Superpočítače přečetly genom viru SARS

Hned dvěma skupinám vědců se nezávisle na sobě podařilo přečíst sekvenci nukleové kyseliny viru SARS. Co z objevu vyplynulo pro bližší zařazení tohoto viru a možnou léčbu onemocnění? Odpovídá sekvence na spekulace, podle kterých by SARS mohl být vytvořen uměle?

Podle údajů Světové zdravotnické organizace (WHO) bylo k 14. dubnu registrováno 3 169 případů vážného akutního respiračního syndromu (SARS). Zdokumentováno je prozatím 144 úmrtí (což představuje přibližně 4% úmrtnost).

Nová nemoc vyvolala paniku především v Hongkongu, Singapuru, Číně a Kanadě. Postiženy jsou už přímo některé národní ekonomiky či alespoň jejich sektory. Největší škody napáchala choroba podnikatelům v oblasti cestovního ruchu, výrazné ztráty utrpěly např. letecké společnosti. Americký prezident George Bush vydal příkaz povolující karanténu nemocných SARS (karanténa může být v USA dále nařízena nemocným cholerou, záškrtem, tuberkulózou, morem, pravými neštovicemi, žlutou horečkou a hemorrargickými horečkami typu Ebola). Světová zdravotnická organizace varuje, že pokud se epidemie SARS bude šířit současnou rychlostí, pak se může jednat o první globální epidemii 21. století.

V této souvislosti stojí za připomenutí záhadná epidemie španělské chřipky, která zabila během let 1918–1920 okolo 30 milionů lidí - tedy více, než celá první světová válka. Nemoc se tehdy rozšířila původně z Asie, v důsledku válečné globalizace rychle pronikla do Evropy a na podzim roku 1918 i do USA. Úmrtnost na španělskou chřipku se pohybovala okolo 5 %, nemoc přitom kosila především mladé a zdravé jedince.

Virus španělské chřipky nebyl přitom dosud charakterizován, ačkoli byly provedeny pokusy o jeho izolaci z těl obětí pohřbených v permanentně zmrzlé půdě.

Pojďme ale k hlavnímu tématu tohoto článku, tedy sekvenování genomu viru SARS. Sekvenci RNA jako první publikovalo americké Centrum pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) spolu s kanadským Centrem genomových věd (GSC). Vlastní proces sekvenování trval pouhých šest dní. Byla při něm použita metoda shotgun, která se osvědčila už během projektu lidského genomu. Díky ní představuje dnes sekvenování v podstatě jednoduchý a automatický proces.
Na jakém principu je technologie shotgun založena? RNA viru se přepíše do DNA pomocí enzymu, získaná DNA se rozštěpí na menší fragmenty a ty se vloží do plasmidů; to jsou malé kruhové molekuly DNA, které je možné přenést do bakteriální buňky. Plasmidy zpravidla nesou gen kódující enzym degradující antibiotikum. Pokud potom bakterii inkubujeme v médiu s antibiotikem, dokáží se množit pouze ty buňky, které si plasmid udržely. Pomocí dnes již zcela automatizovaných metod se potom plasmid izoluje a vložená DNA se osekvenuje.
Až posud je vše jednoduché. Problém přichází s poskládáním jednotlivých úseků DNA. Ke slovu přicházejí superpočítače, které jednotlivé fragmenty seřadí podle překrývajících se sekvencí. Američtí i kanadští vědci přitom dospěli k vynikající shodě. Ze 30 000 bází genomu viru SARS nesouhlasilo pouze 10 (tedy shoda 99,97 %); v tuto chvíli je předčasné říci, kolik rozdílů je důsledkem chyb sekvenování a za kolik odpovídají genetické variace viru SARS.
Jak genom vypadá? Podařilo se identifikovat několik genů kódujících proteiny - gen polymerázy, malého membránového proteinu, membránového proteinu a kapsidového proteinu. Identifikace proteinů nám dovolí jejich výrobu ve velkém, vývoj diagnostického testu a výhledově i vakcíny. Zatím ale stále nevíme, co je příčinou patogenicity viru SARS. Mohou to být specifické proteiny na povrchu viru, neobvyklá imunitní reakce organismu, nebo rozvrat biochemie hostitelské buňky.

Krátce po propuknutí epidemie SARS se v médiích objevily spekulace o umělém původu viru. V loňském roce se opravdu podařilo zvládnout obdobnou technologii. Vědci z Univerzity New York (Stony Brook) vytvořili umělý aktivní virus obrny (7 500 bází). Stačila jim k tomu veřejně známá sekvence viru, syntetické fragmenty DNA a několik dalších komerčně snadno dostupných komponent. Mnozí vědci považovali celý experiment za zbytečný či dokonce nezodpovědný - objevily se i výtky, že tímto způsobem poskytujeme také návod teroristům, kteří by mohli zkusit nejen vytvořit virus již existující, ale také nějaký "vylepšený" kmen.

Srovnání viru SARS s dostupnými sekvencemi DNA, RNA a proteinů ukazuje jistou podobnost s viry myší hepatitidy a viru ptačí infekční bronchitidy. Tyto sekvence se přitom běžně v koronavirech (k nimž patří i SARS) nevyskytují. Mezi doposud známé koronaviry patří především původci onemocnění dýchacích cest. Koronaviry náležejí k virům, které pro kódování své informace používají RNA namísto DNA.

Za pozornost přitom stojí především fakt, že vědci stále nedokáží odhalit vlastní příčinu patogenity viru SARS. Jeho tvůrci by tedy museli být minimálně jeden krok napřed. Sekvence SARS viru je navíc asi 4krát delší než v případě viru obrny, technickým oříškem by tedy zřejmě byla i vlastní syntéza. Tvůrce by také musel mít k dispozici velmi dobře vybavenou a ještě lépe financovanou laboratoř. Pokud to shrneme, ačkoli je zcela teoreticky možné, že původce SARS byl uměle vytvořen, není to z výše uvedených důvodů vůbec pravděpodobné.

Doufejme, že se počet nemocných rychle stabilizuje a k epidemii rozsahu španělské chřipky nedojde. Další nadějí je identifikace vhodného léčiva. Úmyslně nemluvím o objevu nového přípravku, ten bude trvat léta, stejně jako vývoj vakcíny. Viry nemají k dispozici vlastní biosyntetický aparát, musejí proto využít hostitele. Jejich omezený metabolismus je pro ně ale v jistém ohledu předností – léčba virové choroby se může těžko zaměřit pouze proti původci onemocnění, zásah zpravidla ovlivní i metabolismus napadeného organismu. Díky vedlejším účinkům je pak hledání antivirových léků poměrně klopotnou cestou.
Omlouváme se za problémy s přidáváním komentářů k článkům. Komentáře prosím zasílejte e-mailem na pavel_houser@idg.cz.