Těžký akutní respirační syndrom koronavirus 2 - Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2

z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Těžký akutní respirační syndrom koronavirus 2
Elektronový mikrofotografie virionů SARS-CoV-2 s viditelnými korunami
Transmisní elektronový mikrofotografie virionů SARS-CoV-2 s viditelnými korunami
Ilustrace virionu SARS-CoV-2
Ilustrace virionu SARS-CoV-2
   Červené výčnělky: bílkoviny špice (S)
   Šedý povlak: obálka složená převážně z lipidů, které lze zničit alkoholem nebo mýdlem
   Žluté usazeniny: obalové proteiny (E)
   Oranžové usazeniny: membránové proteiny (M)
Klasifikace virů E
(bez hodnocení): Virus
Říše : Riboviria
Království: Orthornavirae
Kmen: Pisuviricota
Třída: Pisoniviricetes
Objednat: Nidovirales
Rodina: Coronaviridae
Rod: Betacoronavirus
Podrod: Sarbecovirus
Druh:
Virus:
Těžký akutní respirační syndrom koronavirus 2
Varianty
Synonyma
  • 2019-nCoV

Těžký akutní respirační syndrom koronavirus 2 ( SARS-CoV-2 ) je virus, který způsobuje onemocnění koronaviry 2019 (COVID-19), respirační onemocnění odpovědné za pandemii COVID-19 . Hovorově známý jednoduše jako koronavirus , dříve byl označován svým prozatímním názvem , 2019 nový koronavirus ( 2019-nCoV ), a byl také nazýván lidským koronavirem 2019 ( HCoV-19 nebo hCoV-19 ). Světová zdravotnická organizace prohlásila epidemii ohrožení veřejného zdraví mezinárodního významu dne 30. ledna 2020 a pandemie dne 11. března 2020.

SARS-CoV-2 je jednovláknový RNA virus pozitivního smyslu (a tedy Baltimore třídy IV ), který je nakažlivý u lidí. Jak je popsáno v USA National Institutes of Health , je nástupcem SARS-CoV-1 , viru, který způsobil vypuknutí SARS v letech 2002–2004 .

Taxonomicky je SARS-CoV-2 virus druhu koronaviru spojeného s těžkým akutním respiračním syndromem (SARSr-CoV). Předpokládá se, že má zoonotický původ a má blízkou genetickou podobnost s netopýrovými koronaviry, což naznačuje, že se vynořil z netopýřího viru . Od února 2020 probíhá výzkum, zda SARS-CoV-2 pochází přímo z netopýrů nebo nepřímo prostřednictvím jakýchkoli zprostředkujících hostitelů. Virus vykazuje malou genetickou rozmanitost, což naznačuje, že k události přelévání zavádějící SARS-CoV-2 na člověka pravděpodobně došlo na konci roku 2019.

Epidemiologické studie odhadují, že každá infekce má za následek 5,7 nových, pokud nejsou žádní členové komunity imunní a nejsou přijata žádná preventivní opatření . Virus se primárně šíří mezi lidmi blízkým kontaktem a kapkami dýchacích cest způsobenými kašlem nebo kýcháním. Hlavně vstupuje do lidských buněk vazbou na enzym konvertující angiotensin 2 (ACE2).

Terminologie

Název „2019-nCoV“ používaný v trojjazyčném označení ve zdravotnickém zařízení v Lisabonu v únoru 2020.

Během počátečního ohniska v čínském Wu-chanu byla pro virus použita různá jména; některá jména používaná různými zdroji zahrnovala „coronavirus“ nebo „Wuhan coronavirus“. V lednu 2020 doporučila Světová zdravotnická organizace jako prozatímní název viru „2019 novel coronavirus“ (2019-nCov). To bylo v souladu s pokyny WHO z roku 2015 proti používání zeměpisných poloh, druhů zvířat nebo skupin osob s názvy chorob a virů.

Dne 11. února 2020 přijal Mezinárodní výbor pro taxonomii virů oficiální název „těžký akutní respirační syndrom coronavirus 2“ (SARS-CoV-2). Aby nedocházelo k záměně s chorobou SARS , WHO někdy v komunikaci v oblasti veřejného zdraví označuje SARS-CoV-2 jako „virus COVID-19“ a název HCoV-19 byl obsažen v některých výzkumných článcích.

