Makeda Robinson, MD, PhD , is een specialist in infectieziekten die momenteel virus-gastheerinteracties bestudeert in opkomende virussen aan de Stanford University. Elke week analyseert Dr. Robinson ingewikkelde COVID-19-onderwerpen en bespreekt hij dringende zorgen over de volksgezondheid.
Naarmate de wetenschappelijke inspanningen om SARS-CoV-2 uit te roeien toenemen, nemen ook de structuur en activiteiten van het virus toe. We doen er alles aan om SARS-CoV-2 van de kaart te houden, dus het doet er alles aan om erop te blijven. Ten eerste: het muteert.
Wat betekenen deze mutaties? Zullen ze schadelijker voor ons blijken te zijn dan het oorspronkelijke virus, of zijn het onschuldige voorvallen? En nog belangrijker, hoe zullen deze mutaties onze huidige behandelings- en vaccininspanningen beïnvloeden? Dr. Robinson sprak met Health Life Guide over de wetenschap achter virale mutaties en wat ze betekenen voor de toekomst van SARS-CoV-2, evenals inspanningen om het te identificeren en uit te roeien.
Health Life Guide: Waarom muteert een virus?
Dr. Robinson: Virussen, net als mensen, staan onder constante evolutionaire druk, dus het doel van een virus is om te overleven en zich te vermenigvuldigen. De mutaties die in een virus voorkomen, zijn vaak een reactie op de verschillende pogingen van ons immuunsysteem om het te identificeren en neutraliseren. Elke keer dat een virus zich repliceert, worden er willekeurige mutaties in zijn genoom gemaakt. Dit gebeurt vaker bij RNA-virussen zoals SARS-CoV-2 vergeleken met DNA-virussen zoals herpesvirussen, waar we al langer mee leven.
Virussen zoals SARS-CoV-2 en het originele SARS-virus sprongen van andere dierlijke gastheren over op mensen. Toen ze mensen voor het eerst infecteerden, was het voor hen alsof er een compleet nieuwe wereld was. Ze moesten leren hoe ze zich moesten aanpassen en veranderen in een omgeving die hen probeerde op te sporen en te doden, wat een ‘survival of the fittest’-scenario in gang zette. Elk virus zal zijn eigen vaardigheden hebben om door het menselijke immuunsysteem te navigeren, en de stammen met de beste ontwijkingstechnieken zullen dominant worden.
Als de mutatie leidt tot een infectie die snel dodelijk is, zal het de gastheer te veel schade toebrengen, waardoor de kans verloren gaat om anderen in de gemeenschap te infecteren. Op deze manier kan het virus snel uitsterven en is het onwaarschijnlijk dat het een wereldwijde pandemie zal veroorzaken.
Als het virus daarentegen te zwak is, zal ons immuunsysteem het snel detecteren en doden. Zo wordt voorkomen dat het virus zich vermenigvuldigt en zich naar anderen verspreidt.
Er is een sweet spot voor een virus waar het zo efficiënt mogelijk kan infecteren en verspreiden. Hoe langer het de tijd heeft om met ons mee te evolueren, hoe beter het zich aanpast aan onze verdediging.
Health Life Guide: Zijn virusmutaties altijd slecht?
Dr. Robinson: Virusmutaties hoeven niet per se slecht te zijn; ze zijn een natuurlijk proces dat plaatsvindt tijdens de levenscyclus van het virus. Veel van de mutaties zijn zelfs volkomen onschuldige veranderingen. Virussen doorlopen het proces van natuurlijke selectie, waarbij de virusstammen die het beste zijn uitgerust om te gedijen in een nieuwe omgeving, zullen winnen. Het bijhouden van deze veranderingen is in zekere zin als het samenstellen van een stamboom en het begrijpen hoe elke tak anders is, maar toch gerelateerd aan de andere.
