Kun SARS-CoV-2 leviää ympäri maailmaa, se mutatoituu, toisin sanoen se saa geneettisiä muutoksia.
Vaikka ajatus ”viruksen mutaatiosta” saattaa kuulostaa huolestuttavalta, on tärkeää ymmärtää, että monet näistä mutaatioista ovat vähäisiä, eikä niillä ole kokonaisvaikutusta siihen, kuinka nopeasti virus leviää tai kuinka vakava virusinfektio mahdollisesti on. Itse asiassa jotkin mutaatiot voivat tehdä viruksesta vähemmän tarttuvan.
Tietomme siitä, miten virukset muuttuvat välttääkseen luonnollisen tai rokotteen aiheuttaman immuniteetin, ovat suurelta osin peräisin influenssaviruksen tarkkailusta ja influenssarokotteiden jatkuvasta päivittämisestä. Influenssavirukset muuttuvat kahdella pääasiallisella tavalla, antigeenidriftillä ja antigeenisiirtymällä.
Koronavirusten ja influenssavirusten samankaltaisuuksien ja eroavaisuuksien vertailu voi auttaa meitä ymmärtämään, miten nämä samankaltaisuudet ja eroavaisuudet voisivat vaikuttaa mahdollisiin COVID-19-rokotteisiin.
Antigeenidrift
Viruksen replikoituessa sen geeneissä tapahtuu sattumanvaraisia kopiointivirheitä eli geneettisiä mutaatiota. Ajan myötä nämä geneettiset kopiointivirheet voivat muiden viruksen muutosten ohella johtaa muutoksiin viruksen pintaproteiineissa eli antigeeneissä.
Immuunijärjestelmämme käyttää näitä antigeenejä viruksen tunnistamiseen ja torjumiseen. Mitä siis tapahtuu, jos virus mutatoituu välttääkseen immuunijärjestelmämme?
Influenssaviruksissa geneettiset mutaatiot kasautuvat ja aiheuttavat sen antigeenien ”ajelehtimisen” – mikä tarkoittaa, että mutatoituneen viruksen pinta näyttää erilaiselta kuin alkuperäisen viruksen.
Kun influenssavirus ajelehtii tarpeeksi paljon, vanhoihin viruskantoihin kohdistuvat rokotteet ja aiemmista influenssavirusinfektioista saatu koskemattomuus eivät enää tehoa uusiin ajelehtiviin kantoihin. Henkilöstä tulee tällöin altis uudemmille, mutatoituneille influenssaviruksille.
Antigeeninen ajelehtiminen on yksi tärkeimmistä syistä siihen, että influenssarokotetta on tarkistettava ja päivitettävä joka vuosi, jotta se pysyy mukana influenssaviruksen muuttuessa.
Voisiko näin tapahtua myös SARS-CoV-2:n kohdalla?
Sen perusteella, mitä SARS-CoV-2:n geneettisestä evoluutiosta on tähän mennessä havaittu, vaikuttaa siltä, että virus muuntuu suhteellisen hitaasti verrattuna muihin RNA-viruksiin. Tutkijat uskovat tämän johtuvan sen kyvystä ”oikolukea” äskettäin tehtyjä RNA-kopioita. Tätä oikolukutoimintoa ei ole useimmissa muissa RNA-viruksissa, influenssa mukaan luettuna. Tähänastisissa tutkimuksissa on arvioitu, että uusi koronavirus muuntuu noin neljä kertaa hitaammin kuin influenssavirus, joka tunnetaan myös kausi-influenssaviruksena. Vaikka SARS-CoV-2 mutatoituu, se ei toistaiseksi näytä muuttuvan antigeenisesti. On kuitenkin huomattava, että SARS-CoV-2 on vasta löydetty ihmisiin tarttuva virus. Vielä on paljon tuntemattomia asioita, ja ymmärryksemme SARS-CoV-2 -viruksesta kasvaa edelleen
Tämä SARS-CoV-2:n suhteellisen hidas mutaatiovauhti saa meidät toiveikkaiksi siitä, että tutkittavilla SARS-CoV-2:n rokote-ehdokkailla on potentiaalisesti yksi este vähemmän tarjotessaan kykyä antaa suojaa pidemmäksi aikaa.