Široká veřejnost často nazývá virus i onemocnění, které způsobuje, „coronavirus“. Americký prezident Donald Trump ve tweetech, rozhovorech a tiskových briefingech Bílého domu opakovaně označoval tento virus jako „čínský virus“, což vyvolalo určitou kritiku, že stigmatizoval tuto chorobu rasovým nebo nacionalistickým podtextem.

Virologie

Infekce a přenos

Přenos SARS-CoV-2 z člověka na člověka byl potvrzen 20. ledna 2020, během pandemie COVID-19 . K přenosu se původně předpokládalo, že k němu dojde primárně kapkami dýchacích cest z kašle a kýchání v rozmezí asi 1,8 metru (6 stop). Experimenty s rozptylem laserového světla navrhují mluvit jako další způsob přenosu. Jiné studie naznačují, že virus může být přenášen také vzduchem , přičemž aerosoly mohou být schopny virus přenášet. Během přenosu z člověka na člověka se předpokládá, že iniciuje novou infekci průměrně 1 000 infekčních virionů SARS-CoV-2.

Další možnou příčinou infekce je nepřímý kontakt přes kontaminované povrchy . Předběžný výzkum naznačuje, že virus může zůstat životaschopný na plastu ( polypropylenu ) a nerezové oceli ( AISI 304 ) až tři dny, ale na kartonu nepřežije déle než jeden den nebo na mědi déle než čtyři hodiny; virus je inaktivován mýdlem, které destabilizuje jeho lipidovou dvojvrstvu . Virová RNA byla také nalezena ve vzorcích stolice a spermatu infikovaných jedinců.

Míra nakažení viru během inkubační doby je nejistá, ale výzkum ukázal, že hltan dosáhne maximální virové zátěže přibližně čtyři dny po infekci nebo první týden příznaků a poté klesá.

Studie týmu vědců z University of North Carolina zjistila, že nosní dutina je zdánlivě dominantním počátečním místem pro infekci s následným nasáváním zprostředkovaným virem, který se šíří do plic v patogenezi SARS-CoV-2. Zjistili, že došlo k infekčnímu gradientu od vysokých v proximálních po nízké v distálních kulturách epitelu plic s fokální infekcí v řasinkách a pneumocytech typu 2 v dýchacích cestách a alveolárních oblastech.

Existují určité důkazy o přenosu SARS-CoV-2 z člověka na zvíře, včetně příkladů u koček . Některé instituce doporučily osobám infikovaným SARS-CoV-2 omezit kontakt se zvířaty.

Asymptomatický přenos

Dne 1.   února 2020 Světová zdravotnická organizace (WHO) uvedla, že „přenos z asymptomatických případů pravděpodobně není hlavní hnací silou přenosu“. Jedna metaanalýza zjistila, že 17% infekcí je asymptomatických a u asymptomatických jedinců byla o 42% nižší pravděpodobnost přenosu viru.

Epidemiologický model začátku ohniska v Číně však naznačil, že „ u dokumentovaných infekcí může být typické předsymptomatické vylučování “ a že subklinické infekce mohly být zdrojem většiny infekcí. To může vysvětlovat, jak z 217 na palubě výletní lodi, která zakotvila v Montevideu , vykazovalo příznaky pouze 24 ze 128, kteří měli pozitivní test na virovou RNA. Podobně studie devadesáti čtyř pacientů hospitalizovaných v lednu a únoru 2020 odhaduje, že pacienti vylučují největší množství viru dva až tři dny před objevením se příznaků a že „podstatná část přenosu pravděpodobně nastala před prvními příznaky v indexovém případě “.

Reinfekce

Stále existuje spousta otázek ohledně reinfekce a dlouhodobé imunity. Není známo, jak častá je reinfekce, ale zprávy naznačují, že k ní dochází s proměnlivou závažností.

Prvním hlášeným případem reinfekce byl 33letý muž z Hongkongu, který byl poprvé pozitivně vyšetřen 26. března 2020, byl propuštěn 15. dubna 2020 po dvou negativních testech a znovu byl pozitivní dne 15. srpna 2020 (o 142 dní později) , což bylo potvrzeno sekvenováním celého genomu, které ukazuje, že virové genomy mezi epizodami patří do různých subtypů . Zjištění měla implikace, že imunita stáda nemusí virus eliminovat, pokud není neobvyklá reinfekce, a že vakcíny nemusí být schopny poskytnout celoživotní ochranu proti viru.