Maar naarmate een virus begint af te drijven van zijn oorspronkelijke sequentie, moeten we voorzichtiger zijn met de preventiemethoden en behandelingen die we bieden. Als die interventies gericht zijn op het virus zelf, werken ze mogelijk niet allemaal even uniform als eerder. Naarmate het virus beter bekend raakt met zijn gastheer, veranderen zijn verdedigingen dienovereenkomstig. We zullen dus nog zorgvuldiger moeten nadenken over hoe we therapieën ontwerpen dan we eerder moesten zijn, toen het virus homogener was. Een behandeling die in april goed werkte, heeft in oktober misschien niet hetzelfde effect, omdat het virus is geëvolueerd.
Health Life Guide: Zijn er mutaties opgetreden bij SARS-CoV-2?
Dr. Robinson: Het virus heeft verschillende mutaties ontwikkeld die nu in de populatie circuleren. Een recente studie die meer dan 7.000 genomen sequencete, identificeerde 198 verschillende terugkerende mutaties.
Hoewel veel van de mutaties ongevaarlijk zijn, vonden onderzoekers wel een specifieke mutatie in het spike-eiwit, het deel van het virus dat zich vasthecht aan menselijke cellen, dat nu de dominante wereldwijde stam van het virus is geworden. Dit betekent dat wanneer we terugkijken naar het oorspronkelijke genoom dat werd gesequenced in Wuhan, China, die specifieke genoomsequentie niet langer de meest voorkomende is, en dat dit nieuwe spike-eiwit nu de dominante stam is. De mutatie is G614 genoemd, wat betekent dat er een verandering was in het aminozuur op de 614e positie.
Veel van de vaccins die momenteel worden ontwikkeld, richten zich op het spike-eiwit. Als we dus een echte verschuiving in de sequentie van het doelwit zien, moeten we buitengewoon voorzichtig zijn met wat we in klinische vaccinproeven een ‘voldoende neutraliserende respons’ noemen.
Ik denk dat we ook moeten nadenken over combinatietherapie en parallel daaraan andere benaderingen moeten blijven ontwikkelen. Het identificeren van gebieden van het virus die consistent zijn tussen stammen, kan onze beste kans bieden om de beste therapieën en vaccins te ontwerpen voor de toekomst. Als we denken aan slechts één specifiek doelwit, dan moeten we onszelf afvragen of die benadering zal blijven werken terwijl het virus zich blijft aanpassen en veranderen.
Health Life Guide: Hebben deze mutaties het virus dodelijker gemaakt?
Dr. Robinson: We leren nog steeds over de virulentiefactoren die geassocieerd worden met de opkomende stammen. Sommige van deze mutaties kunnen leiden tot een verhoogde infectie- of herinfectiegraad.
Het eerste geval van herinfectie werd onlangs beschreven in Hong Kong. De patiënt was aanvankelijk geïnfecteerd met een virusstam die vergelijkbaar was met de oorspronkelijke Wuhan-stam, en werd vervolgens vier en een halve maand later geïnfecteerd met een andere virusstam. De stam van de herinfectie bevatte de nieuwe spike-eiwitmutatie, die in verband is gebracht met een ernstigere ziekte.
Een recent Cell- artikel keek nauwkeuriger naar deze specifieke mutatie, aangeduid als G614, en ontdekte dat degenen die geïnfecteerd waren met een virus dat de G614-mutatie bevatte, een langere duur van virale uitscheiding hadden. Dit betekent dat ze langer besmettelijk waren. Onderzoekers ontdekten ook dat bij het infecteren van cellen in het lab, het G614-virus een tot negenvoudige toename in besmettelijkheid vertoonde in vergelijking met de oorspronkelijke spike-eiwitsequentie, genaamd D614.
Health Life Guide: Als iemand immuniteit tegen SARS-CoV-2 krijgt, is er dan een kans dat hij of zij niet immuun is voor een gemuteerde variant van het virus?
Dr. Robinson: De herinfectiezaak heeft belangrijke vragen opgeroepen over de vraag of deze nieuwe mutaties mogelijk van invloed zijn op de manier waarop het virus onze B- en T-celreacties triggert, wat de immuuncellen zijn die we nodig hebben om het virus te bestrijden en antilichamen te ontwikkelen. Verschillende van de mutaties die in de herinfectiezaak zijn gezien, hebben het vermogen om te interacteren met het adaptieve immuunsysteem. Dit roept zorgen op dat de immuunreactie die sommige mensen in het voorjaar hebben ontwikkeld op het oorspronkelijke SARS-CoV-2-virus, mogelijk anders is dan de reacties die nodig zijn om een effectieve reactie op het SARS-CoV-2-virus op te zetten dat momenteel circuleert. Dit maakt de ontwikkeling van een effectief vaccin nog complexer en belangrijker.
Health Life Guide: Muteert dit virus in een normaal tempo vergeleken met andere virussen?
Dr. Robinson: SARS-CoV-2 lijkt gemiddeld ongeveer twee mutaties per maand te verzamelen, een tempo dat twee tot vier keer langzamer is dan influenza. Het doel is nu om te leren hoe verschillende stammen op ons reageren en dieper in deze varianten te duiken.
Health Life Guide: Eén potentiële mutatie die door wetenschappers is geïdentificeerd, is in verband gebracht met mildere gevallen van COVID-19. Betekent dit dat mutaties goed kunnen zijn?
Dr. Robinson: Er is een gedocumenteerde mutatie geweest die het virus in feite lijkt te verzwakken. Infectie met een virusstam die een deletie van 29 nucleotiden bevat, kan de ernst van het virus verminderen. Het is beschreven als leidend tot een lagere waarschijnlijkheid dat patiënten extra zuurstof nodig hebben, en kan ook lagere replicatiesnelheden hebben.
We leren nog steeds waarom een zwakker virus niet zomaar zou uitsterven. Een “zwakkere” versie van een virus kan voordelen en risico’s voor ons hebben. Het zwakkere virus maakt ons misschien niet superziek, maar het vergroot de kans om meer mensen te infecteren. Ook kunnen we geen sterke genoeg immuunreactie opbouwen, waardoor degenen die geïnfecteerd zijn, niet voldoende antilichamen kunnen aanmaken.
Health Life Guide: Welke invloed hebben de mutaties van SARS-CoV-2 op de ontwikkeling van vaccins?
Dr. Robinson: Dit is een essentiële vraag als je nadenkt over het ontwikkelen van de beste vaccinstrategieën. We hebben waarschijnlijk een combinatie van benaderingen nodig als het doel is om de verspreiding van het virus te stoppen. Eén vaccin dat zich richt op één specifiek viraal antigeen is mogelijk niet genoeg.
We leren ook nog steeds over de veiligheid en werkzaamheid van de nieuwere vaccintechnologieën die gecontroleerd moeten worden voordat ze breed worden toegediend. Het vinden van manieren om een immuunrespons op te bouwen met de juiste breedte en diepte om het virus te overweldigen en neutraliseren, zal de sleutel zijn tot het ontwikkelen van voldoende immuniteit om groepsimmuniteit te ondersteunen. We moeten leren of deze nieuwe stammen en mutaties onze reactie op vaccinatie zullen verzwakken.
Health Life Guide: Wat is belangrijk dat mensen moeten weten over mutaties?
Dr. Robinson: We moeten allemaal ons leven blijven leiden alsof we risico lopen op infectie. Zelfs als u in het verleden een COVID-19-infectie hebt gehad, blijf dan alstublieft uw leven leiden alsof u net zo’n hoog risico loopt als ieder ander. De opkomende gegevens over mutaties en herinfecties zouden ons voorzichtig moeten maken met het idee van immuniteitscertificaten of -paspoorten, waarbij degenen die eerder zijn geïnfecteerd zich niet langer aan dezelfde richtlijnen hoeven te houden als degenen die nog naïef zijn voor het virus. We zouden ons allemaal nog steeds moeten richten op het gebruik van alle hulpmiddelen die we tot onze beschikking hebben om onszelf en onze gemeenschappen te beschermen.
De informatie in dit artikel is actueel vanaf de vermelde datum, wat betekent dat er mogelijk nieuwere informatie beschikbaar is wanneer u dit leest. Voor de meest recente updates over COVID-19, bezoek onze coronavirus nieuwspagina .