SZ nr 49–75/2024z 30 września 2024 r.
Preludium i pandemiczna fuga
Ewa Biernacka
Rozmowa z prof. dr. hab. n. biol. Krzysztofem Pyrciem, wirusologiem, kierownikiem Pracowni Wirusologii w Małopolskim Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego (MCB), liderem grupy badawczej Virogenetics, działającej w ramach MCB, należącej do europejskiego konsorcjum DURABLE, które od 2023 r. zrzesza światowej klasy instytuty badań podstawowych i translacyjnych, koordynowane przez Instytut Pasteura w Paryżu.
Ewa Biernacka: Zagrażają nam wirusy i bakterie, np. dżuma i cholera w Indiach itp. patogeny. Porozmawiajmy o aktualnych zagrożeniach biologicznych.
Prof. dr hab. n. biol. Krzysztof Pyrć: Chociaż antybiotyki są w stanie zatrzymać rozwój bakterii, to coraz większym problemem jest antybiotykooporność, a na zakażenia wirusowe leków jest bardzo mało.
E.B.: Laboratorium Virogenetics, którym pan kieruje, jest częścią sieci naukowo-badawczej Durable, utworzonej przez KE za pośrednictwem Urzędu ds. Gotowości i Reagowania na Stany Zagrożenia Zdrowia (HERA).
K.P.: Jej celem jest rozpoznanie istniejących zagrożeń i przygotowanie nas na kolejne pandemie. Virogenetics zajmuje się charakterystyką oraz identyfikacją patogenów o wysokim potencjale zoonotycznym oraz patogenów stanowiących nowe zagrożenia. W dużym skrócie, szukamy zagrożeń nim pojawią się u ludzi i staramy się przygotować narzędzia, by temu zaradzić.
E.B.: Czy można zagrożenia wirusowe usystematyzować ze względu na ich poziom?
K.P.: Są oficjalne klasyfikacje patogenów ze względu na poziom bezpieczeństwa, który jest wymagany przy pracy z nimi, jednak nie zawsze oddaje to ich realny wpływ na nasze życie. Na przykład wirus ebola jest lokowany w najwyższej kategorii BSL4, jednak szansa, że w Polsce bezpośrednio nam zagrozi, jest raczej niewielka. Patrząc z perspektywy społeczeństwa, zaproponowałbym trochę inny podział.
Do grupy pierwszej zaliczyłbym patogeny powodujące znane choroby, włączając w to nawracające ostatnio choroby wieku dziecięcego, jak odra czy krztusiec. W większości przypadków potrafimy sobie z nimi radzić poprzez szczepienia, jednak nie robimy tego, czasem z niewiedzy, czasem dając wiarę teoriom spiskowym, a czasem po prostu z braku dostępu do rzetelnej informacji. A konsekwencje mogą być poważne, począwszy od coraz częstszego krztuśca u dorosłych po nowotwory szyjki macicy u kobiet, których można było uniknąć poprzez szczepienie przeciw wirusowi brodawczaka ludzkiego (HPV, ang. human papilloma virus).
Grupa druga to znane patogeny, które w efekcie ewolucji zmieniają się i wymagają od nas reakcji, np. poprzez aktualizowane szczepienia przypominające. Przykłady to wirus grypy czy SARS-CoV-2, jednak również w przypadku niektórych chorób bakteryjnych zachodzi konieczność aktualizacji szczepień.
Trzecia grupa to patogeny znane na świecie, które za naszego życia nie występowały w Polsce. Zmiana klimatu i ingerencja w środowisko naturalne sprawiają jednak, że już słyszymy o pierwszych przypadkach zakażeń wirusem Zachodniego Nilu u naszych sąsiadów, a w Europie pojawia się Denga czy gorączka krymsko-kongijska. W tym przypadku konieczna jest edukacja lekarzy i społeczeństwa, aby wiadomo było, jak rozpoznać wczesne objawy i jakie podjąć działania.
Grupa czwarta to wirusy, które przechodzą do ludzi ze świata zwierząt i stają się wirusami ludzkimi.
To oczywiście COVID-19, a także grypa hiszpanka ponad 100 lat temu. Patogeny z tej grupy najbardziej nam zagrażają, bo nie wiemy, co się pojawi i kiedy. To właśnie patogeny z tej grupy odpowiedzialne są za pandemie.
E.B.: Jak wirus zwierzęcy staje się wirusem ludzkim?