Další případová studie popisovala 25letého muže z Nevady, který měl pozitivní testy na SARS-CoV-2 dne 18. dubna 2020 a 5. června 2020 (oddělené dvěma negativními testy). Protože genomové analýzy ukázaly významné genetické rozdíly mezi variantou SARS-CoV-2 vzorkovanou v těchto dvou datech, autoři případové studie zjistili, že se jedná o reinfekci. Druhá infekce muže byla symptomaticky závažnější než první infekce, ale mechanismy, které by za to mohly odpovídat, nejsou známy.

Nádrž a zoonotický původ

Přenos SARS-CoV-1 a SARS-CoV-2 ze savců jako biologických nosičů na člověka

První známé infekce z kmene SARS-CoV-2 byly objeveny v čínském Wu-chanu. Původní zdroj přenosu viru na člověka zůstává nejasný, stejně jako to, zda se kmen stal patogenním před nebo po přelévání . Protože mnoho z prvních infikovaných byli zaměstnanci na trhu s mořskými plody Huanan , předpokládalo se, že kmen mohl pocházet z trhu. Jiný výzkum však naznačuje, že návštěvníci mohli virus uvést na trh, což pak umožnilo rychlé rozšíření infekcí. Fylogenetická síťová analýza 160 časných genomů koronaviru odebraných od prosince 2019 do února 2020 ukázala, že typ viru, který nejvíce souvisí s koronavirem netopýra, byl nejhojnější v čínském Guangdongu a označován jako typ „A“. Převládající typ mezi vzorky z Wuhanu, „B“, je vzdáleněji příbuzný netopýřímu koronaviru než rodovému typu „A“.

Výzkum přírodního rezervoáru virového kmene, který způsobil vypuknutí SARS v letech 2002–2004, vedl k objevu mnoha koronavirů netopýrů podobných SARS , většinou pocházejících z rodu Rhinolophus podkov . Fylogenetická analýza naznačuje, že vzorky odebrané z Rhinolophus sinicus vykazují podobnost 80% se SARS-CoV-2. Fylogenetická analýza také naznačuje, že virus z Rhinolophus affinis , shromážděný v provincii Yunnan a označený jako RaTG13 , má 96% podobnost s SARS-CoV-2.

Vzorky odebrané z Rhinolophus sinicus , druhu podkovovitých netopýrů , vykazují 80% podobnost s SARS-CoV-2.

Netopýři jsou považováni za nejpravděpodobnější přírodní rezervoár SARS-CoV-2, ale rozdíly mezi koronaviry netopýrů a SARS-CoV-2 naznačují, že lidé byli infikováni prostřednictvím zprostředkujícího hostitele. Ačkoli studie naznačily některé pravděpodobné kandidáty, počet a identita mezihostitelů zůstává nejistý. Téměř polovina genomu kmene má fylogenetickou linii odlišnou od známých příbuzných.

Studie zveřejněná v červenci 2020 naznačila, že luskouny jsou mezihostitelem koronavirů podobných SARS-CoV-2. Další studie však naznačují, že je nepravděpodobné, že by luskoviny byly rezervoárem nebo prostředníkem pro SARS-CoV-2. Izoláty získané z luskounů zachycených v Guangdongu byly v sekvenci identické pouze s 92% genomu SARS-CoV-2, což je počet, který je příliš nízký na to, aby byl pangolinový virus mezihostitelem. Kromě toho je nepravděpodobné, že luskouny budou rezervoárem virů podobných SARS-CoV-2, protože onemocní infekcí, na rozdíl od skutečných rezervoárů, jako jsou netopýři. Doména vázající receptor na špičkový protein viru pangolin je velmi podobná doméně SARS-CoV-2, přičemž pět kritických aminokyselinových zbytků v motivu vázajících receptor je u obou virů identických. Ukázalo se však, že virus pangolin se špatně váže na lidský receptor ACE2.

