Acesta este modul in care noile variante Covid-19 schimba pandemia

(Credit de imagine:

Mohammed Abed / Getty Images

)

Intelegerea modului in care noile variante ale coronavirusului din Brazilia, Africa de Sud si Marea Britanie modifica comportamentul virusului va fi cruciala in cursa noastra de inarmare impotriva vaccinului impotriva Covid-19.

E

La inceputul existentei sale, Covid-19 a castigat o abilitate care s-ar dovedi decisiva in relatia sa cu fiintele umane. Virusul a inregistrat o schimbare aparent mica in codul sau genetic. A fost probabil un accident nefericit – un fragment de informatii genetice de la un alt virus s-a confundat cu cel al coronavirusului in timp ce amandoi infectau un liliac.

Cu toate acestea, au fost incluse in aceasta mica piesa de genom instructiunile care au modificat o parte cheie a virusului – proteina sa de varf. Aceasta proteina importanta prezinta exteriorul coronavirusului si este partea care se ataseaza la exteriorul celulelor, ajutand restul virusului sa se strecoare in interiorul locului unde se poate replica.

Aceasta modificare a proteinei varfului Covid-19 a insemnat ca ar putea deturna o enzima gasita in corpul uman numita furina. Aceasta enzima actioneaza ca o pereche de foarfece moleculare, taind in mod normal hormonii deschisi si factorii de crestere pentru a-i activa. Dar cand furina rupe o parte din proteina varf Covid-19, care este in mod normal pliata intr-o serie de bucle in exteriorul virusului, se deschide ca o balama.

„Acest lucru expune o noua secventa in proteina spike”, spune Yohei Yamauchi, un cititor in biologia celulelor virale de la Universitatea din Bristol, Marea Britanie, care a studiat modul in care aceasta schimbare ar fi putut determina Covid-19 sa devina mai infectiv la oameni. “Este una dintre schimbarile care fac acest virus cu adevarat diferit de coronavirusurile anterioare care au cauzat Sars si Mers.”

Aceasta noua mutatie a insemnat ca Covid-19 s-ar putea agata brusc de o molecula importanta gasita imprastiata in exteriorul celulelor respiratorii umane numita Neuropilin 1. Aceasta molecula ajuta la transportul materialului in interiorul celulelor si mai adanc in tesuturi – mutatia a fost ca si cum ar da Covid-19 cheile catre o noua usa in celulele noastre si a insemnat ca virusul se poate replica in numar mai mare pe caile respiratorii umane.

Desi aceasta mutatie a fost doar una din scurta existenta a lui Covid-19, s-a dovedit a fi importanta. Unii cercetatori considera ca ar putea fi una dintre mutatiile cheie care au permis coronavirusului sa sara specii si sa inceapa sa provoace o boala cu raspandire rapida la oameni. Dar aproape imediat ce a facut acest lucru, a inceput sa prinda alte mutatii.

Oamenii de stiinta au reusit sa urmareasca evolutia virusului in probele prelevate in tampoane prelevate in centrele de testare Covid-19 (Credit: Prakash Mathema / Getty Images)

Cu aproape fiecare persoana pe care o infecteaza, virusul se schimba foarte subtil – preluand o litera in codul sau genetic aici, alta fiind stearsa acolo sau schimbata cu ceva diferit. Acestea apar de obicei din cauza unor erori minuscule, deoarece virusul preia mecanismele moleculare ale celulei pentru a se copia. Majoritatea nu au alt efect decat sa ajute oamenii de stiinta sa urmareasca modul in care virusul se raspandeste in intreaga lume. Dar, ocazional, apare o mutatie care modifica cat de repede se raspandeste virusul, cat de infectios ar putea fi sau chiar gravitatea bolii pe care o provoaca.

Acest lucru duce la aparitia de noi variante ale virusului. Cele mai recente dintre acestea – variantele sud-africane si braziliene – prezinta deja semne ca virusul s-ar putea adapta pentru a se sustrage imunitatii la unii oameni. Desi multe dintre teste sunt inca preliminare pentru aceste noi variante Covid-19, acesta ofera cateva indicii despre ceea ce s-ar putea intampla in viitor. ( Cititi mai multe despre modul in care Covid-19 ar putea muta in viitor .)

Intelegerea a ceea ce ar putea conduce la unele dintre aceste modificari ale virusului si a ceea ce acestea fac asupra comportamentului sau s-ar putea dovedi esentiala pe masura ce pandemia continua si pe masura ce mai multe persoane sunt vaccinate impotriva bolii. Iata cateva dintre cele mai importante modificari pe care le-a suferit Covid-19 pana acum, inclusiv ceea ce stim despre variantele B117, B1351 si P1.

Super slefuitorul

Mutatia care a permis furinei sa taie proteina spike a fost deja prezenta in virusul Covid-19, deoarece a inceput sa infecteze oamenii din Wuhan la inceputul lunii decembrie. Cateva luni mai tarziu, primele cazuri au inceput sa fie detectate in Europa si s-a produs o schimbare majora a virusului care s-ar dovedi semnificativa pe parcursul pandemiei.

Desi exista acum dovezi care sugereaza ca Covid-19 a ajuns in Europa inca din decembrie 2019, virusul a fost observat initial raspandindu-se in nordul Italiei in februarie 2020.

Probele prelevate de acolo pe 20 februarie au aratat ca virusul a suferit o mutatie a proteinei spike, care a crescut dramatic numarul de particule virale care au fost varsate de celulele infectate, in special in tractul respirator superior al pacientilor.

Cu toate acestea, o analiza recenta sugereaza ca aceasta varianta ar fi putut proveni si din China si circulase intr-o serie de provincii de acolo la sfarsitul lunii ianuarie 2020. S-a constatat chiar ca si-a facut drum spre Bavaria, Germania, la 28 ianuarie 2020, prin intermediul unei persoane care calatorea din Shanghai, sugerand ca a fost introdus in Europa de mai multe ori din China.

Mutatia pe care a luat-o virusul este cunoscuta sub numele de D614G si aceasta schimbare pare sa fi permis virusului sa se raspandeasca mai repede intre oameni, probabil pentru ca persoanele infectate au tusit si au expirat mai mult din virus.

D614G confera proteinei spike Covid-19 o structura mai „deschisa”, care ii imbunatateste capacitatea de a se lega de un alt receptor aflat pe suprafata celulelor umane numit ACE2. Abilitatea lui Covid-19 de a se lega la ACE2 era deja cunoscuta ca fiind unul dintre motivele pentru care a fost capabil sa inceapa infectarea oamenilor, in primul rand, dar aceasta noua mutatie i-a conferit o capacitate crescuta de a viza celulele umane.

De asemenea poti fi interesat de:

  • Cum ar putea muta Covid-19 in viitor
  • Ceilalti experti ingrijoratori ai coronavirusului
  • Cat de eficienta este o singura doza de vaccin

Cercetarile ulterioare au sugerat ca D614G a facut virusul mai infectios decat versiunea originala care a aparut din Wuhan si pare sa fi fost mai frecventa la persoanele mai tinere. Dar acest lucru a costat si un cost – mutatia ar fi putut lasa si virusul mai vulnerabil la anticorpi, ceea ce inseamna ca era mai putin capabil sa provoace reinfectii la persoanele care avusesera deja boala. Acest lucru a insemnat, de asemenea, ca poate fi combatuta folosind plasma convalescenta de la pacientii care si-au revenit deja.

In ciuda acestui fapt, varianta D614G a devenit rapid forma dominanta a virusului din intreaga lume.

Noua varianta britanica a Covid-19 are mai multe mutatii pe proteina spike care permite virusului sa se lege de celulele umane (Credit: Science Photo Library / Getty Images)

Virusul sarbatorilor

Apoi, pe masura ce blocajele s-au relaxat in Europa in timpul verii si calatoriile internationale au inceput sa creasca din nou, o alta noua varianta semnificativa a Covid-19 a aparut in Spania. Detectat pentru prima data in iunie 2020, s-a raspandit in toata Europa si pana in septembrie a reprezentat 50-70% din cazuri in Elvetia, Irlanda si Marea Britanie.

Numita 20A.EU1, sau mai frecvent „varianta spaniola”, aceasta versiune a Covid-19 a preluat o mutatie pe proteina sa de varf care a fost desemnata A222V. Dar mutatia nu are loc intr-o zona care se leaga de suprafata celulei, deci este putin probabil sa fi produs o infectivitate crescuta. In schimb, cercetatorii considera ca raspandirea sa rapida si prevalenta ridicata sunt mai accidentale – datorita efortului de calatorie care a avut loc in timpul verii, in timp ce oamenii se strangeau intr-o vacanta, in timp ce restrictiile erau usurate.

Evadatorul anticorpilor

In timp ce mutatiile A222V nu par sa fi condus la o schimbare dramatica a comportamentului virusului, o alta mutatie care a aparut in Scotia in martie 2020 a declansat cateva sunete de alarma. Aceasta mutatie – cunoscuta sub numele de N439K – a fost descoperita in aproximativ 500 de probe prelevate de la pacienti din Scotia, dar pana in iunie pare sa fi disparut in tara, posibil din cauza raspandirii reduse datorita restrictiilor stricte de blocare.

Mutatia proteinei varf Covid-19 pare ca nu numai ca si-a crescut capacitatea de a se lega de ACE2 pe celulele umane, dar si variantele care prezinta aceasta mutatie au aratat o anumita rezistenta la anticorpii luati de la pacientii care s-au recuperat de la virus. Acesta a ridicat ingrijorari cu privire la capacitatea virusului de a provoca reinfectari. Dar expertii spun ca nu pare sa provoace o crestere a severitatii bolii la pacienti. Un raport recent al Covid-19 Genomics UK Consortium (Cog UK) adauga „nu exista dovezi ca aceasta mutatie va permite virusului sa afecteze imunitatea declansata de vaccinuri”.

Milioane de nurci au fost sacrificate in Danemarca dupa ce s-a descoperit ca o varianta de Covid-19 trecea de la animale la oameni (Credit: Mads Claus Rasmussen / Getty Images)

O analiza a datelor de secventiere a virusului din intreaga lume sugereaza ca stergerile H69 / V70 au avut loc de mai multe ori in Covid-19. O mare parte din anul trecut s-a raspandit in liniste, apoi un grup de pacienti infectati cu virusul care purta o deletie H69 / V70 a aparut in Danemarca. Aceasta mutatie aparea intr-o versiune a virusului care era transmis de la nurca la ferme la oameni. In timp ce analiza a aratat ca virusul a mutat usor pentru a deveni mai infectios la animale, unele date timpurii au sugerat ca este, de asemenea, mai putin sensibil la anticorpii continuti in serul sanguin al pacientilor care s-au recuperat de la Covid-19.

Cu toate acestea, in august, stergerea H69 / V70 a inceput sa devina mult mai frecventa si a aparut in probe de virus alaturi de mutatia N439K.

Varianta britanica

Aceeasi stergere H69 / V70 este una dintre caracteristicile principale ale variantei „britanice” B117 cu raspandire rapida a Covid-19. Alaturi de aceasta modificare, B117 a acumulat alte 16 mutatii pe proteina sa de varf. “Multe dintre mutatiile care se vad in aceasta noua varianta sunt cele pe care nu le-am vazut cu adevarat inainte”, spune Gupta.

Printre acestea se numara o mutatie invecinata sitului de scindare a furinei pe proteina spike care s-a dovedit atat de importanta in capacitatea Covid-19 de a deveni o tulpina pandemica in primul rand. Aceasta mutatie, cunoscuta sub numele de P681H, a fost gasita si in alte variante din intreaga lume, inclusiv intr-o descendenta a virusului care a aparut in Nigeria in decembrie, numita B11207.

Diferenta fata de varianta britanica este ca aceasta poarta o alta mutatie importanta cunoscuta sub numele de N501Y, care apare intr-o regiune cheie pe care virusul o foloseste pentru a se lega de celule. Se crede ca ajuta virusul sa se lege mai strans de receptorul ACE2 din exteriorul celulelor.

Desi impactul exact al celorlalte mutatii individuale care au aparut in varianta britanica sunt inca de explorat pe deplin, atunci cand sunt combinate, acestea au condus virusul sa devina mai transmisibil intre oameni. Acest lucru se intampla probabil pentru ca cei infectati cu virusul produc mai multe particule infectioase decat cu variantele anterioare. Inseamna ca mai mult din virus este expulzat in picaturi mici de catre persoanele infectate atunci cand tuse, vorbesc si respira.

Oamenii de stiinta au estimat ca B117 se reproduce de doua ori mai repede decat tulpina care a aparut din Wuhan. Unii oficiali din domeniul sanatatii publice prezic acum ca B117 va deveni forma dominanta a Covid-19 in multe tari, inclusiv in SUA.

Exact cum a aparut varianta britanica inca nu este clar, desi nu se crede ca a acumulat atat de multe mutatii treptat. Aparitia lor brusca impreuna este un indiciu pentru unii cercetatori.

„Ipoteza de lucru este ca acest lucru s-a intamplat la un individ infectat cronic”, spune Gupta. Au existat cel putin doua cazuri de deletii H69 / V70 care au aparut alaturi de alte mutatii la pacientii care au fost bolnavi cronic cu Covid-19 – unul la o femeie in varsta din Moscova, Rusia si un barbat la Cambridge, Marea Britanie.

Ambii au primit tratament pentru cancer, despre care se crede ca a redus capacitatea sistemului lor imunitar de a lupta impotriva Covid-19. Deoarece pacientii au fost infectati atat de mult timp, virusul a avut timp sa se replice la niveluri ridicate in corpul lor si sa acumuleze mutatii. Cand pacientii au primit terapie cu anticorpi, au supravietuit acele versiuni ale virusului care au fost mai capabile sa scape sau sa depaseasca tratamentul.

Stirile despre varianta B117 care s-au raspandit rapid in Anglia au determinat multe tari sa-si inchida temporar granitele, ducand la amanari lungi (Credit: William Edwards / Getty Images)

„Nu stim unde s-ar fi putut intampla acest lucru inca cu B117, dar in cazul infectiilor pe termen lung, virusul are sansa de a combate putin presiunea genetica a unui tratament”, adauga Gupta.

Datele recente privind mortalitatea publicate in Marea Britanie par sa sugereze ca varianta B117 este cu pana la 30% mai mortala decat versiunile anterioare ale virusului, dar acest lucru nu a fost inca confirmat in studii stiintifice evaluate de colegi. Chiar si asa, Gupta nu crede ca B117 va pune o problema pentru vaccinurile actuale lansate in intreaga lume. Un studiu recent a aratat ca anticorpii produsi de participantii la studiul vaccinului Pfizer par sa actioneze impotriva acestei variante, in timp ce rezultatele studiului clinic al vaccinului Novavax sugereaza ca este aproape la fel de eficient impotriva B117 ca si impotriva tulpinii originale.

„Dar acesta este un semn de avertizare ca trebuie sa nu fim multumiti”, spune Gupta. Exista deja semne ca ar putea recolta noi mutatii care ar putea ajuta la evitarea anticorpilor.

Varianta sud-africana

La scurt timp dupa ce au aparut stirile despre varianta B117, oamenii de stiinta din Africa de Sud au dezvaluit ca si ei au identificat un alt virus mutat Covid-19 raspandit in propria tara.

„In urma primului val de SARS-CoV-2, am observat reaparitia rapida a infectiilor in doua regiuni din Africa de Sud – provinciile Cape Eastern si Western”, spune Carolyn Williamson, sefa diviziei de virologie de la Universitatea Cape Town. Ea si colegii ei si-au intensificat secventierea virusilor din districtul Nelson Mandela Bay si Garden Route din aceste doua zone si au descoperit ca o noua varianta a aparut la mijlocul lunii octombrie si a ajuns sa domine rapid in aceste doua regiuni pana la sfarsitul lunii noiembrie. Pana in decembrie, varianta – numita 501Y.V2 sau B1351 – s-a raspandit in alte zone din Africa de Sud si a fost detectata si in vecinatatea Zambiei. De atunci a fost gasit in cel putin alte 20 de tari in calatori si a prezentat semne de raspandire locala si in unele.

Un studiu recent a aratat ca varianta sud-africana este capabila sa scape de anticorpi din plasma sanguina a pacientilor care au prins Covid-19 in timpul primului val de pandemie. Desi acest lucru ar putea fi vazut ca un semn ingrijorator ca vaccinurile actuale Covid-19 pot fi mai putin eficiente impotriva acestei variante, este important sa ne amintim ca anticorpii formeaza doar o parte a raspunsului sistemului imunitar la virus. Alte tipuri de imunitate, cum ar fi cea oferita de celulele T, ar putea fi inca eficiente, desi aceasta trebuie inca testata.

Williamson si colegii ei au descoperit ca aceasta versiune a virusului Covid-19 poarta opt mutatii distinctive in proteina spike, inclusiv trei despre care se crede ca au contribuit la transmisibilitatea sa mai mare.

„Nu stim cum a aparut aceasta varianta”, spune Williamson. Dar ea speculeaza ca s-ar putea sa fi aparut si la cineva cu o infectie de lunga durata. De obicei, SARS-CoV-2 este o infectie acuta si eliminata rapid … la unele persoane poate exista o replicare continua care sa permita evolutia virala.

Printre mutatiile detectate de Williamson si echipa ei a fost mutatia N501Y observata si in varianta britanica B117. O alta mutatie – K417N – a fost sugerata sa se combine cu N501Y pentru a creste puterea cu care virusul se poate lega de receptorul ACE2 de pe celulele umane, dar alte lucrari de modelare pe computer au sugerat ca K417N poate contracara legarea crescuta observata in N501Y.

In prezent, nu exista nicio indicatie ca ar provoca boli mai grave, dar pare sa se raspandeasca mai rapid decat formele anterioare ale virusului. „Un virus care este mai transmisibil si mai putin patogen este mai probabil sa supravietuiasca”, spune Williamson. Acest lucru se datoreaza faptului ca, daca un virus isi ucide gazda prea repede, nu va avea timp sa se replice la fel de mult si sa se raspandeasca la alte persoane.

Noua varianta raspandita in jurul Braziliei a dat semne ca poate reinfecta persoanele care au avut deja virusul (Credit: Mauro Pimentel / Getty Images)

Studiile au sugerat, totusi, ca mutatia K417N poate reduce sensibilitatea virusului la anticorpii umani. O a treia mutatie numita E484K pare, de asemenea, sa reduca vulnerabilitatea virusului la anticorpi. Un studiu sugereaza ca modificarile site-ului E484 in proteina spike pot produce o reducere de 10 ori a capacitatii unor anticorpi de a o neutraliza. Mai recent, cercetatorii au observat mutatia E484K in unele esantioane ale variantei B117 din sud-vestul Angliei, ridicandu-si ingrijorarea ca si ea ar putea prelua capacitatea de a se sustrage unor aspecte ale imunitatii daca se raspandeste.

Rezultatele unui mic studiu al vaccinului Novavax impotriva Covid-19 sugereaza ca este mai putin eficient impotriva variantei sud-africane decat impotriva variantelor originale si britanice ale virusului. Anticorpii produsi de vaccinul Pfizer s-au dovedit a fi putin mai eficienti impotriva variantei sud-africane, in timp ce vaccinul Oxford / Astrazenica ofera o protectie minima impotriva Covid-19 usor-moderat la adultii tineri infectati cu varianta sud-africana.

Dar daca varianta sud-africana va fi, de asemenea, mai putin vulnerabila la alte tipuri de imunitate, cum ar fi cele furnizate de celulele T, nu este inca clar. ( Cititi mai multe despre importanta imunitatii celulelor T. ) Exista, de asemenea, cateva rezultate incurajatoare care sugereaza ca cei care au fost infectati anterior de o forma anterioara virusul si care au imunitatea crescuta printr-o vaccinare ar putea fi rezistenti la varianta sud-africana, dar acest lucru a fost demonstrat doar in testele pe probe de anticorpi de la pacienti, mai degraba decat in ​​lumea reala.

Varianta braziliana

Mutatia E484K se dovedeste a fi importanta intr-o alta varianta care se raspandeste acum in intreaga lume. Varianta P1 contine 20 de mutatii unice, inclusiv modificarea E484K gasita in varianta sud-africana. Se pare ca a aparut pentru prima data in orasul Manaus, statul Amazonas, in nordul Braziliei, care a fost afectat in mod deosebit de pandemie. Varianta a fost detectata si la patru calatori care au zburat din nordul Braziliei in Japonia la 2 ianuarie anul acesta.

Aceasta versiune a virusului poarta, de asemenea, mutatia N501Y alaturi de modificarea E484K si una numita K417T. Desi consecintele exacte ale acestor mutatii sunt inca cercetate de oamenii de stiinta, tulpina a fost desemnata ca „Varianta de ingrijorare” de catre oficialii din domeniul sanatatii la nivel mondial si spun ca este probabil ca niveluri similare de anticorpi sa scape cu varianta B1351 din Africa de Sud . 

Aparitia variantei braziliene P1 ridica ingrijorarea ca virusul ar putea dezvolta o inclinatie crescuta pentru reinfectarea persoanelor, potrivit Centrului SUA pentru Control si Prevenire a Bolilor. Pana in prima saptamana din martie 2021, P1 a fost detectat in 25 de tari, inclusiv SUA, Marea Britanie, Italia si Belgia.

O alta varianta braziliana, denumita P2, a fost gasita la doua persoane care au prins Covid-19 la cateva luni distanta. Cu toate acestea, aceasta varianta poarta mutatia E484K, dar ii lipsesc celelalte doua care sunt preocupate de oamenii de stiinta despre P1.

In timp ce mutatiile E484K au ridicat ingrijorarea ca virusul ar putea evolua in moduri care ii permit sa se sustraga partilor sistemului imunitar, oamenii de stiinta din consortiul Cog-UK au spus ca nu exista inca dovezi care sa sugereze ca acesta afecteaza eficacitatea vaccinuri. Cercetarile care au replicat unele dintre mutatiile gasite pe P1 in virusuri in laborator, totusi, indica faptul ca ar putea conferi virusului capacitatea de a se sustrage imunitatii induse de vaccin.

Dar, pe masura ce Covid-19 continua sa mute, multi virologi cauta modalitati prin care sa-i ajute sa depaseasca virusul. Michael Worobey, biolog evolutiv viral la Universitatea din Arizona, si echipa sa dezvolta un test de „avertizare timpurie” care ar putea ajuta la detectarea noilor variante potential ingrijoratoare ale Covid-19 pe masura ce incep sa se raspandeasca. ( Cititi mai multe despre modul in care Covid-19 ar putea muta in viitor .)

„Avem deja informatii bune din studiile de laborator despre care modificarile aminoacizilor sunt probabil cele mai ingrijoratoare”, spune el. „Deci, putem folosi acest lucru pentru a-i prinde din timp, speram”. Acest lucru ar trebui sa ajute oficialii din domeniul sanatatii publice si producatorii de vaccinuri sa fie mai pregatiti atunci cand virusul sufera urmatoarea schimbare majora.

* Acest articol a fost actualizat la 29 ianuarie 2021 pentru a include rezultatele studiului vaccinului Novavax si din nou la 2 februarie 2021 pentru a adauga detalii despre un studiu privind eficacitatea vaccinului Pfizer impotriva variantei din Africa de Sud. O noua actualizare a fost adaugata la 9 februarie 2021 pentru a include detalii despre mutatia E484K gasita in probele B117 din Marea Britanie si detalii despre eficacitatea vaccinului Oxford / Astrazenica pe varianta sud-africana.

–

Alaturati-va unui milion de fani Viitor placandu-ne pe  Facebook sau urmati-ne pe  Twitter  sau  Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Lista esentiala”. O selectie selectata de povesti de la  BBC Future ,  Culture ,  Worklife si  Travel , livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.

ARTICOLE SIMILAREDE LA ACELAȘI AUTOR