Do powstania epidemii wywołanej koronawirusem SARS-CoV-2 mogły przyczynić się dzikie, bezpańskie psy. Najnowsze wyniki badań, opublikowane na stronie internetowej czasopisma "Molecular Biology and Evolution" wskazują na to, że to one mogły być pośrednim ogniwem między nietoperzami a ludźmi. Zdaniem biologa, prof. Xuhua Xia z University of Ottawa do kluczowej mutacji wirusa mogło dojść w przewodzie pokarmowym zdziczałego psa, który zjadł zakażonego nietoperza. Czy przedstawione przez niego dowody przekonają innych naukowców? Praca z pewnością wywoła ożywioną dyskusję.
Od początku pandemii choroby COVID-19 naukowcy starają się ustalić drogę, jaką wirus mógł przebyć od nietoperza, który zgodnie z powszechnym przekonaniem był pierwotnym jego nosicielem, do ludzi. Wiadomo, że w przypadku epidemii SARS z 2002-03 roku tym pośrednim nosicielem były łaskuny chińskie, w przypadku późniejszej o dekadę epidemi MERS, wielbłądy. Tym razem podejrzenie skupiało się długo na będących obiektem nielegalnego przemytu i handlu łuskowcach. Nie wszyscy naukowcy byli jednak co do tego przekonani. Najnowsza praca zdaje się te wątpliwości potwierdzać. I wskazuje na inne, możliwe pośrednie ogniwo.
Prof. Xuhua Xia, zajmujący się na Uniwersytecie w Ottawie badaniem koronawirusów występujących w różnych gatunkach zwierząt, od dawna bada ślady molekularne, które w genomie wirusów pozostawiają zmagania z układami odpornościowymi różnych nosicieli. To sposób odkrywania drogi, jaką wirusy przeskakują z jednego nosiciela na kolejnych. Xia proponuje teraz hipotezę, że ogniwem pośrednim w przypadku koronawirusa SARS-CoV-2 mogły być zdziczałe psy, a dokładnie układ pokarmowy tych zwierząt.
Nasze obserwacje dają podstawy do sformułowania nowej hipotezy na temat pochodzenia epidemii i źródła pierwszej transmisji SARS-CoV-2 - mówi prof. Xia. Przodek wirusa SARS-CoV-2 i jego najbliższy krewny, koronawirus obecny u nietoperzy prawdopodobnie zainfekowały układ pokarmowy zwierząt z rodziny psowatych. Tam zapewne doszło do szybkiej ewolucji koronawirusa, który przeskoczył na ludzi. To wskazuje na to, że w walce z SARS-CoV-2, trzeba bardzo uważnie monitorować koronawirusy typu SARS także u zdziczałych, bezpańskich psów.
Ludzie, podobnie jak inne ssaki mają w swoim organizmie białko ZAP, które może zatrzymać atakujące wirusy, utrudniając ich replikację i degradując ich genom. Celem ataku są tak zwane sekwencje dinukleotydowe CpG w łańcuchu RNA wirusa. Wytwarzane w szpiku kostnym i wezłach chłonnych białko ZAP "wypatruje" tych sekwencji i przyłącza się do nich, rozpoczynając całą kaskadę działań układu immunologicznego. Problem w tym, że wirusy, szczególnie jednoniciowe wirusy RNA, takie jak SARS-CoV-2 mogą utrudnić działanie białka ZAP, zmniejszając liczbę sekwencji dinukleotydowych CpG. Obserwowano to w przypadku wirusa HIV. Zmniejszona liczba sekwencji CpG w kodzie wirusa oznacza zwiększone zagrożenie dla zdrowia publicznego, zwiększona liczba zekwencji obniża to zagrożenie - tłumaczy Xia. Wirus ze zwiększoną liczbą sekwencji CpG staje się łatwiejszym celem dla układu odpornościowego nosiciela, co oznacza jego mniejszą zjadliwość.
Grupa prof. Xia przeanalizowała 1252 genomy koronawirusów, zapisanych w bazie GenBank. Okazało się, że SARS-CoV-2 i najbliższy znany mu "krewny", znaleziony w organizmach nietoperzy koronawirus (BatCoV RaTG13) mają faktycznie najniższą znaną wśród pokrewnych koronawirusów liczbę sekwencji CpG. Oba wirusy mają przy tym genom identyczny w 96 procent. BatCoV RaTG13 został wyizolowany z organizmu nietoperza z gatunku podkowiec pośredni (Rhinolophus affinis) w prowincji Yunnan w 2013 roku. Jego genom został jednak rozkodowany w Wuhan Institute of Virology dopiero po wybuchu epidemii SARS-CoV-2 pod koniec 2019 roku.
W tym wypadku źle się stało, że genom BatCoV RaTG13 nie został zsekwencjonowany już w 2013 roku, być może widoczny tam spadek liczby sekwencji CpG byłby jakimś sygnałem ostrzegawczym - dodaje prof. Xia. Po pierwsze wskazuje to na fakt, że wirus ewoluował w tkankach, gdzie jest dużo białka ZAP i niska liczba CpG ma kluczowe znaczenie. Po drugie, fakt, że wirus udanie uniknął związanej z ZAP reakcji pokazuje, że stał się niewidoczny dla organizmu i niebezpieczny także dla człowieka.
Xia przeprowadził badania wirusów pod kątem liczby sekwencji CpG, w tym przenoszonego przez wielbłądy wirusa MERS i koronawirusów atakujących psowate. Okazało się, że wirus atakujący układ pokarmowy wielbłądów ma niższą liczbę CpG od wirusa atakującego układ oddechowy tych zwierząt, ale tylko koronawirusy atakujące układ pokarmowy psowatych (CCoVs) mają porównywalnie mało CpG do SARS-CoV-2 i BatCoV RaTG13. I w przypadku psowatych koronawirusy atakujące układ pokarmowy mają mniej CpG, niż te atakujące układ oddechowy.
Co ważne, enzym ułatwiający wirusowi SARS-CoV-2 wnikanie do naszych komórek, konwertaza angiotensyny ACE2 powstaje w naszym układzie pokarmowym, głównie jelicie cienkim i dwunastnicy, w płucach jest go względnie mało. To sugeruje, że także nasz układ pokarmowy może być obiektem silnego ataku koronawirusa. To zgadza się z hipotezą, że silna redukcja liczby sekwencji CpG wirusa SARS-CoV-2 nastąpiła u pierwotnego koronawirusa w układzie pokarmowym jakiegoś ssaka. Wskazują na to także najnowsze obserwacje, że u blisko połowy pacjentów z COVID-19 występują objawy ze strony układu pokarmowego - dodaje Xia.
Te obserwacje skłaniają autorów pracy do postawienia hipotezy, że koronawirus najpierw przeniósł się z nietoperzy na jedzące ich mięso bezpańskie psy. W układzie pokarmowym tych zwierząt doszło do ewolucji wirusa, który zredukował liczbę sekwencji CpG. To pozwoliło mu potem oszukać oparty na aktywności białka ZAP system odpornościowy człowieka i doprowadzić do pandemii o globalnym zasięgu.