K.P.: Co do zasady, dany wirus ma swojego gospodarza, do którego jest optymalnie dopasowany i nie powinien przenosić się na inne gatunki, np. od kota nie zarażamy się jego chorobami. Jednak wyjątek stanowi regułę. Po pogryzieniu przez psa istnieje ryzyko wścieklizny. W niektórych przypadkach wirusy wykorzystują uniwersalne mechanizmy zakażenia i np. wirus grypy do rozpoznania komórki gospodarza wykorzystuje stosunkowo uniwersalne cząsteczki cukru na powierzchni komórek. Często jednak przy zoonozie organizm ludzki jest ostatecznym gospodarzem dla wirusa i nie dochodzi do dalszej transmisji. Tak jest w przypadkach wirusa wścieklizny i wirusa MERS. Niestety, ewolucja robi swoje i czasem taka zoonoza skutkuje pojawieniem się nowego wirusa dostosowanego do organizmu człowieka; wtedy mamy pandemię.
E.B.: Na ile zagrożenie wirusami zależy od ich dróg przenoszenia, od strategii ataku, od mechanizmów molekularnych stojących za przejmowaniem przez nie kontroli nad maszynerią komórki gospodarza?
K.P.: Od drogi transmisji zależy na pewno, jak zagrożenie będzie wyglądało. Wirus HIV-1 nieleczony powoduje nieodmiennie śmierć chorego, jednak przenosi się bardzo trudno przez krew i kontakt intymny, w związku z czym rozprzestrzenianie się choroby jest znacznie wolniejsze, co nie znaczy, że mniej zabójcze. HIV pojawił się w latach 20. XX w., a z jego istnienia zdaliśmy sobie sprawę 60 lat później. Pandemia jednak trwa i jest nie do opanowania. Inaczej sytuacja wygląda w przypadku chorób przenoszonych drogą kropelkową, czy fekalno-oralną – tutaj przyrost liczby przypadków będzie bardzo eksplozywny, czego mieliśmy okazję doświadczyć przy pandemii COVID-19.
E.B.: To jednak niejedyne ścieżki transmisji wirusów, niektóre przenoszą się przez stawonogi. Symulacja rozprzestrzeniania się komara tygrysiego i afrykańskich kleszczy, które w ciepłych strefach świata powodują setki milionów przypadków rocznie, np. Dengi, poważnej choroby w Ameryce Płd., przenoszonej przez komary, wskazuje, że pojawią się wkrótce u nas.
K.P.: Tak, widzimy coroczne zmiany i możemy powiedzieć, że to ryzyko się realizuje; możemy się jednak przygotować. Wirus Zachodniego Nilu, wirus Dengi, wirus gorączki krymsko-kongijskiej to tylko niektóre przykłady. Zasięg występowania stawonogów, które są wektorami wirusów (np. komar tygrysi Aedes albopictus lub afrykańskie kleszcze Hialomma) wraz z ociepleniem się klimatu rozszerza się na północ. To jednak nie wszystko. Istnieją też inne choroby, które mogą pojawić się u nas. Już kilka lat temu Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego PZH przestrzegał przed legionellą, której częstość będzie zwiększać się wraz z wyższymi temperaturami średnimi. Efekt było widać w zeszłym roku, m.in. w Rzeszowie.
E.B.: Wiele się ostatnio mówi o innych zagrożeniach, takich jak wysoce zjadliwy szczep wirusa ptasiej grypy typu A H5N1. Na ile to realne zagrożenie, a na ile panika?
K.P.: Grypa typu A to wirus, który możemy spotkać u różnych zwierząt, jednak głównym jego rezerwuarem są ptaki. U ludzi obecnie krążą dwa szczepy grypy sezonowej: typ H3N2 (od końca lat 60.), i typ H1N1 (od pandemii w 2009 r.; grypa świńska). Jak wszyscy wiemy, grypa może być poważną chorobą zagrażającą życiu, jednak wirusy grypy sezonowej nie powodują w większości sezonów fal zakażeń blokujących dostęp do służby zdrowia, a śmiertelność mają znacznie niższą niż obserwowana dla COVID-19 w pierwszych latach pandemii. Nie zawsze jednak tak jest. Czasem dochodzi do przeniesienia się całkiem nowego wirusa grypy z ptaków na człowieka. Jeżeli zakażenie to jest spowodowane wysoce patogennym szczepem wirusa, może on spowodować u człowieka ciężką chorobę. Takie szczepy to właśnie H5N1, ale też H9N2 i inne. Literki w ich nazwach oznaczają kombinacje typów białek powierzchniowych wirusa, które determinują, czy nasz układ odpornościowy jest w stanie rozpoznać zagrożenie. O szczepie H5N1 wiemy od końca lat 90. i niektóre informacje mogą być nieprzyjemne – śmiertelność przy zakażeniu historycznie szacowana to ok. 50%. Szczęśliwie choroba nie przenosi się efektywnie między ludźmi.
