Πώς να κατανοήσετε τις παραλλαγές του COVID-19 και τις επιπτώσεις τους στα εμβόλια

Οι ιοί εξελίσσονται. είναι αυτό που κάνουν. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για έναν πανδημικό ιό όπως ο SARS-CoV-2, αυτός που βρίσκεται πίσω από τον COVID-19. Όταν ένας πληθυσμός στερείται ανοσίας και η μετάδοση είναι εκτεταμένη, αναμένουμε να εμφανίζονται συχνά ιικές μεταλλάξεις απλώς και μόνο λόγω του αριθμού των ιών που αναπαράγονται σε σύντομο χρονικό διάστημα. Και η αυξανόμενη παρουσία ανοσοποιητικών ατόμων σημαίνει ότι οι ιοί που μπορούν ακόμα να μεταδοθούν σε αυτούς τους μερικώς ανοσοποιητικούς πληθυσμούς θα ευνοούνται έναντι της αρχικής έκδοσης. Σίγουρα, αυτό είναι που βλέπουμε, καθώς οι ειδήσεις προειδοποιούν για την εμφάνιση νέων παραλλαγών (ιούς με πολλές μεταλλάξεις, που τους κάνουν να διαφέρουν από τους προγόνους τους) και στελεχών (παραλλαγές που έχουν επιβεβαιωθεί ότι συμπεριφέρονται διαφορετικά από την αρχική).

Για να είμαστε σαφείς, οι μεταλλάξεις είναι τυχαία σφάλματα που συμβαίνουν όταν ένας ιός αναπαράγεται. Στην περίπτωση του SARS-CoV-2, ο οποίος έχει γονιδίωμα RNA που βασίζεται στην αδενίνη, την κυτοσίνη, τη γουανίνη και την ουρακίλη, μερικές φορές συμβαίνουν λάθη. Ίσως μια αδενίνη να αντικατασταθεί με μια ουρακίλη (μια μετάλλαξη υποκατάστασης που θα μπορούσε επίσης να συμβεί με οποιοδήποτε από τα ζεύγη βάσεων), ή ίσως μια ή περισσότερες βάσεις να εισαχθούν ή να διαγραφούν. Εάν μια μετάλλαξη πραγματικά αλλάξει την πρωτεΐνη που κωδικοποιείται από αυτό το τμήμα της αλληλουχίας RNA, αναφέρεται ως μη συνώνυμη μετάλλαξη. Οι μεταλλάξεις που δεν οδηγούν σε αλλαγή πρωτεΐνης αναφέρονται ως συνώνυμες ή σιωπηλές μεταλλάξεις.

Ευτυχώς, ο ρυθμός μετάλλαξης των κοροναϊών είναι γενικά σχετικά αργός, λόγω της ικανότητας διόρθωσης στον ιό που επιτρέπει κάποια διόρθωση των λαθών αντιγραφής. Τυπικά ο SARS-CoV-2 θα συσσωρεύει μόνο δύο μεταλλάξεις το μήνα μεταξύ των 30.000 ζευγών βάσεων του γονιδιώματός του. Αυτό είναι το μισό ποσοστό του ιού της γρίπης και το ένα τέταρτο του ποσοστού του HIV. Αλλά με περισσότερους από 100 εκατομμύρια ανθρώπους να έχουν μολυνθεί μέχρι σήμερα, οι μη συνώνυμες μεταλλάξεις είναι αναπόφευκτες. Το μεγαλύτερο ζήτημα είναι να καθοριστεί ποιες μεταλλάξεις παρέχουν στον ιό αρκετά πλεονέκτημα ώστε να αυξηθεί η εξάπλωσή του στον πληθυσμό.

Ευτυχώς, σε αυτό το σημείο έχουμε τη γνώση να απαντήσουμε σε μερικές από τις πιο πιεστικές ερωτήσεις.

