Zeptejte se vědce: Spike protein a opravy DNA

Otázka:
Nedávno publikovaný článek (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34696485/) naznačuje, že spike-protein koronaviru proniká do jádra a blokuje opravné mechanizmy DNA. Protože stejný protein je i ve vakcínách, nemohla by mít stejný projev i vakcinace? Moc děkuji Pavel Jaška 

(pozn.: otázka redakčně upravena)

Stručná odpověď:

• nález spike-proteinu v jádře je v rozporu s dalšími, dříve provedenými studiemi – to automaticky neznamená, že studie nemá pravdu, je ale zcela určitě nutné minimálně ověřit, zda spike-protein do jádra opravdu proniká
• u všech studií (vč. této) byl prováděn na speciálních laboratorních buňkách, není proto jasné, zda a jak moc (resp. u jakých buněk) by se případně projevil v celém organizmu.
• dále není jasné, zda spike-proteinu do jádra v rozebírané studii „nepomohly“ další virové proteiny, které výzkumníci vpravili do buněk současně, což je samozřejmě pro závěry „s ohledem na mRNA vakcíny“ docela podstatné.
• pokud by spike-protein opravdu pronikal do jádra i v živém organizmu (nejen laboratorních buňkách) a pokud by k tomu nepotřeboval další virové proteiny, docházelo by k ovlivnění opravných DNA mechanizmů nejen při infekci koronavirem, ale pravděpodobně i v případě vakcinace.
• většina vakcinovaných lidí tvoří úspěšně protilátky proti Covidu i protibuněčnou imunitu (u obojího je potřeba oprav DNA), pozorované přechodné snížení lymfocytů po vakcinaci lze vysvětlit i jinak a bylo pozorováno u celé řady dalších vakcín v minulosti.
• nález je samozřejmě hodný pozornosti, ověření a případného podrobného rozebrání mechanizmu - zatím ale není jasné, zda vůbec k tomuto jevu u vakcín dochází a pokud ano, tak v jaké míře

Podrobněji:

Podle studie spike-protein při infekci SARS-CoV-2 proniká do jádra a blokuje opravné mechanizmy DNA. Vzhledem k tomu, že stejný protein je použit i ve většině vakcín, studie upozorňuje možný stejný efekt u vakcín a vyzývá k hledání jiné, vhodnější „formy“ spike-proteinu (nebo jiného proteinu) do vakcín. Máme se tedy obávat současných vakcín?

V prvé řadě nutno zdůraznit, že studie zkoumala celý jev na speciálních laboratorních buňkách. To znamená, že není jasné, jestli by ke stejnému jevu docházelo také v živém organizmu. Lidské tělo a imunitní systém je komplikovanější než jedna vrstva laboratorních buněk na Petriho misce a jak potvrdila celá řada studií, jednoduchá extrapolace nemusí být vždy ta správná.

Zásadnějším problémem studie je to, že žádná z dřívějších studií, prováděných totožnými nebo podobnými způsoby na laboratorních buňkách spike-protein koronaviru v jádře nenalezla (např. Boson et al., 2021; Hackstadt et al., 2021; Jennings et al., 2021; Wagner et al., 2021; Zhang et al., 2021). Tyto studie nalezly v jádře pouze tzv. nestrukturní proteiny viru, jejichž přítomnost potvrdila i tato studie. Spike-protein ale předchozí baterií studií v jádře objeven nebyl. Nenalezly ho ani studie na jiných koronavirech (např. Lontok et al., 2005; Lopez et al., 2006; Stertz et al., 2007; Ujike et al., 2016; Winter et al., 2020), které by snad mohly naznačovat, že by něco takového bylo možné. To samozřejmě opět neznamená, že autoři rozebírané studie nemají pravdu – znamená to jen to, že jejich výsledky bude třeba ověřit i s ohledem na použitou metodiku.

Další komplikací zmiňované studie je to, že sledovala cestu zároveň několika různých virových proteinů. To nemusí být problém u koronavirové infekce, kde se opravdu všechny tyto proteiny v infikovaných buňkách množí, ale určitě je důležité pro rozhodnutí, zda je schopen do jádra proniknout i spike-protein z vakcíny. V rozebírané studii se v jádře se ocitlo kromě spike-proteinu hned několik dalších bílkovin koronaviru a není tedy jasné, jestli tam všechny pronikly jednotlivě, nebo bylo proniknutí do jádra výsledkem součinnosti více z nich. Poslední případ by samozřejmě naznačoval, že samotný spike-protein do jádra schopný proniknout není. K vyhodnocení toho, jak je to ve skutečnosti tedy bude zapotřebí dalších experimentů.

