjakinja za nadzor virusov na kalifornijski univerzi v Davisu. "Vedeti moramo več o gostiteljih in njihovem vedenju ter o tem, kdaj razširjajo viruse."

V najboljšem primeru bi takšen nadzorni sistem zbiral in vzorčil zaporedje genov virusov v vseh divjih in domačih živalih, s katerimi bi se lahko srečali ljudje. To je veliko živali, a še večje število virusov. Nihče zagotovo ne ve, koliko virusov bi bilo treba na ta način poiskati in analizirati, verjetno pa jih je več kot 500 tisoč. To bo verjetno stalo nekaj milijard dolarjev in bo pomenilo desetletje kopanja po jamah, džunglah in gozdovih, kjer bodo znanstveniki iskali vzorce živalskega urina, sline in iztrebkov.

Takšna shema je bila predlagana leta 2016. Projekt Virome (Global Virome Project) se trži kot "začetek konca dobe pandemije". Čeprav se lahko pohvali z nekaterimi odmevnimi zagovorniki - nekdanji britanski premier David Cameron je idejo podprl junija -, še ni zbral potrebnih sredstev.

Ta projekt pa ni edini poskus globalnega nadzora in ni edina tovrstna iniciativa. Program financiranja vlade ZDA, imenovan PREDICT, se je začel leta 2009, da bi zagotovil zgodnje opozarjanje na pandemije, ki jih je povzročil izbruh ptičje gripe leta 2005. Trumpova administracija je PREDICT preklicala v začetku tega leta (čeprav je od takrat dobila šestmesečni odlog za pomoč pri pandemiji zaradi covida-19). Porabili so 207 milijonov dolarjev v 60 državah in odvzeli 164 tisoč vzorcev prostoživečih živali, živine in ljudi ter odkrili 949 novih virusov. Z drugimi besedami - PREDICT je pri divjih sesalcih samo opraskal površino približno deset tisoč potencialno zoonotskih virusov. Našli pa so le enega, ki je bil verjetno povezan s smrtjo ljudi, virus bas-co​ngo, a niso odkrili koronavirusa, ki povzroča covid-19.

"Ciljali smo na živali, za katere smo mislili, da prenašajo največ virusov, ki bi se lahko razširili," pravi Goldstein, eden od vodij pri programu PREDICT. "To ni povsem celovito, ampak nekje je treba začeti. In ciljali smo predvsem na viruse RNK, ki so manj stabilni in so v preteklosti že povzročili večino pandemij." Iskanje virusa v živali je šele začetek. Naslednji korak je oceniti potencialno tveganje za pandemijo, tako da ugotovimo, ali lahko v laboratoriju okuži človeške celice. Večina virusov živali tega ne more storiti, ker jim primanjkuje beljakovin, potrebnih za vezavo na naše celične receptorje. Tako je na primer ekipa PREDICT leta 2017 v netopirju v Ugandi našla koronavirus, ki je bil gensko podoben virusu MERS, ki ga najdemo v kamelah in lahko okuži ljudi. Toda razlike so v beljakovinah S (spike), ki jih virusi uporabljajo za prodiranje v potencialne gostiteljske celice. Laboratorijski testi so potrdili, da je prav zaradi tega neškodljiv za ljudi.

Leta 2013 je ekipa identificirala koronavirus, podoben tistemu, ki povzroča SARS. Lahko bi okužil človeške celice, vendar ni dokazov, da je dejansko okužil ljudi. Leta 2018 je projekt identificiral še en nov virus v netopirju, tokrat v Sierri Leone. Imenuje se bombali in je iz iste družine kot ebola. Laboratorijski testi so potrdili, da bi lahko okužil človeške celice, vendar spet ni dokazov, da bi ga kdo dejansko imel ali da bi se lahko širil z osebe na osebo. Sploh ni jasno, ali je virus bas-c​ongo človeški patogen. Ugotovljen je bil v vzorcih krvi medicinske sestre, ki je zdravila dva otroka, ta pa sta umrla zaradi hemoragične mrzlice v Demokratični republiki Kongo leta 2009. Toda virusa od takrat ni našel nihče drug in otroka bi lahko umrla zaradi katere druge bolezni.