Všechny dostupné důkazy naznačují, že SARS-CoV-2 má přirozený živočišný původ a není geneticky upraven . Nelze však vyloučit laboratorní původ SARS-CoV-2. Podle počítačových simulací na poskládání proteinu je doména vázající receptor (RBD) v spike proteinu SARS-CoV-2 by měl mít všední vazebnou afinitu. Ve skutečnosti se však velmi účinně váže na lidský receptor ACE2. K vystavení RBD fúzi musí furinové proteázy nejprve štěpit S protein. Furinové proteázy jsou hojně přítomny v dýchacích cestách a buňkách epitelu plic. Páteř viru navíc nepodobá žádné dříve popsané ve vědecké literatuře používané pro genetickou modifikaci. Možnost, že virus mohl získat potřebné adaptace prostřednictvím buněčné kultury v laboratorním prostředí, je zpochybňována vědci, kteří tvrdí, že „generace předpokládaných O-vázaných glykanů ... naznačuje zapojení imunitního systému .

Fylogenetika a taxonomie

Genomické informace
SARS-CoV-2 genom.svg
Genomická organizace izolátu Wuhan-Hu-1, nejstarší sekvenovaný vzorek SARS-CoV-2
ID genomu NCBI 86693
Velikost genomu 29 903 základen
Rok dokončení 2020
Prohlížeč genomu ( UCSC )

SARS-CoV-2 patří do široké rodiny virů známých jako koronaviry . Jedná se o pozitivní virus jednořetězcové RNA (+ ssRNA) s jediným lineárním segmentem RNA. Jiné koronaviry jsou schopné způsobit onemocnění od běžného nachlazení až po závažnější onemocnění, jako je respirační syndrom na Středním východě (MERS, úmrtnost ~ 34%). Jedná se o sedmý známý koronavirus, který infikuje lidi po 229E , NL63 , OC43 , HKU1 , MERS-CoV a původním SARS-CoV .

Stejně jako kmen koronavirů související se SARS, který se podílí na vypuknutí SARS v roce 2003, je SARS-CoV-2 členem podrodů Sarbecovirus ( beta-CoV linie B). Jeho sekvence RNA je přibližně 30 000 bází dlouhá, relativně dlouhá pro koronavirus. SARS-CoV-2 je mezi známými betakoronaviry jedinečný v začlenění polybazického štěpného místa , což je vlastnost, o které je známo, že zvyšuje patogenitu a přenosnost u jiných virů.

S dostatečným počtem sekvenovaných genomů je možné rekonstruovat fylogenetický strom historie mutací rodiny virů. Do 12. ledna 2020 bylo z Wu-chanu izolováno pět genomů SARS-CoV-2 a hlášeno Čínským centrem pro kontrolu a prevenci nemocí (CCDC) a dalšími institucemi; počet genomů se zvýšil na 42 do 30. ledna 2020. Fylogenetická analýza těchto vzorků ukázala, že „vysoce souvisí s nejvýše sedmi mutacemi ve srovnání se společným předkem “, což znamená, že k první lidské infekci došlo v listopadu nebo prosinci 2019. Jak ze dne 7. května 2020 bylo veřejně dostupných 4 690 genomů SARS-CoV-2 odebraných na šesti kontinentech.

Dne 11. února 2020 Mezinárodní výbor pro taxonomii virů oznámil, že podle stávajících pravidel, která počítají hierarchické vztahy mezi koronaviry na základě pěti konzervovaných sekvencí nukleových kyselin, se rozdíly mezi tehdy nazývaným 2019-nCoV a kmenem viru z roku 2003 Vypuknutí SARS nestačilo na to, aby z nich byly samostatné virové druhy . Proto lze identifikovat 2019-nCoV jako kmen z akutního respiračního koronaviru syndrom související .

V červenci 2020 vědci uvedli, že infekčnější varianta SARS-CoV-2 s variantou proteinu G614 nahradila D614 jako dominantní formu pandemie. V říjnu 2020 uvedli vědci v předtisku, že varianta 20A.EU1 byla poprvé pozorována ve Španělsku počátkem léta a stala se nejčastější variantou ve více evropských zemích . Také ilustrují vznik a šíření dalších častých shluků sekvencí pomocí Nextstrain .