Autoři dále naznačují, že jeden z projevů poškození opravných mechanizmů by mohl být snížený počet bílých krvinek, který byl při infekci koronavirem opravdu pozorován. Snížení počtu lymfocytů (T, B a NK) bylo pozorováno zejména u vážnějších případů, u mírnějších forem Covidu bylo snížení počtu výrazně menší. Nejvíce, na polovinu původní hodnoty, byla snížena koncentrace T-lymfocytů, zejména CD4+ (Qin et al., 2020). Snížení počtu ale nemusí být vyvoláno přímo spike-proteinem, protože redukce v počtu bílých krvinek je typická i pro jiné virové infekce. Mírné a dočasné (3-4) dny snížení počtu bílých krvinek bylo pozorováno i u vakcinace proti Covidu. Nicméně i zde nemusí být příčinou přímo spike-protein, protože podobná snížení byla pozorována i u dalších, ne-Covidových vakcín (např. Black et al., 1967; Muturi-Kioi et al., 2016; Prentice et al., 2018) a jsou tak vysvětlitelná jinými mechanizmy (nejčastěji se uvádí dočasné reakce bílých krvinek v místě vakcinace a svodových mízních uzlinách, ale přesné příčiny a mechanizmy nebyly zkoumány). Nadto vakcinovaní lidé úspěšně vytváří protilátky, množí se příslušné specifické B i T-lymfocyty, vznikají paměťové buňky a při tom všem jsou systémy opravy DNA důležité. Zdá se tedy, že pokud uvedený jev skutečně probíhá i po vakcinaci proti Covidu, rozhodně neprobíhá v imunitních buňkách a je zcela určitě dočasný.

Výše popsané samozřejmě neznamená, že je možné nad touto studií mávnout rukou – je zcela určitě potřeba ji přezkoumat, ověřit a případně poodkrýt mechanizmy, kterými popisovaný jev může fungovat. Viry mají celou řadu způsobů, jak imunitnímu systému unikat a toto by mohl být další z nich (spike-protein SARS-CoV-2 je už znám tím, že pomáhá blokovat NK-buňky přirozené imunity, viz Bortolotti et al., 2020). Pokud by tomu tak bylo, je také otázkou, zda dočasné a relativně nízké (vzhledem ke stavu při přirozené infekci koronavirem) koncentrace spike-proteinu vyvolané vakcínou budou mít na lidské tělo a imunitní systém nějaký zásadní vliv. V případě prokázání onoho komplexního „pokud“ by samozřejmě bylo vhodné navrhnout příslušnou úpravu vakcín tak, aby se jev eliminoval nebo k němu docházelo jen v malé míře. Spike-protein jako vakcinační „nástroj“ totiž velmi pravděpodobně úplně opustit nepůjde, protože je to jedna z mála věcí, která virus identifikuje ještě dříve, než se dostane do buněk a začne se množit. Využití jiných virových proteinů by celý proces reakce organizmu oddalovalo a nemuselo by být tudíž vůbec efektivní v zastavení infekce – ostatně samo lidské tělo samo vyrábí při přirozené infekci SARS-CoV-2 většinu protilátek a imunitních buněk právě proti spike-proteinu.

S pozdravem a přáním lepších dnů, pokud možno bez virů i blokovaných oprav v DNA :-) 

          Za tým BC  Ondřej Lenz

Reference:

