Makeda Robinson, MD, PhD , jest specjalistką chorób zakaźnych, obecnie bada interakcje wirus-gospodarz w przypadku nowych wirusów na Uniwersytecie Stanforda. Co tydzień dr Robinson omawia skomplikowane tematy związane z COVID-19 i zajmuje się pilnymi problemami zdrowia publicznego.
W miarę jak wysiłki naukowe zmierzające do wyeliminowania SARS-CoV-2 nasilają się, tak samo struktura i aktywność wirusa. Robimy wszystko, co w naszej mocy, aby utrzymać SARS-CoV-2 poza mapą, więc robi wszystko, co w jego mocy, aby na niej pozostać. Przede wszystkim: mutuje.
Co oznaczają te mutacje? Czy okażą się dla nas bardziej szkodliwe niż pierwotny wirus, czy też są to łagodne przypadki? A co najważniejsze, w jaki sposób te mutacje wpłyną na nasze obecne leczenie i wysiłki na rzecz szczepionek? Dr Robinson rozmawiał z Health Life Guide o nauce stojącej za mutacjami wirusowymi i ich znaczeniu dla przyszłości SARS-CoV-2, a także o wysiłkach na rzecz jego identyfikacji i wyeliminowania.
Szczepionki przeciwko COVID-19: Bądź na bieżąco z informacjami o dostępnych szczepionkach, kto może je przyjąć i czy są one bezpieczne.
Health Life Guide: Dlaczego wirus mutuje?
Dr Robinson: Wirusy, podobnie jak ludzie, są pod stałą presją ewolucyjną, więc celem wirusa jest przetrwanie i rozmnażanie. Mutacje występujące w wirusie są często odpowiedzią na różne wysiłki naszego układu odpornościowego, aby go zidentyfikować i zneutralizować. Za każdym razem, gdy wirus się replikuje, w jego genomie powstają losowe mutacje. Dzieje się to częściej w przypadku wirusów RNA, takich jak SARS-CoV-2, w porównaniu z wirusami DNA, takimi jak wirusy opryszczki, z którymi żyjemy od dłuższego czasu.
Wirusy takie jak SARS-CoV-2 i oryginalny wirus SARS przeskoczyły na ludzi z innych zwierzęcych nosicieli. Kiedy po raz pierwszy zarażały ludzi, był to dla nich zupełnie nowy świat. Musiały nauczyć się, jak się dostosowywać i zmieniać w środowisku, które próbuje je odnaleźć i zabić, uruchamiając scenariusz „przetrwania najsilniejszych”. Każdy wirus będzie miał własne zdolności do poruszania się po ludzkim układzie odpornościowym, a szczepy z najlepszymi taktykami unikania staną się dominujące.
Jeśli mutacja prowadzi do infekcji, która jest szybko śmiertelna, wyrządzi gospodarzowi zbyt wiele szkód, tracąc możliwość zarażenia innych w społeczności. W ten sposób wirus może szybko wyginąć i jest mało prawdopodobne, aby spowodował globalną pandemię.
Z drugiej strony, jeśli wirus jest zbyt słaby, nasz układ odpornościowy szybko go wykryje i zniszczy, zapobiegając replikacji wirusa i jego rozprzestrzenianiu się na inne osoby.
Istnieje słodkie miejsce dla wirusa, gdzie może on zarażać i rozprzestrzeniać się tak wydajnie, jak to możliwe. Im więcej czasu ma na ewolucję z nami, tym lepiej dostosowuje się do naszych obron.
Health Life Guide: Czy mutacje wirusów zawsze są czymś złym?
Dr Robinson: Mutacje wirusów niekoniecznie muszą być czymś złym; są naturalnym procesem, który zachodzi w cyklu życia wirusa. W rzeczywistości wiele mutacji to całkowicie łagodne zmiany. Wirusy przechodzą przez proces selekcji naturalnej, w którym szczepy wirusowe najlepiej przystosowane do rozwoju w nowym środowisku wygrywają. Śledzenie tych zmian jest w pewnym sensie jak układanie drzewa genealogicznego i zrozumienie, w jaki sposób każda gałąź jest inna, ale powiązana z drugą.