Πότε άρχισαν να εμφανίζονται διαφορετικά στελέχη του ιού SARS-CoV-2;

Η πρώτη μετάλλαξη για την οποία μάθαμε ήταν η μετάλλαξη D614G, η οποία αναφέρθηκε για πρώτη φορά τον Μάρτιο του 2020. Όταν μια μετάλλαξη προκαλεί αλλαγή στην πρωτεϊνική αλληλουχία, το όνομά της αναφέρεται στο προγονικό αμινοξύ, στη θέση του και στη συνέχεια στο νέο αμινοξύ. Αυτή η μετάλλαξη άλλαξε το ασπαρτικό αμινοξύ (συντομογραφία ως D) στην 614η θέση στην πρωτεΐνη ακίδας του ιού σε γλυκίνη (G). Επειδή η πρωτεΐνη ακίδας επιτρέπει στον ιό να συνδεθεί με τα κύτταρα-ξενιστές, η αλλαγή είναι σημαντική. Οι μεταλλάξεις εδώ θα μπορούσαν να το βοηθήσουν να συνδεθεί πιο αποτελεσματικά με τον υποδοχέα του ξενιστή (που ονομάζεται ACE2).

Ωστόσο, δεν είναι ακόμη σαφές εάν αυτό συμβαίνει με το D614G. Οι συγγραφείς μιας εργασίας που περιγράφει τη μετάλλαξη πρότειναν ότι η ταχεία εξάπλωση των παραλλαγών που φέρουν αυτή τη μετάλλαξη, σε συνδυασμό με in vitro αναλύσεις της ιικής συμπεριφοράς και κλινικών δεδομένων που αφορούσαν άτομα μολυσμένα με αυτήν, σήμαινε ότι το D614G παρείχε ένα επιλεκτικό πλεονέκτημα σε αυτές τις παραλλαγές και η μετάλλαξη εξαπλωνόταν λοιπόν. Άλλοι δεν πείστηκαν, προτείνοντας μια εναλλακτική λογική για την κυριαρχία της μετάλλαξης D614G:τη μετατόπιση της γεωγραφικής εστίας της επιδημίας, από την Κίνα στην Ευρώπη (ιδίως την Ιταλία) στις ΗΠΑ. Στην Κίνα, την αρχική έκδοση του ιού, με ασπαρτικό (Δ) στην 614η θέση, ήταν πιο διαδεδομένη. στην Ευρώπη, και στη συνέχεια στις ΗΠΑ, ήταν το νέο, με γλυκίνη. Με επιπλέον εξαγόμενες περιπτώσεις, συμπεριλαμβανομένης της μετάλλαξης D614G, αυτή η παραλλαγή μπορεί να έχει γίνει η κύρια γενεαλογία λόγω απλώς τύχης ή του «ιδρυτικού αποτελέσματος»—που σημαίνει ότι η γενεαλογία κυριάρχησε απλώς και μόνο επειδή ήταν η πρώτη που κατοικούσε σε αυτήν την περιοχή— αντί για επιλεκτικό πλεονέκτημα . Δεν είμαστε ακόμα σίγουροι.

Από τον Σεπτέμβριο του 2020, ένας αριθμός άλλων μεταλλάξεων SARS-CoV-2 έχουν εντοπιστεί σε όλο τον κόσμο. Ορισμένες από τις παραλλαγές που κυκλοφορούν αυτή τη στιγμή στον πληθυσμό φαίνεται να είναι πιο εξελικτικά κατάλληλες από τις παλαιότερες αντίστοιχές τους, με βελτιωμένη μετάδοση, θνησιμότητα ή και τα δύο. Τώρα που ο ιός έχει εξαπλωθεί σχεδόν παντού, όταν βλέπουμε νέες παραλλαγές να ξεπερνούν τον πληθυσμό, είναι πολύ πιο πιθανό να οφείλεται στην επιλογή — βελτιωμένη φυσική κατάσταση — παρά στο φαινόμενο του ιδρυτή. Αυτό υποστηρίζεται από το γεγονός ότι πολλές από τις παραλλαγές δείχνουν σημάδια συγκλίνουσας εξέλιξης:Οι ιοί έχουν προσγειωθεί ανεξάρτητα στις ίδιες μεταλλάξεις που τους καθιστούν πιο μεταδοτικούς, δίνοντάς τους ένα εξελικτικό πλεονέκτημα έναντι των προϋπαρχόντων στελεχών.

