W ostatnich dniach zrobiło się głośno o nowym wariancie wirusa SARS-CoV-2, zwanym B.1.1.7, który wykryto w na początku grudnia w Wielkiej Brytanii. Obecnie jesteśmy świadkami seryjnie wprowadzanych zakazów podróży z Wysp Brytyjskich mających na celu powstrzymanie rozprzestrzeniania się tego szczepu koronawirusa. Co o nim wiemy i czy są powody do zmartwień? Kwestię tę komentuje dr Rafał Mostowy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ.

Żeby lepiej zrozumieć odpowiedź na powyższe pytanie, warto najpierw poznać kontekst biologiczny. Wirusy, mimo że nie są klasyfikowane jako organizmy żywe, tak jak organizmy żywe są poddawane procesowi ewolucji (dlatego też wielu biologów podchodzi do tego podziału z przymrużeniem oka). O ewolucji warto myśleć jako o procesie tworzenia się bioróżnorodności. Proces ten wymaga dziedziczonych zmian genetycznych, na przykład generowanych przez mutacje czyli błędy w kopiowaniu DNA. Ogromna większość mutacji rozregulowuje i wyłącza procesy biologiczne, zamiast je polepszać. Takie mutacje są powoli usuwane z populacji. Czasami jednak któraś mutacja może coś usprawnić, na przykład zwiększyć wydajność replikacji komórek wirusowych, dzięki czemu ten wirus zacznie tworzyć więcej potomstwa i szybciej się rozprzestrzeniać. Mutacja ta zacznie wtedy być poddawana doborowi naturalnemu, przez co będzie zwiększać swoją częstość w populacji.

Taka jest teoria. W praktyce trzeba pamiętać o przynajmniej dwóch rzeczach. Po pierwsze procesowi ewolucji towarzyszy element losowości i nawet idealna mutacja może się nie rozprzestrzenić, jeżeli nowo zmutowany wirus będzie mieć pecha (np. znajdzie się u osoby odpornej). Kluczowe jednak jest to, że im więcej osób zakażonych, tym więcej możliwych dróg ewolucyjnych i tym mniejszy element losowości. Po drugie wiele mutacji ma znikomy efekt biologiczny, niewiele psując lub ulepszając. Takie mutacje nazywamy neutralnymi i dzięki nim możemy śledzić rozprzestrzenianie się wirusa i rekonstruować jego drogi epidemiologiczne porównując ze sobą tysiące genomów wirusa. Mutacje neutralne mogą jednak występować z innymi mutacjami i sam fakt, że mutacja zwiększyła swoją częstość w populacji nie świadczy jeszcze, że jest ona korzystna.

Wróćmy teraz do wariantu B.1.1.7 wirusa SARS-CoV-2. Co o nim wiemy? Przede wszystkim wiemy, że wariant B1.1.7 rozprzestrzenia się szybko w południowo-wschodniej Anglii. Tak szybki wzrost w częstości w populacji wirusów w zaawansowanym momencie pandemii świadczy o tym, że może on dużo lepiej rozprzestrzeniać się w populacji ludzkiej, niż inne warianty. Co wiadomo o jego mutacjach? Z ostatnich analiz wynika, że wariant B.1.1.7 różni się od swojego najbliższego znanego nam "krewnego" 17 mutacjami powodującymi zmiany białkowe (nie wszystkie mutacje takie zmiany powodują, co wynika z właściwości kodu genetycznego). Z tych mutacji osiem powoduje zmiany w genie kodującym białko odpowiedzialne za interakcje z komórkami ludzkimi, niezbędnych w procesie replikacji wirusa [1]. Jedna z nich, zwana mutacją N501Y, została niezależnie zidentyfikowana w modelach białkowych jako jedna z potencjalnych mutacji "ulepszających" interakcje wirusa i komórek ludzkich [2], co pokrywa się z badaniami eksperymentalnymi [3]. Mutacja N501Y została również wykryta w niezależnie powstałym szczepie koronawirusa w Republice Południowej Afryki, który - tak jak wariant B.1.1.7 - również rozprzestrzenia się szybko [4,5]. Badania laboratoryjne wskazują także na to, że inna mutacja w tym samym białku wirusa, del69-70, również znaleziona w B.1.1.7, może "uciekać" przeciwciałom przeciw koronawirusowi [6]. Jednak na dzień dzisiejszy nie mamy silnych dowodów naukowych na zwiększoną zakaźność wariantu B.1.1.7, a tym bardziej żadnych dowodów, że charakteryzuje się on większą śmiertelnością.

Wariant B.1.1.7 wirusa SARS-CoV-2 nie jest pierwszą jego odmianą, o której zrobiło się głośno (choć po raz pierwszy jest realna szansa, że mamy do czynienia z naprawdę odmiennym wariantem). Z pewnością nie jest też ostatnią odmianą, bo skala pandemii daje wirusowi ogromne możliwości ewolucji w nowe typy. Żeby powstrzymać ten proces potrzebne jest zdecydowane i szybkie zaszczepienie światowej populacji i osiągnięcie odporności zbiorowiskowej, żeby wirus przestał się rozprzestrzeniać. Zbyt wolna odpowiedź może dać wirusowi sposobność ewolucji wariantów, które będą stopniowo uciekać szczepionkom (choć nie ma obecnie żadnych dowodów, że szczepionka nie pokrywa wariantu B.1.1.7). W szczególności nowo wprowadzone na rynek szczepionki Pfizera/BioNtech oraz Moderny budzą ogromną nadzieję, ponieważ opierają się one na technologii mRNA, która zawiera jedynie kod genetyczny białek powierzchniowych wirusa. Znając nowe warianty wirusa SARS-CoV-2 w populacji, można relatywnie szybko tworzyć nowe typy szczepionek i nadążyć za szybko ewoluującym zarazkiem. Jednak żeby to się stało potrzebny jest transparentny proces informowania o ryzyku niepożądanych odczynów poszczepiennych połączony z rzetelną kampanią informacyjną prezentującą ogromne korzyści wynikające z zaszczepienia się.

dr Rafał Mostowy

Małopolskie Centrum Biotechnologii UJ

Literatura:

[1] https://virological.org/t/preliminary-genomic-characterisation-of-an-emergent-sars-cov-2-lineage-in-the-uk-defined-by-a-novel-set-of-spike-mutations/563

[2] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.16.423118v1

[3] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867420310035#fig5

[4] https://twitter.com/firefoxx66/status/1340359989395861506?s=20

[5] https://www.sciencemag.org/news/2020/12/mutant-coronavirus-united-kingdom-sets-alarms-its-importance-remains-unclear

[6] https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.12.05.20241927v2