Wyjaśnienie: mutacja wirusów i nowy wariant Covid-19 w Wielkiej Brytanii

Szybko rozprzestrzeniające się brytyjskie warianty SARS-CoV-2 mogą również rozwijać się niezależnie w Indiach. Ignorancja nie może być błogością. Jednym z podstawowych elementów nadzoru nad chorobami jest odpowiedni zasięg i gęstość wyłapywania zdarzeń, zanim się rozprzestrzenią. Znacznie więcej sekwencjonowania genomu ma kluczowe znaczenie.

Pasażerowie z Wielkiej Brytanii wypełniają formularze na międzynarodowym lotnisku Chhtrapati Shivaji w Bombaju. (Zdjęcie/plik AP)

Rok 2020 zostanie zapamiętany z powodu pojawienia się nowego wirusa — koronawirusa SARS 2 (SARS-CoV-2) i wywołanej przez niego pandemii Covid-19. Przewiduje się, że za kilka dni do końca 2020 r. zakończy się około 84 milionami potwierdzonych przypadków Covid-19 i ponad 1,8 milionami zgonów.

Pomimo tego mroku, był to również rok nadziei na opracowanie, przetestowanie i zatwierdzenie szczepionek z niezwykłą prędkością . Po raz pierwszy w historii pandemia chorób ludzkich byłaby kontrolowana za pomocą szczepionek w czasie rzeczywistym.

Laureat Nagrody Nobla Joshua Lederberg, jeden z najbardziej wpływowych myślicieli współczesnej biologii, powiedział kiedyś: „Największym pojedynczym zagrożeniem dla dalszej dominacji człowieka na planecie jest wirus”. Dwa ostatnie wydarzenia przypominają nam, dlaczego wirusy mogą być tak potężnymi przeciwnikami.

Wraz z odkryciem 58 osób z pozytywnym wynikiem testu na nowy koronawirus na Antarktydzie , pandemia dotarła do wszystkich kontynentów. I zmutowany wirus pojawiła się w Wielkiej Brytanii, która grozi ponownym zamknięciem świata — świata, który dopiero zaczyna wychodzić z blokad i ograniczeń ruchu.

Mutacja wirusów

Materiał genetyczny lub genom SARS-CoV-2 to kwas rybonukleinowy (RNA) złożony z ponad 30 000 jednostek (zwanych nukleotydami). Wśród rodzin wirusów RNA koronawirusy mają największy genom. Większość innych wirusów RNA ma średnio około 10 000 nukleotydów. Kiedy genomy się replikują — dowolne genomy, zarówno DNA, jak i RNA, od najmniejszych wirusów po ludzi — pojawiają się przypadkowe błędy (lub mutacje). Podczas gdy wyższe organizmy mają maszynerię do korygowania tych błędów, wirusy, a zwłaszcza te z RNA, nie.

Większość mutacji jest szkodliwa, a wirusów tych nigdy nie widać. Jedynie mutacje, które oferują pewną przewagę selekcyjną, prowadzą do ewolucji nowych wariantów wirusa.

Ewolucja wymaga również presji selekcyjnej. W przypadku wirusa może to być jego zdolność do lepszego infekowania i namnażania się do większej liczby lub unikania odporności gospodarza. Niskie prawdopodobieństwo takich zdarzeń jest kompensowane wysokimi wskaźnikami namnażania wirusów. Na przykład każda komórka zakażona koronawirusem wytwarza około 1000 nowych cząsteczek wirusa w mniej niż 12 godzin.

Mutant w Wielkiej Brytanii

W Wielkiej Brytanii odkryto niedawno odrębną klaster lub linię filogenetyczną (o nazwie B.1.1.7) SARS-CoV-2. Dwa najwcześniejsze wirusy tej linii zostały zebrane 20 i 21 września odpowiednio z Kent i Greater London. Do 15 grudnia linia ta zawierała 1623 wirusy — 555 z Kent, 519 z Wielkiego Londynu, 545 w innych regionach Wielkiej Brytanii, w tym w Szkocji i Walii, oraz cztery z Australii, Danii, Włoch i Holandii.

W ciągu kolejnych dziesięciu dni — 25 grudnia — liczba tych wariantów wirusów wzrosła ponad dwukrotnie do 3575; głównie z Wielkiej Brytanii, ale teraz także z Francji, Irlandii, Izraela, Hongkongu i Singapuru.

Co robi mutacja

W porównaniu z oryginalnymi szczepami SARS-CoV-2, wirusy tej linii zgromadziły 23 mutacje w 5 genach. Spośród nich istnieje 17 mutacji niesynonimicznych i sześć mutacji synonimicznych; te pierwsze zmieniają również aminokwas w tym miejscu w białku. Co ważne, z 17 niesynonimicznych mutacji osiem znajduje się w białku kolczastym — białku, które umożliwia wirusowi przyczepianie się do komórek i wchodzenie do nich.