Ποια είναι μερικά από τα πιο αξιοσημείωτα στελέχη;

Η πιο γνωστή είναι πιθανώς η παραλλαγή B.1.1.7, που εντοπίστηκε για πρώτη φορά στο Ηνωμένο Βασίλειο τον Σεπτέμβριο του 2020. Εδώ το όνομα προέρχεται από ένα σύστημα που ονομάζεται Pango lineages, όπου το A και το B αντιπροσωπεύουν πρώιμες γενεές και οι αριθμοί μετά το γράμμα αντιπροσωπεύουν κλαδιά από αυτές τις γενεαλογίες. Το B.1.1.7 περιέχει 23 μεταλλάξεις που το διαφοροποιούν από τον άγριου τύπου πρόγονό του. Μια μελέτη πρότεινε ότι η παραλλαγή είναι 35%-45% πιο μεταδοτική και ότι πιθανότατα εισήχθη στις ΗΠΑ μέσω διεθνών ταξιδιών τουλάχιστον οκτώ φορές. Ενώ η αυξημένη μετάδοση — αλλά όχι η θνησιμότητα — φαίνεται να είναι χαρακτηριστικό αυτής της παραλλαγής, μια ομάδα ανέφερε ότι το B.1.1.7 μπορεί επίσης να σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο θανάτου.

Εν τω μεταξύ, τον Δεκέμβριο του 2020, μια άλλη παραλλαγή με το όνομα B.1.351 εντοπίστηκε για πρώτη φορά στη Νότια Αφρική και αμέσως μετά βρέθηκε μια παραλλαγή που ονομάζεται P.1 στο Manaus της Βραζιλίας, κατά τη διάρκεια μιας δεύτερης αύξησης μολύνσεων σε αυτήν την πόλη. (Το Manaus είχε ήδη πληγεί σκληρά τον Απρίλιο και οι αξιωματούχοι θεώρησαν ότι είχε επιτευχθεί η ανοσία της αγέλης.) Και οι δύο αυτές παραλλαγές φαίνεται επίσης να κάνουν τον ιό ευκολότερο να κολλήσει.

Καθώς όλα φαίνεται να έχουν πλεονέκτημα μετάδοσης έναντι των καθιερωμένων γενεών, πιθανότατα θα δούμε αυτές τις παραλλαγές να συνεχίζουν να εξαπλώνονται. Πρόσφατη εργασία προέβλεψε ότι η παραλλαγή B.1.1.7 θα μπορούσε να γίνει η κυρίαρχη γενεαλογία και να αντιπροσωπεύει περισσότερες από τις μισές περιπτώσεις που εντοπίστηκαν στις ΗΠΑ στα μέσα Μαρτίου.

Πώς διαφέρουν αυτές οι παραλλαγές από τον αρχικό ιό;

Όπως και με το D614G, πολλές μεταλλάξεις περιλαμβάνουν αλλαγές στην πρωτεΐνη ακίδας. Μια βασική μετάλλαξη στο B.1.1.7 ονομάζεται N501Y, η οποία αλλάζει το υπόλειμμα ενός αμινοξέος που ονομάζεται ασπαραγίνη (Ν) σε ένα που ονομάζεται τυροσίνη (Y) στην 501η θέση κατά μήκος της πρωτεΐνης ακίδας. Το γιατί αυτό μπορεί να κάνει τον ιό πιο μεταδοτικό δεν είναι ακόμη κατανοητό. Ίσως επιτρέπει την καλύτερη σύνδεση με τα κύτταρα-ξενιστές, υψηλότερες ποσότητες ιού στο αναπνευστικό σύστημα, βελτιωμένη αντιγραφή του ιού, συνδυασμό αυτών ή κάτι εντελώς άλλο. Πειράματα για να το καταλάβουμε αυτό βρίσκονται σε εξέλιξη σε εργαστήρια σε όλο τον κόσμο.