V říjnu 2020 vědci objevili možný překrývající se gen s názvem ORF3d v genomu viru Covid-19 . Není známo, zda protein produkovaný ORF3d má nějakou funkci, ale vyvolává silnou imunitní odpověď. ORF3d byl identifikován dříve u varianty koronaviru, která infikuje luskouny .

Varianty

Existuje mnoho tisíc variant SARS-CoV-2, které lze seskupit do mnohem větších subtypů . Bylo navrženo několik různých nomenklatur kladu . Nextstrain rozděluje varianty na pět subtypů (19A, 19B, 20A, 20B a 20C), zatímco GISAID je rozděluje na sedm (L, O, V, S, G, GH a GR).

Na podzim roku 2020 se objevilo několik pozoruhodných variant SARS-CoV-2.

  • Předpokládá se, že Varianta obavy 202012/01 (VOC 202012/01) se ve Velké Británii objevila v září. Předběžné epidemiologické markery naznačují, že varianta je více přenosná, ale neexistují důkazy o tom, že by ovlivňovala závažnost onemocnění nebo účinnost vakcíny. Mezi několika variantami varianty je jedna v doméně receptorového vazebného proteinu, která mění asparagin v poloze 501 na tyrosin (N501Y). Tato mutace může způsobit, že se virus pevněji váže na receptor ACE2.
  • 501Y.V2 Varianta , která má stejnou N501Y mutaci, vznikly nezávisle v Jižní Africe . Byl detekován ve vzorcích pacientů odebraných na začátku října 2020. Neexistují důkazy o tom, že by mutace zvyšovaly přenosnost varianty.
  • Varianta B.1.207 se objevila v Nigérii. Má mutaci v spike proteinu (P681H), která se také nachází ve variantě VOC 202012/01. P681H se nachází v blízkosti místa štěpení furinem S1 / S2. Neexistují žádné důkazy o tom, že by mutace zvyšovaly přenosnost varianty.
  • Cluster 5 varianta se objevila u norků a norka farmářů v Dánsku. Má soubor mutací, které nebyly pozorovány v jiných variantách, včetně čtyř změn aminokyselin v proteinu špice. Varianta středně odolává neutralizujícím protilátkám . Po přísných karanténách, zákazu chovu norek a kampani na eutanazii norek se předpokládá, že byly vymýceny.

Neexistuje žádný důkaz, že tyto varianty zvyšují závažnost onemocnění.

Strukturní biologie

Obrázek sférického virionu SARSr-CoV ukazující umístění strukturních proteinů tvořících virový obal a vnitřní nukleokapsid
Struktura virionu SARSr-CoV

Každý virion SARS-CoV-2 má průměr 50–200 nanometrů . Stejně jako ostatní koronaviry má SARS-CoV-2 čtyři strukturní proteiny, známé jako proteiny S ( špice ), E (obálka), M ( membrána ) a N ( nukleokapsid ); N protein drží genom RNA a proteiny S, E a M společně tvoří virovou obálku . Špičkový protein, který byl zobrazen na atomové úrovni pomocí kryogenní elektronové mikroskopie , je protein zodpovědný za umožnění viru připojit se k membráně hostitelské buňky a fúzovat s ní ; konkrétně jeho podjednotka S1 katalyzuje připojení, fúzi podjednotky S2.

Špičkový homotrimer SARS-CoV-2 se zaměřením na jednu proteinovou podjednotku se zvýrazněnou vazebnou doménou ACE2
Špičkový homotrimer SARS-CoV-2 se zvýrazněnou jednou proteinovou podjednotkou . ACE2 vazebná doména je purpurová.

Experimenty modelování proteinů na špičkovém proteinu viru brzy naznačily, že SARS-CoV-2 má dostatečnou afinitu k receptoru 2 (ACE2) konvertujícímu angiotensin na lidské buňky, aby je mohl použít jako mechanismus vstupu buněk . Do 22. ledna 2020 skupina v Číně, která pracovala s úplným genomem viru, a skupina ve Spojených státech používající metody reverzní genetiky nezávisle a experimentálně prokázaly, že ACE2 může působit jako receptor pro SARS-CoV-2. Studie prokázaly, že SARS-CoV-2 má vyšší afinitu k lidskému ACE2 než původní kmen viru SARS. SARS-CoV-2 může také používat basigin jako pomoc při vstupu do buňky.

