Jak SARS-CoV-2 rozprzestrzenia się po całym świecie, mutuje, innymi słowy nabywa zmiany genetyczne.
Pomysł „mutacji wirusa” może brzmieć niepokojąco, ważne jest, aby zrozumieć, że wiele z tych mutacji jest niewielkich rozmiarów i nie mają one ogólnego wpływu na szybkość rozprzestrzeniania się wirusa lub potencjalnie na to, jak ciężka może być infekcja wirusowa. W rzeczywistości niektóre mutacje mogą uczynić wirusa mniej zakaźnym.
Większość naszej wiedzy o tym, jak wirusy zmieniają się, aby uniknąć naturalnej lub wywołanej szczepionką odporności, pochodzi z obserwacji wirusa grypy i stale aktualizowanych szczepionek przeciwko grypie. Wirusy grypy zmieniają się na dwa główne sposoby, dryf antygenowy i przesunięcie antygenowe.
Porównanie podobieństw i różnic między koronawirusami i wirusami grypy może pomóc nam zrozumieć, jak te podobieństwa i różnice mogą wpłynąć na potencjalne szczepionki COVID-19.
Dryf antygenowy
Jak wirus się replikuje, jego geny ulegają losowym „błędom kopiowania” (tj. mutacjom genetycznym). Z czasem te genetyczne błędy kopiowania mogą, oprócz innych zmian w wirusie, prowadzić do zmian w białkach powierzchniowych lub antygenach wirusa.
Nasz układ odpornościowy wykorzystuje te antygeny do rozpoznawania i zwalczania wirusa. Co się dzieje, jeśli wirus zmutuje, aby ominąć nasz układ odpornościowy?
W wirusach grypy mutacje genetyczne kumulują się i powodują „dryfowanie” jego antygenów – co oznacza, że powierzchnia zmutowanego wirusa wygląda inaczej niż wirusa pierwotnego.
Gdy wirus grypy dryfuje w wystarczającym stopniu, szczepionki przeciwko starym szczepom wirusa i odporność po wcześniejszych infekcjach wirusem grypy nie działają już przeciwko nowym, dryfującym szczepom. Osoba wtedy staje się podatna na nowsze, zmutowane wirusy grypy.
Dryf antygenowy jest jednym z głównych powodów, dla których szczepionka przeciw grypie musi być przeglądana i aktualizowana każdego roku, aby dotrzymać kroku wirusowi grypy, gdy ten się zmienia.
Czy może się to również zdarzyć z SARS-CoV-2?
Z tego, co zaobserwowano do tej pory w odniesieniu do ewolucji genetycznej SARS-CoV-2, wynika, że wirus mutuje stosunkowo wolno w porównaniu z innymi wirusami RNA. Naukowcy uważają, że jest to spowodowane jego zdolnością do „korekty” nowo utworzonych kopii RNA. Ta funkcja korekty nie występuje u większości innych wirusów RNA, w tym grypy. Dotychczasowe badania szacują, że nowy koronawirus mutuje w tempie około cztery razy wolniejszym niż wirus grypy, znany również jako wirus grypy sezonowej. Chociaż SARS-CoV-2 mutuje, jak dotąd nie wydaje się, aby dryfował antygenowo. Należy jednak zaznaczyć, że SARS-CoV-2 jest nowo odkrytym wirusem zakażającym ludzi. Wciąż jest wiele niewiadomych, a nasze zrozumienie wirusa SARS-CoV-2 wciąż rośnie
Ten stosunkowo wolny wskaźnik mutacji dla SARS-CoV-2 sprawia, że mamy nadzieję, iż badani kandydaci do szczepionki przeciwko SARS-CoV-2 będą mieli potencjalnie o jedną przeszkodę mniej w kierunku oferowania możliwości zapewnienia ochrony przez dłuższy czas.
Zmiana antygenowa
Wirusy grypy ulegają zmianie antygenowej, nagłej, poważnej zmianie w antygenach wirusa, która zdarza się rzadziej niż dryf antygenowy.
Pojawia się ona, gdy dwa różne, ale spokrewnione szczepy wirusa grypy zakażają komórkę gospodarza w tym samym czasie. Ponieważ genom wirusa grypy składa się z 8 oddzielnych fragmentów RNA (zwanych „segmentami genomu”), czasami wirusy te mogą „łączyć się” w procesie zwanym „reasortacją”. Podczas reasortacji dwa segmenty genomu wirusów grypy mogą się połączyć, tworząc nowy szczep wirusa grypy.
W wyniku reasortacji powstaje nowy podtyp wirusa, z antygenami będącymi mieszaniną pierwotnych szczepów.
Gdy dochodzi do reasortacji, większość ludzi ma niewielką odporność lub nie ma jej wcale przeciwko powstałemu nowemu wirusowi (jak pokazują poniższe znaki „x”). Wirusy powstające w wyniku przesunięcia antygenowego są najbardziej prawdopodobnymi przyczynami pandemii.
Koronawirusy nie mają segmentowanych genomów i nie mogą ulegać reasortacji. Zamiast tego, genom koronawirusa składa się z pojedynczego, bardzo długiego fragmentu RNA. Jednakże, gdy dwa koronawirusy zainfekują tę samą komórkę, mogą one rekombinować, co różni się od reasortacji. W procesie rekombinacji nowy genom RNA jest zszywany z fragmentów genomów dwóch „rodzicielskich” koronawirusów. Nie jest to tak efektywne jak reasortacja, ale naukowcy wierzą, że koronawirusy rekombinowały w naturze.
Gdy to się dzieje, naukowcy identyfikują powstałego wirusa jako „nowy koronawirus”. Wytworzenie nowego koronawirusa, chociaż zachodzące w innym mechanizmie niż zmiana antygenowa w wirusach grypy, może mieć podobne konsekwencje, z rozprzestrzenianiem się pandemii.
Alternatywnie, pandemiczne wirusy grypy mogą czasami powstać, nie przez reasortację, ale przez „zoonozę”, kiedy wirus grypy, który infekuje inne zwierzęta, często ptaki lub świnie, przechodzi na ludzi i zaczyna się rozprzestrzeniać.
Tak dzieje się również z koronawirusami, z nowymi ludzkimi koronawirusami, lub genami nowych ludzkich koronawirusów, pochodzącymi od przodków koronawirusów, które zainfekowały inne zwierzęta, takie jak nietoperze, wielbłądy lub pangoliny.
Do tej pory widzieliśmy, jak koronawirusy zachowują się jak wirusy grypy w generowaniu ognisk, a teraz pandemii z procesów rekombinacji i zoonoz generujących nowe ludzkie koronawirusy (przypominające przesunięcie antygenowe i zoonotyczne pochodzenie nowych podtypów ludzkiego wirusa grypy).
Do tej pory widzieliśmy, jak ludzkie koronawirusy mutują, ale nie przechodzą antygenowego dryfu. Jest to dobra wiadomość dla szczepionek przeciwko koronawirusom. Niemniej jednak, biorąc pod uwagę podobieństwa między zachowaniem wirusów grypy i koronawirusów, istnieje wiele powodów, aby zachować czujność na możliwość przyszłych zmian antygenowych w SARS-CoV-2 i być przygotowanym na zmianę potencjalnej szczepionki COVID-19, jeśli to konieczne.
.