Τα B.1.351 και P.1 έχουν τη μετάλλαξη N501Y και μια άλλη που ονομάζεται E484K, η οποία αλλάζει το γλουταμινικό οξύ (Ε) για τη λυσίνη (K) στη θέση πρωτεΐνης ακίδας 484. Αυτή η μετάλλαξη είναι ιδιαίτερα ανησυχητική καθώς φαίνεται να είναι καλύτερη στη διαφυγή αντισωμάτων διαμεσολαβούμενη ανοσία:Καθιστά πιο δύσκολο για τα αντισώματα του σώματος να συνδεθούν με την πρωτεΐνη ακίδας και έτσι εμποδίζει τον ιό να εισέλθει στα κύτταρα.

Εκτός από αυτές τις συγκεκριμένες αλλαγές, οι σειρές B.1.351 και P.1 έχουν επίσης περίπου 20 επιπλέον μοναδικές μεταλλάξεις η καθεμία. Εάν και οι δύο παραλλαγές είναι όντως καλύτερες από τους παλαιότερους ιούς στο να ξεφύγουν από την ανοσία, αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει κάποια από τη δεύτερη αύξηση στο Manaus και μπορεί να αφήσει άτομα που είχαν μολυνθεί προηγουμένως σε κίνδυνο επαναμόλυνσης από αυτές τις παραλλαγές. Πράγματι, αρκετές αναφορές περιστατικών στη Βραζιλία έχουν ήδη τεκμηριώσει τέτοιες επαναμολύνσεις με παραλλαγές που περιέχουν τη μετάλλαξη E484K.

Είναι ακόμα αποτελεσματικά τα εμβόλια έναντι αυτών των παραλλαγών;

Ναι, αλλά ίσως όχι τόσο αποτελεσματικό.

Σε ένα ζευγάρι πρόσφατων χειρογράφων, οι προγραμματιστές των εμβολίων Moderna και Pfizer-BioNTech εξέτασαν εάν τα αντισώματα από εμβολιασμένα άτομα θα εξουδετερώνουν (αποτρέπουν την αναπαραγωγή) ιούς που περιέχουν μεταλλαγμένες μορφές της πρωτεΐνης ακίδας SARS-CoV-2 σε κυτταροκαλλιέργεια. Τα αντισώματα λειτούργησαν καλά έναντι ενός ιού που φέρει τις μεταλλάξεις Β.1.1.7, αλλά η εξουδετέρωση μειώθηκε όταν εισήχθησαν οι μεταλλάξεις Β.1.351. Ωστόσο, και οι δύο εταιρείες αναμένουν ότι τα εμβόλια θα λειτουργήσουν καλά ακόμη και εναντίον αυτής της παραλλαγής. το χαμηλότερο επίπεδο προστατευτικών αντισωμάτων εξακολουθεί να θεωρείται αρκετό για την πρόληψη της μόλυνσης. Τα εμβόλια Novavax και Johnson &Johnson, που δεν είναι ακόμη διαθέσιμα στις ΗΠΑ, φάνηκαν επίσης να είναι λιγότερο αποτελεσματικά έναντι των παραλλαγών B.1.351 και P.1 σε δοκιμές.

Ενδέχεται να απαιτηθούν στο μέλλον ενισχυτές προσαρμοσμένοι σε νέες παραλλαγές και πολλοί είναι ήδη υπό ανάπτυξη.

Από πού προήλθαν αυτές οι νέες εκδόσεις του ιού;

δεν είμαστε σίγουροι. Για το στέλεχος B.1.1.7 στο Ηνωμένο Βασίλειο, δεν φαίνεται να υπάρχουν σαφείς "ενδιάμεσες" παραλλαγές ιών που να αποδεικνύουν ότι αυτό το στέλεχος εξελίχτηκε από τα προηγούμενα κυρίαρχα στελέχη, συσσωρεύοντας μεταλλάξεις αργά με την πάροδο του χρόνου σε ένα σταδιακό μοτίβο.