• Black FL, Sheridan SR. Blood leukocyte response to live measles vaccine. Am J Dis Child. 1967 Mar;113(3):301-4. doi: 10.1001/archpedi.1967.02090180061002.
• Bortolotti D, Gentili V, Rizzo S, Rotola A, Rizzo R. SARS-CoV-2 Spike 1 Protein Controls Natural Killer Cell Activation via the HLA-E/NKG2A Pathway. Cells. 2020;9(9):1975. Doi:10.3390/cells9091975
• Boson B, Legros V, Zhou B, Siret E, Mathieu C, Cosset FL, Lavillette D, Denolly S. The SARS-CoV-2 envelope and membrane proteins modulate maturation and retention of the spike protein, allowing assembly of virus-like particles. J Biol Chem. 2021 Jan-Jun;296:100111. doi: 10.1074/jbc.RA120.016175. Epub 2020 Dec 3. PMID: 33229438; PMCID: PMC7833635.
• Hackstadt T, Chiramel AI, Hoyt FH, Williamson BN, Dooley CA, Beare PA, de Wit E, Best SM, Fischer ER. Disruption of the Golgi Apparatus and Contribution of the Endoplasmic Reticulum to the SARS-CoV-2 Replication Complex. Viruses. 2021 Sep 9;13(9):1798. doi: 10.3390/v13091798. PMID: 34578379; PMCID: PMC8473243. Jennings BC, Kornfeld S, Doray B. A weak COPI binding motif in the cytoplasmic tail of SARS-
• CoV-2 spike glycoprotein is necessary for its cleavage, glycosylation, and localization. FEBS Lett. 2021 Jul;595(13):1758-1767. doi: 10.1002/1873-3468.14109. Epub 2021 May 26. PMID: 33991349; PMCID: PMC8209879.
• Lopez LA, Jones A, Arndt WD, Hogue BG. Subcellular localization of SARS-CoV structural proteins. Adv Exp Med Biol. 2006;581:297-300. doi:10.1007/978-0-387-33012-9_51
• Lontok E, Corse E, Machamer CE. Intracellular targeting signals contribute to localization of coronavirus spike proteins near the virus assembly site. J. Virol. 2004;78:5913–5922. doi: 10.1128/JVI.78.11.5913-5922.2004.
• Muturi-Kioi V, Lewis D, Launay O, et al. Neutropenia as an Adverse Event following Vaccination: Results from Randomized Clinical Trials in Healthy Adults and Systematic Review. PLoS One. 2016;11(8):e0157385. Published 2016 Aug 4. doi:10.1371/journal.pone.0157385
• Prentice S, Kamushaaga Z, Nash SB, Elliott AM, Dockrell HM, Cose S. Post-immunization leucocytosis and its implications for the management of febrile infants. Vaccine. 2018 May 11;36(20):2870-2875. doi: 10.1016/j.vaccine.2018.03.026.
• Qin C, Zhou L, Hu Z, Zhang S, Yang S, Tao Y, Xie C, Ma K, Shang K, Wang W, Tian DS. Dysregulation of Immune Response in Patients With Coronavirus 2019 (COVID-19) in Wuhan, China. Clin Infect Dis. 2020 Jul 28;71(15):762-768. doi: 10.1093/cid/ciaa248.
• Stertz S, Reichelt M, Spiegel M, Kuri T, Martínez-Sobrido L, García-Sastre A, Weber F, Kochs G. The intracellular sites of early replication and budding of SARS-coronavirus. Virology. 2007 May 10;361(2):304-15. doi: 10.1016/j.virol.2006.11.027.
• Ujike M, Huang C, Shirato K, Makino S, Taguchi F. The contribution of the cytoplasmic retrieval signal of severe acute respiratory syndrome coronavirus to intracellular accumulation of S proteins and incorporation of S protein into virus-like particles. J Gen Virol. 2016;97(8):1853-1864. doi:10.1099/jgv.0.000494
• Wagner JUG, Bojkova D, Shumliakivska M, Luxán G, Nicin L, Aslan GS, Milting H, Kandler JD, Dendorfer A, Heumueller AW, Fleming I, Bibli SI, Jakobi T, Dieterich C, Zeiher AM, Ciesek S, Cinatl J, Dimmeler S. Increased susceptibility of human endothelial cells to infections by SARS-CoV-2 variants. Basic Res Cardiol. 2021 Jul 5;116(1):42. doi: 10.1007/s00395-021-00882-8.
• Winter C, Schwegmann-Wessels C, Neumann U, Herrler G. The spike protein of infectious bronchitis virus is retained intracellularly by a tyrosine motif. J Virol. 2008 Mar;82(6):2765-71. doi: 10.1128/JVI.02064-07. Epub 2007 Dec 19.
• Zhang J, Cruz-Cosme R, Zhuang MW, Liu D, Liu Y, Teng S, Wang PH, Tang Q. A systemic and molecular study of subcellular localization of SARS-CoV-2 proteins. Signal Transduct Target Ther. 2020 Nov 17;5(1):269. doi: 10.1038/s41392-020-00372-8. Erratum in: Signal Transduct Target Ther. 2021 May 13;6(1):192.