Mutacja N501Y w jednej z kluczowych reszt kontaktowych w domenie wiążącej receptor (RBD) białka wypustek zwiększa jego powinowactwo do receptora ACE2. Mutacja P681H w miejscu rozszczepienia między domenami S1 i S2 białka wypustkowego sprzyja wnikaniu do podatnych komórek i zwiększa przenoszenie w zwierzęcych modelach infekcji.

Zmiana N501Y jest również związana ze zwiększoną zakaźnością i zjadliwością w modelach zwierzęcych. Obie te mutacje były wcześniej obserwowane niezależnie, ale pojawiły się razem w odmianach wirusów brytyjskich. Rezultatem jest wirus, który rozprzestrzenia się szybciej niż wcześniej.

Ekspert

Dr Shahid Jameel jest jednym z najbardziej znanych wirusologów w Indiach. Obecnie dyrektor Trivedi School of Biosciences na Uniwersytecie Ashoka, wcześniej pracował dla Międzynarodowego Centrum Inżynierii Genetycznej i Biotechnologii z siedzibą w Delhi, a następnie pełnił funkcję dyrektora naczelnego Wellcome Trust/DBT Alliance, który finansuje badania w dziedzinie zdrowia.

Powód do zmartwień…

Istnieje powszechna obawa, że ​​te mutacje mogą uniemożliwić obecnie stosowanym testom wykrycie wirusa, uczynić go bardziej śmiertelnym lub pozwolić na uniknięcie opracowywanych szczepionek. Jak dotąd nie ma dowodów na którekolwiek z nich. W końcu te warianty zostały znalezione u osób, które zostały zidentyfikowane jako pozytywne za pomocą dostępnych obecnie testów RT-PCR.

Jednak nawet jeśli nie ma dowodów na cięższą chorobę, istnieją wyraźne dowody na to, że wariant ten jest bardziej zaraźliwy. Zakażeni wytwarzają więcej wirusa w nosie i gardle, co prowadzi do większej ilości wirusa i większej transmisji między ludźmi.

Chociaż te warianty nie wydają się być bardziej śmiercionośne, przy większej liczbie zarażonych osób liczba (nie odsetek) poważnych infekcji i zgonów byłaby wyższa. To powinno być powodem do niepokoju.

…I powód, żeby nie

Mimo że w białku kolcowym występuje wiele mutacji, większość ekspertów uważa, że ​​obecnie opracowywane szczepionki będą działać również na warianty wirusów. Vineet Menachery, adiunkt mikrobiologii i immunologii w oddziale medycznym Uniwersytetu Teksańskiego w Galveston w USA, przedstawił na to pierwszy dowód.

Jego laboratorium porównało skuteczność próbek surowicy pobranych od pacjentów z Covid-19 w neutralizacji wirusów z lub bez mutacji N501Y. Nie znaleźli żadnej różnicy. Chociaż udostępniono je tylko na Twitterze 23 grudnia i nadal nie są one częścią publikacji, wyniki te są zachęcające i uspokajające.

Podróżni patrzą na tablice informacyjne na stacji King's Cross, ponieważ kraje UE nakładają zakaz podróżowania z Wielkiej Brytanii po wybuchu koronawirusa w Londynie, Wielka Brytania, 21 grudnia 2020 r. (Zdjęcie Reuters)

Odlatuje, a nie mutacja

Indie wstrzymały wszystkie loty z Wielkiej Brytanii i zwiększyły nadzór na lotniskach, aby powstrzymać import wariantów wysoce przenośnych. Choć wydawałoby się to rozsądna strategia, takie warianty mogłyby z łatwością rozwijać się również w kraju. W końcu Indie mają ponad 10 milionów potwierdzonych infekcji i szacuje się, że zarażonych jest już od 150 do 200 milionów ludzi.

Szybko rozprzestrzeniający się wariant o nazwie 501.V2 pojawił się niezależnie w Afryce Południowej i dzieli mutację N501Y z wariantami z Wielkiej Brytanii. Chociaż w Indiach nie znaleziono jeszcze wariantu kolca N501Y, wirusy z mutacją P681H zaczęły pojawiać się w lipcu i obecnie 14% SARS-CoV-2 krążących w Indiach jest nosicielami tej mutacji.

Wirusy te pochodzą głównie z Maharashtry, a niektóre także z Zachodniego Bengalu. Potrzeba by jeszcze tylko jednej mutacji, aby dostać się tam, gdzie jest dzisiejsza Wielka Brytania. I to powinno niepokoić także nas w Indiach.