Antigeenisiirtymä
Influenssavirukset kokevat antigeenisiirtymän, joka on äkillinen, merkittävä muutos viruksen antigeeneissä ja joka tapahtuu harvemmin kuin antigeeninen ajelehtiminen.
Se tapahtuu, kun kaksi erilaista, mutta toisiinsa sukua olevaa influenssaviruskantaa tartuttaa isäntäsolun samaan aikaan. Koska influenssavirusten genomit muodostuvat kahdeksasta erillisestä RNA:n palasesta (joita kutsutaan ”genomisegmenteiksi”), joskus nämä virukset voivat ”pariutua”, prosessissa, jota kutsutaan ”uudelleenlajitteluksi”. Uudelleenlajittumisen aikana kahden influenssaviruksen genomisegmentit voivat yhdistyä ja muodostaa uuden influenssaviruskannan.
Uudelleenlajittumisen tuloksena syntyy uusi viruksen alatyyppi, jonka antigeenit ovat sekoitus alkuperäisiä kantoja.
Kun uudelleenlajittuminen tapahtuu, suurimmalla osalla ihmisistä on vain vähäinen tai olematon immuniteetti tuloksena syntyvää uutta virusta vastaan (kuten oheiset x-merkit osoittavat). Antigeenisiirtymän seurauksena syntyvät virukset aiheuttavat todennäköisimmin pandemioita.
Koronaviruksilla ei ole segmentoitunutta genomia, eivätkä ne voi reassortoitua. Sen sijaan koronaviruksen genomi koostuu yhdestä, hyvin pitkästä RNA:n kappaleesta. Kun kaksi koronavirusta tarttuu samaan soluun, ne voivat kuitenkin rekombinoitua, mikä on eri asia kuin uudelleenjärjestäytyminen. Rekombinaatiossa uusi yksittäinen RNA-genomi ommellaan yhteen kahden ”vanhemman” koronaviruksen genomin palasista. Se ei ole yhtä tehokasta kuin uudelleenjärjestäytyminen, mutta tutkijat uskovat, että koronavirukset ovat rekombinoituneet luonnossa.
Kun näin tapahtuu, tutkijat tunnistavat tuloksena syntyvän viruksen ”uudeksi koronavirukseksi”. Vaikka uuden koronaviruksen syntyminen tapahtuu eri mekanismilla kuin influenssavirusten antigeenisiirtymä, sillä voi olla samankaltainen seuraus, pandemian leviäminen.
Vaihtoehtoisesti influenssapandemia voi joskus syntyä, ei uudelleenlajittelun vaan ”zoonoosin” kautta, kun influenssavirus, joka tarttuu muihin eläimiin, usein lintuihin tai sikoihin, tekee hyppäyksen ihmisiin ja alkaa levitä.
Tätä tapahtuu myös koronavirusten kanssa, jolloin uudet ihmisen koronavirukset tai uusien ihmisen koronavirusten geenit tulevat esi-isien koronaviruksista, jotka ovat tartuttaneet muita eläimiä, kuten lepakoita, kameleita tai pangoliineja.
Tähän mennessä olemme nähneet koronavirusten toimivan influenssavirusten tavoin synnyttäen taudinpurkauksia ja nyt pandemiaa rekombinaatio- ja zoonoosiprosesseista, jotka synnyttävät uusia ihmisen koronaviruksia (muistuttaen ihmisen uusien influenssaviruksen alatyyppien antigeenisiirtymää ja zoonoottista alkuperää).
Tähän mennessä olemme nähneet ihmisen koronavirusten mutaation mutantoituvan, mutta emme ole kokeneet antigeenistä ajautumista. Tämä on hyvä uutinen koronavirusrokotteiden kannalta. Kun kuitenkin otetaan huomioon influenssavirusten ja koronavirusten käyttäytymisen samankaltaisuudet, on runsaasti syytä pysyä valppaana SARS-CoV-2:n tulevien antigeenimuutosten mahdollisuuden suhteen ja varautua tarvittaessa muuttamaan mahdollista COVID-19-rokotetta.