V Vietnamu je potekal še en program za odkrivanje nevarnih virusov, ki se je osredotočil na ljudi, ki živijo in tesno sodelujejo z živalmi z velikim tveganjem za prenos zoonotičnih patogenov. Od leta 2013 do 2016 je projekt VIZIONS spremljal skoraj 600 kmetov, zdravstvenih delavcev in ljudi, ki se ukvarjajo z zakolom živali ali prodajajo podgane za meso. Ko je kateri od njih poročal o kašlju, vnetem grlu ali vročini, so lokalni zdravniki v 48 urah vzeli njegove vzorce in zabeležili podrobnosti o izpostavljenosti živalim.

Pri približno dveh tretjinah delavcev se je v treh letih razvila okužba dihal. Analiza vzorcev je pokazala pogoste patogene, kot je virus gripe A, pa tudi nekatere nove viruse. Ni jasno, od kod prihajajo in ali bi lahko predstavljali klinično tveganje, vendar raziskovalci pri VIZIONS pravijo, da njihovo odkritje dokazuje, da je tovrstni pregled učinkovit način za odkrivanje nastajajočih zoonotskih okužb.

Tudi ko virusi pridejo v gostiteljske celice, se še vedno soočajo z izzivom, kako se razmnoževati, ne da bi na to opozorili imunski sistem. In ne razumemo popolnoma, katere spremembe omogočajo, da virus uspeva pri eni vrsti in se bori pri drugi.

Uspešen zoonotski virus, vključno s SARS-CoV-2, ki je vzrok za covid-19, je praviloma splošen, pravi Mike Farzan, imunolog iz Scripps Research na Floridi. To pomeni, da "večina beljakovin deluje v večini celic drugih vrst". Zoonotski patogeni z veliko različnimi vrstami gostiteljic imajo večje možnosti za preživetje in sčasoma pot do človeške populacije. Ugotovljeno je bilo, da je SARS-CoV-2 poleg netopirjev okužil tudi širok krog živali, vključno s hišnimi mačkami in psi, levi in ​​tigri v živalskem vrtu v New Yorku, gojenimi kunami in divjimi dihurji, hrčki in makaki opicami - čeprav je zelo nizko tveganje za prenos virusa na človeka. Virusi, ki se lahko širijo z živali na žival, so torej prednostna naloga za znanstvenike, ki iščejo potencialne grožnje za ljudi.

Z netopirja na konja, na človeka

Virus hendra, ki ga običajno najdemo pri netopirjih, lahko prenesemo na konje in od njih na ljudi, kar povzroča vročino, kašelj in včasih meningitis in komo. Na severovzhodu Avstralije so od leta 1994 poročali o več izbruhih in štirih smrtnih primerih. Izbruhi hendre so povezani z obilnimi padavinami, pravi Raina Plowright, ekologinja za nalezljive bolezni z državne univerze v Montani. V mokrih razmerah imajo drevesa, kot je evkaliptus, manj cvetov, ki so hrana okuženih netopirjev. Posledično netopirji pogosteje iščejo hrano na kmetijah, kjer lahko pridejo v stik s konji. Lačni netopirji so tudi izpostavljeni stresu in zato običajno izločajo večje količine virusa.

Razumevanje tega prenosnega cikla bi lahko znanstvenikom omogočilo boljše napovedovanje izbruhov, morda od preučevanja vremenskih ciklov ali preverjanja ravni virusov pri netopirjih. Predlagajo tudi način za preprečevanje širjenja virusa. "Znanstvenik je v mojem laboratoriju pred nekaj leti predlagal, da postavimo netopirjem stojala za mangov sok, in spomnim se, da sem se temu smejal," se spominja Plowright. "Začenjamo sestavljati bazo dokazov, da bi lahko ponovna zasaditev pozimi cvetočih dreves ustavila širjenje virusa."