Niestety, już kilka lat temu sytuacja z tym wirusem stała się dynamiczna. Wirus ptasiej grypy H5N1 zaczął błyskawicznie rozprzestrzeniać się wśród ptactwa, a ptaki wędrowne rozniosły go na wszystkie kontynenty. Tak duża częstość występowania u ptaków sprawiła, że notuje się coraz więcej przypadków choroby u ssaków. W Ameryce Południowej ssaki morskie zdychają tysiącami, w Hiszpanii notowano zakażenia na fermach norek, w Finlandii – lisów. W Polsce w zeszłym roku raportowaliśmy, że przypadki śmiertelnej choroby u kotów domowych spowodowane były właśnie tym wirusem – a jego źródłem było najprawdopodobniej mięso drobiowe. W tym roku przyszły nienajlepsze informacje z USA, że wirusa można znaleźć w mleku krowim dostępnym w marketach, ponieważ jest on w stanie zarażać tkankę wymion tych zwierząt. Chyba po raz pierwszy obserwujemy tak szerokie „rozlanie” się patogenu poza granicę pojedynczego gospodarza.
Wirus w dalszym ciągu słabo przenosi się na ludzi i nie raportuje się zakażeń człowiek–człowiek. Co więcej, nie wiemy, czy nowy wariant również będzie aż tak zabójczy u ludzi. Na pewno jednak powinniśmy się przygotować.
E.B.: Pewne patogeny są znane od dawna, np. rinowirus (wykryty w 1956), wirusowe zapalenie wątroby typu C (1989), ludzki metapneumowirus (opisany w 2001, krąży od XIX w.), wirusy ludzkie, np. odra i ospa, także mogły pochodzić od dzikich lub udomowionych zwierząt w czasach prehistorycznych. Komary mogły pasożytować na krwi ssaków od 100 mln lat. Odkrywamy nowe wirusy, np. u nietoperza australijskiego lyssawirus, hantawirusy. Jak to służy nauce?
K.P.: Na różne sposoby. Po pierwsze pozwala nam zrozumieć ewolucję wirusów i dostrzec przyszłe zagrożenia. Po drugie pozwala inaczej spojrzeć na pewne wydarzenia historyczne. Moja przygoda z wirusami też zaczęła się od takiego polowania – w 2003 roku odkryłem nowego ludzkiego koronawirusa, który co roku powoduje u nas choroby i jest z nami od ok. tysiąca lat. Można powiedzieć, że udało mi się znaleźć przyczynę przynajmniej części objawów u osób chorych.
Obecnie dzięki nowym technologiom sekwencjonowania znamy już większość istniejących zagrożeń. Teraz czas na polowanie na te przyszłe, ale również odkrywanie, co dzieje się z naszym organizmem w czasie choroby.
Odkrywamy powiązania wirusów z chorobami, które wcześniej znaliśmy jako „cywilizacyjne”, włączając w to choroby neurodegeneracyjne. Wirus opryszczki, czyli herpeswirus, kuzyn wirusa ospy wietrznej, powoduje u nas typowe „zimno”. Jednak niektórzy sugerują, że oprócz tego dyskomfortu zakażenie związane jest również z chorobami takimi, jak schizofrenia lub choroba Alzheimera. Dlaczego? Ponieważ po zakażeniu wnika on przez zakończenia nerwowe do naszych neuronów i w postaci uśpionej zostaje z nami w zwojach nerwowych przez całe życie i potencjalnie może uszkadzać bezpośrednio lub pośrednio funkcjonowanie układu nerwowego.
Jeżeli faktycznie tak jest, proszę zwrócić uwagę, jak poważne konsekwencje się z tym wiążą dla społeczeństwa. Zamiast podnosić jakość życia w podeszłym wieku, kiedyś będziemy mogli sprawić, żeby ona nie spadała!