Jednak w miarę jak wirus zaczyna odchodzić od swojej pierwotnej sekwencji, musimy być bardziej ostrożni w kwestii metod zapobiegania i leczenia, które oferujemy. Jeśli te interwencje są skierowane na samego wirusa, mogą nie działać tak jednolicie, jak miałyby wcześniej. W miarę jak wirus poznaje swojego żywiciela, jego mechanizmy obronne odpowiednio się zmieniają. Będziemy więc musieli być jeszcze bardziej rozważni w kwestii projektowania terapii, niż musieliśmy być wcześniej, gdy wirus był bardziej jednorodny. Leczenie, które mogło działać dobrze w kwietniu, może nie mieć takiego samego efektu w październiku, ponieważ wirus ewoluował.
Health Life Guide: Czy w SARS-CoV-2 wystąpiły jakieś mutacje?
Dr Robinson: Wirus rozwinął kilka mutacji, które obecnie krążą w populacji. Niedawne badanie, w którym zsekwencjonowano ponad 7000 genomów, zidentyfikowało 198 różnych powtarzających się mutacji.
Chociaż wiele mutacji jest nieszkodliwych, badacze odkryli konkretną mutację w białku kolczastym — części wirusa, która przyczepia się do ludzkich komórek — która stała się obecnie dominującym globalnym szczepem wirusa. Oznacza to, że gdy spojrzymy wstecz na oryginalny genom, który został zsekwencjonowany w Wuhan w Chinach, ta konkretna sekwencja genomu nie jest już najczęstsza, a to nowe białko kolczaste jest teraz dominującym szczepem. Mutację nazwano G614, co oznacza, że nastąpiła zmiana aminokwasu na 614. pozycji.
Wiele z opracowywanych obecnie szczepionek ma na celu zwalczanie białka kolczastego, więc jeśli zaobserwujemy prawdziwą zmianę w sekwencji docelowej, musimy być niezwykle ostrożni w kwestii tego, co określamy mianem „wystarczająco neutralizującej odpowiedzi” w badaniach klinicznych nad szczepionkami.
Uważam, że musimy również myśleć o terapii skojarzonej i kontynuować rozwijanie innych podejść równolegle. Identyfikacja obszarów wirusa, które są spójne między szczepami, może dać nam najlepszą szansę na zaprojektowanie najlepszych terapii i szczepionek w przyszłości. Jeśli myślimy o posiadaniu tylko jednego konkretnego celu, musimy zadać sobie pytanie, czy to podejście będzie nadal działać, gdy wirus będzie się dostosowywał i zmieniał.
Health Life Guide: Czy któraś z tych mutacji sprawiła, że wirus stał się bardziej śmiercionośny?
Dr Robinson: Nadal uczymy się o czynnikach wirulencji związanych z pojawiającymi się szczepami. Niektóre z tych mutacji mogą prowadzić do zwiększonego wskaźnika infekcji lub reinfekcji.
Pierwszy przypadek reinfekcji został niedawno opisany w Hong Kongu. Pacjent został początkowo zainfekowany szczepem wirusa podobnym do oryginalnego szczepu z Wuhan, a następnie cztery i pół miesiąca później został zainfekowany innym szczepem wirusa. Szczep reinfekcji zawierał nową mutację białka kolca, która została powiązana z cięższym przebiegiem choroby.
Niedawny artykuł w Cell przyjrzał się bliżej tej konkretnej mutacji, zwanej G614, i odkrył, że u osób zakażonych wirusem zawierającym mutację G614 okres wydalania wirusa był dłuższy. Oznacza to, że były one zaraźliwe przez dłuższy okres czasu. Naukowcy odkryli również, że podczas zakażania komórek w laboratorium wirus G614 wykazywał nawet dziewięciokrotny wzrost zakaźności w porównaniu z oryginalną sekwencją białka kolczastego, zwaną D614.
Health Life Guide: Czy istnieje ryzyko, że jeśli ktoś nabędzie odporność na SARS-CoV-2, nie będzie odporny na zmutowany szczep wirusa?