Počáteční aktivace špičkového proteinu transmembránovou proteázou, serinem 2 (TMPRSS2) je nezbytná pro vstup SARS-CoV-2. Hostitelský protein neuropilin 1 (NRP1) může pomoci viru při vstupu do hostitelské buňky pomocí ACE2. Poté, co se virion SARS-CoV-2 připojí k cílové buňce, buněčná proteáza TMPRSS2 rozřízne špičkový protein viru a odhalí fúzní peptid v podjednotce S2 a hostitelský receptor ACE2. Po fúzi, an endozomu tvoří kolem virionu, oddělením od zbytku hostitelské buňky. Virion unikne, když pH endosomu poklesne, nebo když jej štěpí kathepsin , hostitelská cysteinová proteáza. Virion poté uvolní RNA do buňky a donutí buňku produkovat a šířit kopie viru , které infikují více buněk.

SARS-CoV-2 produkuje nejméně tři faktory virulence, které podporují vylučování nových virionů z hostitelských buněk a inhibují imunitní odpověď . Zda zahrnují down -regulaci ACE2, jak je vidět u podobných koronavirů, zůstává předmětem šetření (od května 2020).

SARS-CoV-2 vznikající z lidské buňky
Viriony SARS-CoV-2 vznikající z lidské buňky
Digitálně zbarvené rastrovací elektronové mikrofotografie virionů SARS-CoV-2 (žluté) vycházející z lidských buněk kultivovaných v laboratoři

Epidemiologie

Mikrograf částice viru SARS-CoV-2 izolované od pacienta
Transmisní elektronový mikrograf virionů SARS-CoV-2 (červený) izolovaných od pacienta během pandemie COVID-19

Na základě nízké variability mezi známými genomickými sekvencemi SARS-CoV-2 se předpokládá , že kmen byl zjištěn zdravotnickými úřady během několika týdnů od jeho objevení v lidské populaci koncem roku 2019. Nejstarší případ aktuálně známé infekce je datován k 1. prosince 2019, ačkoli k dřívějšímu případu mohlo dojít 17. listopadu 2019. Virus se následně rozšířil do všech čínských provincií a do více než 150 dalších zemí po celém světě. Přenos viru z člověka na člověka byl potvrzen ve všech těchto oblastech. Dne 30. ledna 2020 byl SARS-CoV-2 WHO označen za naléhavou situaci v oblasti veřejného zdraví mezinárodního významu a dne 11. března 2020 jej WHO vyhlásila za pandemii .

Základní číslo rozmnožování ( ) viru byla odhadnuta na zhruba 5,7. To znamená, že každá infekce způsobená virem bude mít za následek 5,7 nových infekcí, pokud nejsou žádní členové komunity imunní a nejsou přijata žádná preventivní opatření . Číslo reprodukce může být vyšší v hustě osídlených podmínkách, jako jsou podmínky na výletních lodích . Za určitých okolností může být použito mnoho forem preventivního úsilí ke snížení šíření viru.

V kontinentální Číně došlo k přibližně 96 000 potvrzeným případům infekce. Zatímco podíl infekcí, které vedou k potvrzeným případům nebo k progresi diagnostikovatelného onemocnění, zůstává nejasný, podle jednoho matematického modelu se odhaduje, že pouze k 1. lednu 2020 bylo infikováno 75 815 lidí pouze ve Wu-chanu, v době, kdy počet potvrzených případů na celém světě činil pouze 2 015. Před 24. únorem 2020 více než 95% všech úmrtí na COVID-19 na celém světě došlo v provincii Chu-pej , kde se nachází Wuhan. K 8. lednu 2021 se procento snížilo na 0,17%.

K 8. lednu 2021 bylo v probíhající pandemii celkem 88 203 229 potvrzených případů infekce SARS-CoV-2. Celkový počet úmrtí způsobených virem je 1 901 510. Mnoho uzdravení z potvrzených i nevyzkoušených infekcí není hlášeno, protože některé země tyto údaje neshromažďují, ale z potvrzených infekcí se uzdravilo nejméně 49 203 004 lidí.

Reference

Další čtení

externí odkazy

Klasifikace