Als SARS-CoV-2 zich over de wereld verspreidt, muteert het, met andere woorden, het krijgt genetische veranderingen.
Hoewel het idee van “virale mutatie” verontrustend kan klinken, is het belangrijk te begrijpen dat veel van deze mutaties gering zijn, en geen algehele invloed hebben op hoe snel een virus zich verspreidt of mogelijk hoe ernstig een virale infectie kan zijn. In feite kunnen sommige mutaties het virus minder besmettelijk maken.
Veel van onze kennis over hoe virussen veranderen om te ontsnappen aan natuurlijke of door vaccins veroorzaakte immuniteit is afkomstig van het observeren van het influenzavirus en het voortdurend bijwerken van influenzavaccins. Influenzavirussen veranderen op twee belangrijke manieren, antigene drift en antigene shift.
Een vergelijking van de overeenkomsten en verschillen tussen coronavirussen en griepvirussen kan ons helpen begrijpen hoe die overeenkomsten en verschillen van invloed zouden kunnen zijn op potentiële COVID-19-vaccins.
Antigene drift
Tijdens de replicatie van een virus ondergaan zijn genen willekeurige “kopieerfouten” (d.w.z. genetische mutaties). Na verloop van tijd kunnen deze genetische kopieerfouten, naast andere veranderingen in het virus, leiden tot veranderingen in de oppervlakte-eiwitten of antigenen van het virus.
Ons immuunsysteem gebruikt deze antigenen om het virus te herkennen en te bestrijden. Wat gebeurt er als een virus muteert om ons immuunsysteem te omzeilen?
In influenzavirussen stapelen genetische mutaties zich op en zorgen ervoor dat de antigenen “driften” – wat betekent dat het oppervlak van het gemuteerde virus er anders uitziet dan dat van het oorspronkelijke virus.
Wanneer het influenzavirus voldoende drift, werken vaccins tegen oude virusstammen en immuniteit tegen eerdere influenzavirusinfecties niet meer tegen de nieuwe, driftige stammen. Een persoon wordt dan kwetsbaar voor de nieuwere, gemuteerde griepvirussen.
Antigene drift is een van de belangrijkste redenen waarom het griepvaccin elk jaar moet worden herzien en bijgewerkt, om het influenzavirus bij te houden als het verandert.
Zou dat ook kunnen gebeuren met SARS-CoV-2?
Van wat tot nu toe is waargenomen over de genetische evolutie van SARS-CoV-2, lijkt het erop dat het virus relatief langzaam muteert in vergelijking met andere RNA-virussen. Wetenschappers denken dat dit komt door zijn vermogen om nieuw gemaakte RNA-kopieën te “proeflezen”. Deze proofreading-functie bestaat niet bij de meeste andere RNA-virussen, waaronder griep. Volgens studies muteert het nieuwe coronavirus ongeveer vier keer zo snel als het influenzavirus, ook bekend als het seizoensgriepvirus. Hoewel SARS-CoV-2 muteert, lijkt het tot dusver niet antigenisch te evolueren. Er zij echter op gewezen dat SARS-CoV-2 een pas ontdekt virus is dat mensen infecteert. Er zijn nog veel onbekende factoren en ons inzicht in het SARS-CoV-2-virus blijft groeien
Dit relatief langzame mutatiepercentage voor SARS-CoV-2 stemt ons hoopvol dat kandidaat-vaccins tegen SARS-CoV-2 mogelijk een hindernis minder zullen nemen op weg naar een bescherming over een langere periode.
Antigene verschuiving
Influenzavirussen ondergaan een antigene verschuiving, een abrupte, grote verandering in de antigenen van het virus die minder vaak voorkomt dan antigene drift.
Het doet zich voor wanneer twee verschillende, maar verwante, influenzavirusstammen tegelijkertijd een gastheercel infecteren. Omdat de genomen van het influenzavirus uit 8 afzonderlijke stukjes RNA bestaan (genoomsegmenten genaamd), kunnen deze virussen soms “paren”, in een proces dat “reassortment” wordt genoemd. Tijdens reassortment kunnen de genoomsegmenten van twee influenzavirussen zich combineren tot een nieuwe stam van het influenzavirus.
Reassortment resulteert in een nieuw subtype virus, met antigenen die een mengsel zijn van de oorspronkelijke stammen.
Wanneer een verschuiving plaatsvindt, hebben de meeste mensen weinig of geen immuniteit tegen het resulterende nieuwe virus (zoals blijkt uit de “x”-markeringen hieronder). Virussen die als gevolg van een antigene verschuiving ontstaan, zullen het vaakst een pandemie veroorzaken.
Coronavirussen hebben geen gesegmenteerde genomen en kunnen zich niet opnieuw sorteren. In plaats daarvan bestaat het genoom van een coronavirus uit een enkel, zeer lang stuk RNA. Wanneer twee coronavirussen echter dezelfde cel infecteren, kunnen zij recombineren, wat iets anders is dan reassortment. Bij recombinatie wordt een nieuw enkel RNA-genoom aan elkaar genaaid uit stukjes van het genoom van de twee “ouderlijke” coronavirussen. Het is niet zo efficiënt als reassortment, maar wetenschappers geloven dat coronavirussen in de natuur hebben gerecombineerd.
Wanneer dit gebeurt, identificeren wetenschappers het resulterende virus als een “nieuw coronavirus”. Het ontstaan van een nieuw coronavirus kan, hoewel het via een ander mechanisme verloopt dan de antigene verschuiving bij influenzavirussen, een vergelijkbaar gevolg hebben, namelijk een pandemische verspreiding.
Op een andere manier kunnen soms pandemische influenzavirussen ontstaan, niet door reassortment maar door “zoönose”, wanneer een influenzavirus dat andere dieren, vaak vogels of varkens, infecteert, de sprong naar de mens maakt en zich begint te verspreiden.
Dit gebeurt ook met coronavirussen, met nieuwe menselijke coronavirussen, of genen van nieuwe menselijke coronavirussen, afkomstig van voorouderlijke coronavirus es die andere dieren hebben besmet, zoals vleermuizen, kamelen of pangolins.
Tot nu toe hebben we gezien dat coronavirussen zich gedragen als influenzavirussen in het genereren van uitbraken en nu een pandemie door processen van recombinatie en zoönose die nieuwe menselijke coronavirussen genereren (vergelijkbaar met de antigenische verschuiving en zoönotische oorsprong van nieuwe menselijke influenzavirussubtypes).
Tot nu toe hebben we menselijke coronavirussen zien muteren maar geen antigenische drift ondergaan. Dit is goed nieuws voor coronavirusvaccins. Niettemin is er, gezien de overeenkomsten tussen het gedrag van influenzavirussen en coronavirussen, voldoende reden om waakzaam te blijven voor de mogelijkheid van toekomstige antigene veranderingen in SARS-CoV-2 en om voorbereid te zijn om een potentieel COVID-19-vaccin te wijzigen, indien nodig.