Szybka reakcja to podstawa

Aby wykryć pojawiające się nowe warianty wirusa, zanim rozprzestrzenią się one szeroko w populacji, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca określenie sekwencji genomowej wirusa na podstawie co najmniej jednego na 300 potwierdzonych przypadków (czyli 0,33%). Wielka Brytania zsekwencjonowała 135 572 lub 6,2% wariantów wirusa z 2,19 miliona przypadków, podczas gdy Republika Południowej Afryki i Stany Zjednoczone zgłosiły sekwencje genomu z 0,3% potwierdzonych przypadków.

Jednak Indie jak dotąd zsekwencjonowały tylko 4976 lub 0,05% wirusów z ponad 10 milionów przypadków. W tym tempie pozostaniemy nieświadomi pojawienia się nowych wariantów, dopóki nie będzie już za późno. Jednym z podstawowych elementów nadzoru nad chorobami jest odpowiedni zasięg i gęstość wyłapywania zdarzeń, zanim się rozprzestrzenią.

Para przechodzi przez ulicę, niosąc parasol i torby na zakupy, w Mayfair, przed wprowadzeniem nowych ograniczeń Tier 4, w Londynie, sobota, 19 grudnia 2020 r. (AP Photo)

Sprzyjające warunki indyjskie

Innym powodem do zmartwień jest to, że warunki, które mają prowadzić do wariantu brytyjskiego, występują również w Indiach. Pacjenci z niedoborem odporności lub immunosupresją, którzy są przewlekle zakażeni SARS-CoV-2, pozostają dodatnimi pod względem RNA wirusa przez 2-4 miesiące zamiast zwykłych 2-3 tygodni. Pacjenci ci są często leczeni osoczem rekonwalescencyjnym (czasem więcej niż jeden raz), a zwykle również lekiem remdesivir.

Sekwencjonowanie genomu wirusa od takich pacjentów ujawniło niezwykle dużą liczbę zmian nukleotydowych. Wiadomo również, że różnorodność genetyczna wirusa wewnątrz pacjenta zwiększa się po terapii osoczem. Zły stan odżywienia jest znaną przyczyną osłabienia układu odpornościowego, a lekarze w Indiach zgłaszali przewlekłą infekcję w podgrupie pacjentów.

Pozostało kilka niewiadomych

Terapia plazmowa i remdesivir są również szeroko stosowane w leczeniu pacjentów z Covid-19 w Indiach. Ponadto w Indiach podawano osocze bez uprzedniego testowania poziomu przeciwciał neutralizujących. Wszystko to stwarza możliwości pojawienia się wariantów typu brytyjskiego również w Indiach. Ale nie zsekwencjonowaliśmy wystarczająco, aby wiedzieć, czy tak się stało.

Nawet przy małym zasięgu sekwencje z Indii są przekrzywione dla lokalizacji miejskich, zwłaszcza metra, w których znajdują się laboratoria sekwencjonowania. Wymaga to szerszego zasięgu, aby objąć wszystkie części kraju. Indyjska Rada Badań Medycznych może ułatwić ten proces, zapewniając dostęp do próbek od pacjentów z Covid-19 laboratoriom badawczym, które mają zdolność sekwencjonowania genomu i analizy danych. Nadzór w czasie rzeczywistym dostarczy danych, które są zarówno gęste, jak i szczegółowe, do ustalania polityki opartej na dowodach.

Indie wstrzymały wszystkie loty z Wielkiej Brytanii i zwiększyły nadzór na lotniskach, aby powstrzymać import wariantów wysoce przenośnych. (Ekspresowe zdjęcie: Partha Paul)

Idąc dalej z „SMS”

Gdy szczepionki będą rozpowszechniane na szerszą skalę, pojawi się dalsza presja selekcyjna na zmianę wirusa. Mutanty uciekające przed szczepionką są dobrze znane z innych wirusów i pojawią się również w przypadku SARS-CoV2. Tylko odpowiedni nadzór genetyczny wykryje na czas wszelkie niepowodzenia szczepionki.

Gdy wkraczamy w 2021 r., przesłanie dla decydentów i opinii publicznej jest jasne. Ci, którzy nadzorują zdrowie publiczne, muszą stale szukać nowych dowodów, aby tworzyć polityki na poziomie populacji. Na poziomie indywidualnym każdy z nas musi pracować nad ograniczeniem transmisji wirusa — mniej transmisji oznacza mniej możliwości zmiany wirusa. A SMS to jedyne dostępne obecnie narzędzie — dystans społeczny , maski i środki sanitarne.

Podziel Się Z Przyjaciółmi: