W jaki sposób Omicron wariant COVID-19 może powstać?

Jedna z niezwykłych i najbardziej intrygujących cech silnie zmutowanych Omicron wariant jest taki, że nabył wszystkie mutacje w jednej serii w bardzo krótkim czasie. Stopień zmian jest tak duży, że niektórzy uważają, że może to być nowy szczep człowieka koronawirus (SARS-CoV-3?). Jak tak wysoki poziom mutacji mógł nastąpić w tak krótkim czasie? Niektórzy tak twierdzą Omicron mógł wyewoluować od pacjenta z obniżoną odpornością i jakąś przewlekłą infekcją, taką jak HIV/AIDS. A może wyewoluował w obecnej fali? Europie który był świadkiem bardzo wysokich szybkości transmisji? A może może to być powiązane z badaniami nad funkcją wzmocnienia (GoF) lub czymkolwiek innym? Kto korzysta? Na tym etapie nie można wyciągnąć żadnych wniosków. Niemniej jednak w artykule podjęto próbę rzucenia światła na różne wymiary związane z tym zjawiskiem.  

Niedawno zgłoszony nowy wariant COVID-19 z RPA 25^th Listopad 2021 rozprzestrzenił się na kilka krajów na świecie, a mianowicie Wielką Brytanię, Kanadę, Japonię, Australię, Austrię, Hongkong, Izrael, Hiszpanię, Belgię, Danię i Portugalię. Zostało to oznaczone przez WHO jako nowy wariant problemu (VOC) i nazwane Omicron. Omicron charakteryzuje się 30 zmianami aminokwasów, trzema małymi delecjami i jedną małą insercją w białku kolczastym w porównaniu z oryginalnym wirusem¹. Jednak w oparciu o wskaźniki mutacji² wirusów RNA nie jest możliwe rozwinięcie ponad 30 mutacji w ciągu nocy. Wygenerowanie 3 mutacji w 5 kb genomu SARS-CoV-6 zajęłoby co najmniej 30 do 2 miesięcy w oparciu o tempo mutacji, które wirus przechodzi naturalnie² po transmisji z hosta na hosta. Według tych obliczeń, coś takiego powinno zająć od 15 do 25 miesięcy Omicron wyłonić się z 30 mutacjami. Jednakże świat nie widział stopniowego wzrostu mutacji w tym okresie. Twierdzi się, że wariant ten wyewoluował z przewlekłej infekcji pacjenta z obniżoną odpornością, prawdopodobnie nieleczonego pacjenta z HIV/AIDS. Na podstawie stopnia zmian należy go sklasyfikować jako nowy szczep wirusa (może być SARS-CoV-3). Niemniej jednak liczba obecnych mutacji może wskazywać na jego wyższą zdolność do przenoszenia niż w przypadku innych wariantów. Jednak aby to potwierdzić, potrzeba więcej badań. 

Kolejne kilka tygodni ma kluczowe znaczenie dla określenia przenośności nowego wariantu i nasilenia choroby, którą powoduje. Do tej pory wszystkie przypadki były łagodne i bezobjawowe, a dobrą wiadomością jest to, że nie było śmiertelności. Musimy również ocenić, w jakim stopniu nowy wariant może uciec przed ochroną immunologiczną zapewnianą przez obecne szczepionki. To pozwoli nam zdecydować, jak długo możemy kontynuować stosowanie obecnych szczepionek, zanim dostosujemy je do nowego wariantu. Pfizer i Moderna podjęły już kroki w celu ulepszenia swoich szczepionek. Jednak wciąż pojawia się pytanie o pochodzenie tego wariantu. Jest prawdopodobne, że wariant Omicron mógł ewoluować w obecnej fali zwiększonej zachorowalności w Europie znacznie wcześniej, ale został niedawno zgłoszony przez władze RPA (na podstawie sekwencjonowania genomu). Jednak może tak nie być, ponieważ obecna fala trwa przez ostatnie 4-5 miesięcy i zgodnie z częstotliwością mutacji powinna spowodować nie więcej niż 5-6 mutacji. 

Albo był Omicron, produkt badań Gain of Function (GoF) prowadzących do rozwoju potencjalnych patogenów pandemicznych (PPP)^3,4. Badania nad zyskiem funkcji odnoszą się do eksperymentów, w których patogen (w tym przypadku SARS-CoV-2) zyskuje zdolność do wykonywania funkcji, która w innym przypadku nie byłaby częścią jego regularnego istnienia. W takim przypadku może to prowadzić do zwiększonej przepuszczalności i zwiększonej zjadliwości. Może to potencjalnie prowadzić do rozwoju organizmu, który jest nowy i nie istniał w naturze. Intencją badań GoF jest zrozumienie wariantów patogennych i przygotowanie leku lub szczepionki, jeśli taki wariant występuje w naturze. Liczba mutacji uzyskanych przez PPP nie tylko sprawia, że ​​szczep jest wysoce przenośny, ale także pomaga uciec przed przeciwciałami neutralizującymi wytworzonymi przeciwko oryginalnemu wirusowi u osobników powracających do zdrowia. Ponadto możliwa jest manipulacja szczepami przy użyciu nowoczesnych technik inżynierii genetycznej opartych na ukierunkowanej rekombinacji RNA⁵. Może to również prowadzić do nowych patogennych wariantów/szczepów z większą liczbą mutacji, co prowadzi do wysoce zakaźnego i zjadliwego wirusa. Badania wykazały, że 20 mutacji występujących w białku wypustkowym, w tym zmiany i delecje, wystarcza do uniknięcia większości przeciwciał generowanych w osoczu osób zakażonych lub zaszczepionych przeciwko SARS-CoV-2⁶. Według innego badania, pod silną presją immunologiczną, SARS-CoV-2 może uzyskać zdolność ucieczki przed przeciwciałami poprzez dokonanie zaledwie 3 zmian, dwóch delecji w domenie N-końcowej i jednej mutacji (E483K) w białku wypustkowym⁷. 

Czy należy zezwolić na tego rodzaju badania, które prowadzą do generowania PPP? W rzeczywistości, badania nad zwiększeniem funkcji zostały zakazane przez USA w 2014 roku przez NIH, po serii wypadków związanych z niewłaściwą obsługą patogenów w amerykańskich Centrach Kontroli i Zapobiegania Chorobom, co sugeruje, że ryzyko związane z tego rodzaju badaniami znacznie przewyższa korzyści, jakie może zapewnić. Kto korzysta na pojawieniu się i rozpowszechnieniu takich PPP? To trudne pytania, które wymagają prawdziwych odpowiedzi.  

*** 

Referencje:  

1. Europejskie Centrum Zapobiegania i Kontroli Chorób. Konsekwencje pojawienia się i rozprzestrzeniania SARSCoV-2 B.1.1. 529 wariant budzący obawy (Omicron), dla UE/EOG. 26 listopada 2021 r. ECDC: Sztokholm; 2021. Dostępne online pod adresem https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/threat-assessment-brief-emergence-sars-cov-2-variant-b.1.1.529   

2. Simmonds P., 2020. Rozwinięta hipermutacja C→U w genomach SARS-CoV-2 i innych koronawirusów: przyczyny i konsekwencje dla ich krótko- i długoterminowych trajektorii ewolucyjnych. 24 czerwca 2020 r. DOI: https://doi.org/10.1128/mSphere.00408-20 

3. PZH. Badania dotyczące wzmocnionych potencjalnych patogenów pandemicznych. (strona zrecenzowana 20 października 2021 r. https://www.nih.gov/news-events/research-involving-potential-pandemic-pathogens  

4. Przemieszczające się piaski badań nad zyskami funkcji. Natura 598, 554-557 (2021). doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02903-x 

5. Bert Jan Haijema, Haukeliene Volders i Peter JM Rottier. Przełączanie gatunków tropizm: skuteczny sposób manipulowania genomem koronawirusa kotów. Dziennik Wirusologii. Tom. 77, nr 8. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.77.8.4528-4538.20033 

6. Schmidt F., Weisblum Y., Rutkowska M. i in. Wysoka bariera genetyczna uniemożliwiająca ucieczkę poliklonalnych przeciwciał neutralizujących SARS-CoV-2. Natura (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04005-0 

7. Andreano E., i wsp 2021. SARS-CoV-2 ucieka z wysoce neutralizującego osocza COVID-19 ozdrowieńczego. PNAS 7 września 2021 118 (36) e2103154118; https://doi.org/10.1073/pnas.2103154118 

***