Dr Robinson: Przypadek reinfekcji wywołał ważne pytania o to, czy te nowe mutacje mogą wpływać na sposób, w jaki wirus wyzwala reakcje naszych komórek B i T, które są komórkami odpornościowymi, których potrzebujemy do zwalczania wirusa i wytwarzania przeciwciał. Kilka mutacji zaobserwowanych w przypadku reinfekcji ma zdolność do interakcji z adaptacyjnym układem odpornościowym. Rodzi to obawy, że odpowiedź immunologiczna, którą niektórzy ludzie rozwinęli na początkowego wirusa SARS-CoV-2 wiosną, może różnić się od odpowiedzi potrzebnych do uruchomienia skutecznej odpowiedzi na wirusa SARS-CoV-2, który obecnie krąży. To sprawia, że opracowanie skutecznej szczepionki jest jeszcze bardziej złożone i niezbędne.
Health Life Guide: Czy ten wirus mutuje w normalnym tempie w porównaniu do innych wirusów?
Dr Robinson: SARS-CoV-2 wydaje się gromadzić średnio około dwóch mutacji miesięcznie, co jest tempem dwa do czterech razy wolniejszym niż w przypadku grypy. Teraz celem będzie poznanie, jak różne szczepy reagują na nas i głębsze zanurzenie się w tych wariantach.
Health Life Guide: Jedna potencjalna mutacja zidentyfikowana przez naukowców została powiązana z łagodniejszymi przypadkami COVID-19. Czy to oznacza, że mutacje mogą być dobre?
Dr Robinson: Udokumentowano mutację, która wydaje się osłabiać wirusa. Zakażenie szczepem wirusa, który zawiera delecję 29 nukleotydów, może zmniejszyć nasilenie wirusa. Opisano to jako prowadzące do mniejszego prawdopodobieństwa, że pacjenci będą potrzebowali dodatkowego tlenu, a także może mieć niższe wskaźniki replikacji.
Nadal uczymy się, dlaczego słabszy wirus po prostu nie wyginie. Posiadanie „słabszej” wersji wirusa może mieć dla nas korzyści i zagrożenia. Słabszy wirus może nie sprawić, że będziemy bardzo chorzy, ale zwiększa prawdopodobieństwo zarażenia większej liczby osób. Możemy również nie wytworzyć wystarczająco silnej odpowiedzi immunologicznej, uniemożliwiając tym, którzy zostali zakażeni, wytworzenie wystarczającej liczby przeciwciał.
Health Life Guide: W jaki sposób mutacje SARS-CoV-2 wpływają na rozwój szczepionek?
Dr Robinson: To jest zasadnicze pytanie, gdy myślimy o opracowaniu najlepszych strategii szczepionkowych. Prawdopodobnie będziemy potrzebować kombinacji podejść, jeśli celem jest powstrzymanie rozprzestrzeniania się wirusa. Jedna szczepionka ukierunkowana na jeden konkretny antygen wirusowy może nie wystarczyć.
Nadal uczymy się o bezpieczeństwie i skuteczności nowszych technologii szczepionkowych, które muszą zostać sprawdzone przed ich szerokim zastosowaniem. Znalezienie sposobów na wywołanie odpowiedzi immunologicznej o odpowiedniej szerokości i głębokości, aby pokonać i zneutralizować wirusa, będzie kluczem do rozwinięcia odpowiedniej odporności, aby wesprzeć odporność stadną. Musimy dowiedzieć się, czy te nowe szczepy i mutacje osłabią naszą odpowiedź na szczepienie.
Health Life Guide: Co jest jedną ważną rzeczą, którą ludzie powinni wiedzieć na temat mutacji?
Dr Robinson: Wszyscy musimy żyć tak, jakbyśmy byli narażeni na zakażenie. Nawet jeśli w przeszłości miałeś zakażenie COVID-19, kontynuuj życie tak, jakbyś był tak samo narażony na ryzyko jak ktokolwiek inny. Nowe dane dotyczące mutacji i ponownych zakażeń powinny nas zniechęcić do idei „certyfikatów” lub „paszportów” odporności, w ramach których osoby, które zostały wcześniej zakażone, nie muszą już przestrzegać tych samych wytycznych, co osoby, które nadal nie mają kontaktu z wirusem. Wszyscy powinniśmy nadal skupiać się na wykorzystywaniu wszystkich dostępnych nam narzędzi, aby chronić siebie i nasze społeczności.
Informacje w tym artykule są aktualne na dzień podany, co oznacza, że nowsze informacje mogą być dostępne, gdy to czytasz. Aby uzyskać najnowsze informacje na temat COVID-19, odwiedź naszą stronę z wiadomościami o koronawirusie .