Dlaczego nowe warianty koronawirusa rozprzestrzeniają się tak szybko

Brytyjski wariant wirusa "zgromadził" w sobie niezwykle dużą liczbę mutacji. Wydaje się także, że całkiem niedawno przeszedł gwałtowną zmianę.

Na łamach "The Conversation" Sarah Otto, profesor biologii ewolucyjnej na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej dzieli się najnowszymi informacjami na temat nowych wariantów koronawirusa, w tym tzw. brytyjskiego, a także południowoafrykańskiego i brazylijskiego. Jakie zmiany w genomie wirusa spowodowały, że stał się bardziej zaraźliwy i zagroził naszej walce z COVID-19?

embed

Dzięki ogromnemu wysiłkowi międzynarodowej społeczności naukowców dysponujemy ogromną bazą danych na temat ewolucji koronawirusa. Do tej pory zsekwencjonowano ponad 380 tysięcy genomów SARS-CoV-2. Wirus mutuje cały czas, zmieniając co rusz jakiś niewielki fragment w swoim genomie, jednak większość zmian nie ma większego wpływu na to, jak zachowuje się patogen. - "Jednak od czasu do czasu pojawia się mutacja lub zestaw mutacji, która daje konkretnemu wariantowi jakąś przewagę. Dostępne do tej pory dane na temat nowych mutacji pokazują, że wariant B.1.1.7, znaleziony po raz pierwszy w Wielkiej Brytanii, ma cechy, które sprawiają, że wydaje się bardziej 'dopasowany'" - pisze autorka artykułu w "The Conversation".

Kiedy mutacja może zyskać przewagę?

- "Zmutowany wirus może przypadkowo uzyskać przewagę, jeśli zdarzy się przynajmniej jedna z poniższych sytuacji" - pisze prof. Otto. Po pierwsze, gdy mutacja trafi na tzw. superroznosiciela czyli osobę, która zakaża nieproporcjonalnie dużą liczbę osób w krótkim czasie, więcej niż przeciętny chory.

Może dojść także do tzw. "wydarzenia założycielskiego", gdy jakaś konkretna mutacja zyskuje przewagę, ponieważ dociera do miejsca, które do tej pory pozostawało wolne od infekcji. I wreszcie, nowa mutacja zyskuje przewagę, gdy przypadkiem trafia na jakąś grupę w populacji, która dotychczas pozostawała wolna od wirusa.

- Wariant brytyjski jest jednak wyjątkowy - uważa prof. Otto. Rozprzestrzenia się szybciej niż inne znane nam mutacje koronawirusa. Nie można wytłumaczyć tego "wydarzeniem założycielskim", ponieważ wariant brytyjski (nazywany B.1.1.7) rozprzestrzenia się w miejscach już wcześniej dotkniętych przez epidemię.

Naukowcy dysponują sporą wiedzą na temat wariantu B.1.1.7 tak naprawdę przez przypadek. Otóż okazało się, że jedna z mutacji dotyczy tego fragmentu genomu, który używany jest do testowania pod kątem COVID-19 w Wielkiej Brytanii. Dzięki temu możliwe stało się sprawdzenie, jak rozprzestrzeniała się ta wersja wirusa i jak ewoluowała na podstawie analizy ponad 270 tysięcy przypadków.

Zobacz wideo Czy nowe mutacje i trzecia fala epidemii jest już widoczna na oddziałach?

Jakie mutacje zaszły w wariancie brytyjskim wirusa? W czym podobne są warianty południowoamerykański i brazylijski?

Podkreśla się przede wszystkim większą zakaźność wariantu brytyjskiego. Naukowcy szacują, że powiększył on tzw. liczbę reprodukcyjną (określaną jako "R" - jest to średnia liczba osób zainfekowanych przez jednego nosiciela) o około 40-80 procent według jednych lub o 50-74 procent według innych badań.

Modelowanie matematyczne pokazuje, że do marca brytyjski wariant wirusa może stać się dominujący zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i w Kanadzie. Eksperci obawiają się, że ta odmiana wirusa spowoduje niebawem gwałtowny wzrost liczby przypadków, a także zgonów z powodu COVID-19 w wielu rejonach świata.

- Naukowcy są zaskoczeni liczbą zmian, jakie zaszły w genomie koronawirusa. Wariant B.1.1.7. w ciągu ostatniego roku "zgromadził" aż 30-35 mutacji - pisze prof. Otto. Uważa się, że w pewnym momencie zmiany w wariancie brytyjskim gwałtownie przyspieszyły za sprawą jednej osoby o obniżonej odporności. Dzieje się tak, gdy osłabiony układ immunologiczny nie radzi sobie z zakażeniem przez dłuższy czas. W tym czasie w organizmie chorego dochodzi do naprzemiennych cykli replikacji wirusa i jego osłabiania. Dzięki temu wirus ma czas i "okazję", aby ewoluować i "uczyć się", w jaki sposób unikać przeciwciał i komórek odpornościowych wysyłanych do walki przez układ immunologiczny.

W ostatnim czasie jeszcze dwa warianty wzbudziły ogromne obawy ekspertów. To wariant znaleziony w Republice Południowej Afryki oraz jeszcze inny, zidentyfikowany w Brazylii. Oba warianty wydają się niezwykle ekspansywne i szybko opanowują kolejne kraje. Naukowcy dokładnie się im teraz przyglądają.

23 mutacje w wariancie brytyjskim oraz mutacje, zidentyfikowane w wariancie brazylijskim, są zgrupowane przede wszystkim w białku kolca. Wszystkie trzy warianty mają zmianę określaną jako N501Y (taką samą mutację znaleziono także u pacjentów z obniżoną odpornością, badanych w Wielkiej Brytanii oraz USA).

- "Poza mutacjami w białku kolca, we wszystkich trzech wariantach zauważono jedną dodatkową zmianę, która dotyczy strukturalnego białka 6 (NSP6)" - pisze autorka artykułu przyznając, że naukowcy jeszcze nie wiedzą, czemu może służyć ta zmiana. - W pokrewnych koronawirusach białko NSP6 oszukuje komórkowy system obronny, co sprzyja infekcjom. NSP6 może też pomagać w kopiowaniu genomu wirusa - dodaje autorka.

- Ścigamy się z ewoluującym wirusem. Musimy jak najszybciej wprowadzić szczepionki, powstrzymać napływ wariantów poprzez ograniczenie interakcji i podróży, a także wyprzedzić rozprzestrzenianie się wirusa, zwiększając nadzór i śledzenie kontaktów - podsumowuje swoje rozważania prof. Sarah Otto.

Źródła: ScienceAlert.com,The Conversation