Αντίθετα, οι επιστήμονες αρχίζουν να σκέφτονται ότι μπορεί να υπήρξε ένα τεράστιο εξελικτικό άλμα, το οποίο θα μπορούσε να συμβεί σε ένα γνωστό άτομο που έπασχε από μια παρατεταμένη μόλυνση. Μια αναφορά περιστατικού από τον Δεκέμβριο του 2020 περιγράφει μια λοίμωξη από SARS-CoV-2 σε έναν άνδρα που ήταν σοβαρά ανοσοκατεσταλμένος. Με την πάροδο του χρόνου, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ο πληθυσμός των ιών που είχε υποστεί «επιταχυνόμενη εξέλιξη του ιού», πιθανότατα λόγω της αδυναμίας του ανοσοποιητικού του συστήματος να κρατήσει τον ιό υπό έλεγχο. Κατά την εξέταση των συγκεκριμένων μεταλλάξεων, οι γιατροί εντόπισαν τόσο το N501Y όσο και το E484K — επίσης μέρος των παραλλαγών B.1.351 και P.1 που εμφανίστηκαν περίπου την ίδια στιγμή, παρόλο που ο άνδρας δεν είχε καμία από τις δύο παραλλαγές ο ίδιος.

Τώρα φανταστείτε αυτή τη διαδικασία να συμβαίνει ξανά και ξανά, σε όλο τον κόσμο. Χρειάζεται μόνο μία παραλλαγή που αναπαράγεται στο σωστό άτομο και στη σωστή ρύθμιση για να απογειωθεί και να εξαπλωθεί στον πληθυσμό.

Τι κάνουμε στις ΗΠΑ για να βρούμε και να σταματήσουμε αυτές τις παραλλαγές;

Όχι όσα πρέπει να κάνουμε, αλλά περισσότερα από όσα κάναμε. Από τις 7 Φεβρουαρίου 2021, οι ΗΠΑ κατατάσσονταν στην 36η θέση στον κόσμο όσον αφορά τον προσδιορισμό της αλληλουχίας των απομονωθέντων ιών μας, πραγματοποιώντας γονιδιωματικές αναλύσεις μόνο του 0,36% των επιβεβαιωμένων κρουσμάτων μας. Για σύγκριση, το Η.Β. αλληλουχεί περίπου το 10% των περιπτώσεων του και η Δανία το 50%. Η κυβέρνηση Μπάιντεν αύξησε δραματικά τους στόχους αλληλουχίας και διέθεσε πρόσθετους πόρους για την αλληλουχία ιών.

Όσον αφορά το σταμάτημά τους, πρέπει να συνεχίσουμε να κάνουμε αυτό που κάναμε από τότε:να φοράμε μάσκες, να τηρούμε κοινωνική απόσταση, να μένουμε σπίτι, να πλένουμε τα χέρια. Μπορούμε τώρα να προσθέσουμε και εμβολιασμό μόλις το εμβόλιο είναι διαθέσιμο σε εσάς. Αυτό είναι σημαντικό ακόμα κι αν οι παραλλαγές μειώνουν κάπως την αποτελεσματικότητα του εμβολίου, όπως φαίνεται να κάνουν τουλάχιστον οι παραλλαγές B.1.351 και P.1 — η μειωμένη αποτελεσματικότητα είναι ακόμα καλύτερη από την έλλειψη αποτελεσματικότητας και ακόμη και ένα εμβόλιο που είναι λιγότερο αποτελεσματικό στην πρόληψη της μόλυνσης μπορεί ακόμα προστασία από σοβαρές ασθένειες.

Το κλειδί είναι να παρέχουμε λιγότερη επικάλυψη για τη φωτιά:Μειώστε τους ευαίσθητους ξενιστές για τις παραλλαγές και σταματήστε την αναπαραγωγή τους ακολουθώντας βασικές παρεμβάσεις στη δημόσια υγεία και εμβολιαστείτε. Όταν ο ιός έχει πιθανότητες για ευεργετικές μεταλλάξεις, είναι σαν να κέρδισε το λαχείο. Όπως προτείνει η ιολόγος Angela Rasmussen, πρέπει να «σταματήσουμε να πουλάμε εισιτήρια».