Podoben pristop se uporablja za zaustavitev prenosa virusa nipah z netopirjev na ljudi v jugovzhodni Aziji. Virus povzroča gripi podobne simptome in vnetje možganov ter je pogosto usoden, njegovo širjenje pa je mogoče omejiti z uporabo mrež, ki netopirjem preprečujejo dostop do posod, v katerih je sok iz datljeve palme, priljubljene pijače v regiji.

Napovedi pandemije

Z ekosistemskim pristopom bi se lahko borili tudi proti virusnim grožnjam drugje po svetu, vendar to zahteva resne naložbe in razumevanje zapletenih ekoloških scenarijev, virusne dinamike in medsebojnega delovanja divjih in domačih vrst. "Prizadevati si je treba za spodbujanje dejavnosti na usklajen in globalno financiran način," pravi Barbara Han z Inštituta za ekosistemske študije Cary v New Yorku. "Če želite s kakršnokoli natančnostjo predvidevati ali preprečevati pandemijo, morate imeti način, da ocenite, kdo, kaj, kje, kdaj in zakaj se lahko razširi. In ekologija je resnično ključnega pomena za dosego vseh teh področij."

Raziskave, potrebne za zapolnitev vrzeli v znanju, zvenijo v dobi zaporedja genoma zelo staromodno. Vsebujejo osnovna vprašanja, povezana s stvarmi, kot so družbene strukture in interakcije skupin živali, njihov metabolizem, življenjska doba in kolikokrat na leto imajo potomce. "Te stvari se morda zdijo nekoliko odmaknjene od našega cilja, da bi lahko napovedali pandemije, če pa ne veste, kaj živali počnejo, ne boste imeli možnosti za koristne napovedi," pravi Hanova.

S tem se ne strinjajo vsi. Colin Carlson, biolog z univerze Georgetown v Washingtonu, pravi, da je ideja, da lahko osnovne ekološke študije preprečijo pandemijo, primer nekoristne "kovidizacije" raziskav. Po njegovih besedah ​​je to veliko tveganje, da se pozornost in sredstva odvrnejo od preizkušenih metod boja proti okužbam in varovanju javnega zdravja.

Podobno skrb vzbujajoč argument so v članku v Nature leta 2018 podali trije vodilni biologi, ki so trdili, da imajo prizadevanja, kot sta PREDICT in Global Virome Project, malo praktične vrednosti, in da bodo "obljube o preprečevanju bolezni in njenem nadzoru", česar pa ni mogoče izpolniti, samo še bolj spodkopale zaupanje ljudi. Dejansko bi bilo treba denar nameniti za krepitev zdravstvenih zmogljivosti v državah v razvoju, da bi odkrili zgodnje znake okužbe pri ljudeh.

Toda Jonathan Epstein, ekolog iz združenja EcoHealth Alliance, organizacije za varovanje in javno zdravje, ki je bila del programa PREDICT, vztraja, da nadzorovanje virusov ponuja način za zmanjšanje tveganja širjenja - tudi če jih ne more vedno ustaviti. Spreminjanje človeškega vedenja, da bi ljudi najprej oddaljili od virov zoonotskih virusov, je ključno, pravi, in sicer z uporabo metod, kot je poostren nadzor na trgu živih živali.

"Vsekakor lahko razumete, katere glavne dejavnosti spodbujajo širjenje, in si tam prizadevate za zmanjšanje tveganja," pravi. "Poskusiti moramo zmanjšati tveganja, a hkrati biti pripravljeni na odziv v primeru izbruha."

"Večina sveta se je tokrat odzvala na napačen način - prepočasi, premalo in prepozno. Prejšnjih opozoril nismo upoštevali. To je planet virusov, zato se moramo boriti proti njim," sklene New Scientist.