Jednoręki bandyta. Jak mutuje koronawirus

Gdyby zebrać strzępki informacji (w tym fake newsów) z ostatnich dni, to wyszłoby nam coś takiego: "znowu nowy wariant", "lambda ucieka od szczepionki", "mutujące wirusy uczą się, jak nas pokonać". Ile w tym wszystkim jest prawdy? Czy to możliwe, że kolejne warianty koronawirusa coraz lepiej "uczą się" naszych układów odpornościowych i naszych szczepień? I w ogóle - dlaczego one się na nas "uwzięły" i cały czas mutują?

Weźmy głęboki oddech i odpowiedzmy po kolei na te wszystkie pytania.

JEDNORĘKI BANDYTA KONTRA LUDZKOŚĆ

Wirus SARS-CoV-2 pojawił się w populacji ludzkiej wskutek przeskoku z rezerwuaru zwierzęcego [1]. Ale kiedy już znalazł w nas swojego gospodarza, nie musiał oczywiście uciekać się do używania zwierzęcego nosiciela za każdym razem, gdy dokonywał jakiejś zmiany w swoim genotypie (czyli za każdym razem kiedy mutował) [1].

Wręcz przeciwnie.

Wirusy nie są zbyt przywiązane do swojego genotypu [2]. Przypominają raczej biologiczne maszyny do jednorękiego bandyty, tylko że zamiast walców z symbolami mają nukleotydy, czyli symbole budujące ich kod genetyczny. Za każdym razem, gdy dochodzi do "losowania", wirus mutuje, a nukleotydy wchodzące w skład jego RNA zmieniają się. Różnica polega jednak na tym, że maszyna do jednorękiego bandyty wyposażona jest w kilka walców, a koronawirus ma takich "walców" niemal 30 tysięcy [3].

Kiedy dochodzi do kolejnego "pociągnięcia dźwignią", symbole w maszynie się zmieniają. Kierunek tych zmian w mutującym kodzie genetycznym jest – podobnie jak w przypadku jednorękiego bandyty – losowy.

To znaczy, że wirus nie "dąży" do żadnego konkretnego celu lub do jakiejś cechy [1, 2, 3]. Co więcej, zdecydowana większość tych mutacji, czyli zmian w układzie "walców" jest bezsensowna i nie przynosi patogenowi żadnych korzyści – dokładnie tak samo, jak w automatach do gry.

Ale od czasu do czasu zdarzy się, że ten losowy układ symboli ma jakiś sens i wtedy właśnie dochodzi do wykształcenia jakiejś cechy (np. do zwiększenia łatwości przenoszenia się z człowieka na człowieka) [1, 2, 3].

To oznacza, że absolutną nieprawdą jest, jakoby wirus zetknąwszy się ze szczepionką "uczył się jej" lub "kombinował, jak ją pokonać". Wirusy tak nie działają. One po prostu krążą w populacji i mutują w sposób losowy.

Losowe zmiany w kodzie genetycznym zachodzą cały czas - u wszystkich organizmów żywych, w tym u ludzi. Część z nich nie ma żadnego wpływu na nasze funkcjonowanie, część kończy się dla nas fatalnie, a część działa na naszą korzyść.

Są też takie mutacje, które trudno jednoznacznie ocenić.

Na przykład osoby będące nosicielami anemii sierpowatej są bardziej odporne na malarię, ale ich dzieci mają duże ryzyko rozwoju poważnej choroby [4, 5].

Powstanie mutacji w genotypie nie wynika z czyjegoś "wyboru" czy "dążenia" w jakimś kierunku. Przeciwnie - to ruletka, w której nigdy nie wiesz, jaki będzie wynik.

 No tak, ale mutacje w genach wirusów zachodzą znacznie szybciej i częściej, niż w naszym DNA. Dlaczego?

JAK POWSTAJE MUTANT

Przyczyn jest tutaj kilka, ale skupmy się na dwóch najważniejszych. Po pierwsze, u wielokomórkowych organizmów takich jak ludzie, geny są ściśle chronione. Zostały schowane w dobrze strzeżonym jądrze komórkowym, do którego dostęp jest bardzo ograniczony. Można to porównać do sejfu ukrytego w pokoju zamykanym na klucz. Zupełnie inaczej jest u bakterii, które "noszą" swoje geny wrzucone byle jak w podręcznej "torebce" oraz u wirusów, które są tak proste, że nie uznaje się ich nawet w pełni za organizmy żywe. Wirusy noszą swoje geny niemal na wierzchu - schowane jedynie luzem pod płaszczem.

 Geny ukryte w "sejfie" narażone są na znacznie mniejszy wpływ czynników zewnętrznych, a co za tym idzie - zachodzi w nich mniej mutacji. Są dobrze pilnowane, dlatego szansa na to, że zajdzie w nich jakaś losowa zmiana, jest znacznie mniejsza, niż w przypadku "niefrasobliwych" wirusów.

Jest też druga kwestia. Namnażanie lub rozmnażanie się. Żeby mutacja utrwaliła się w danej populacji, musi po pierwsze w ogóle zajść, a po drugie - nie zabić swojego gospodarza. A po trzecie i najważniejsze - musi zostać przekazana osobnikowi potomnemu. Im krótszy jest czas potrzebny na powstanie kolejnych pokoleń, tym więcej mutacji zajdzie i utrwali się w czasie.

Żeby uświadomić sobie, jak wielką przewagę w tej kwestii mają względem nas mikroorganizmy, przyjrzyjmy się pewnym szacunkom. Przeciętna bakteria rozmnaża się w takim tempie, że w ciągu roku mija dla niej ponad 2 060 pokoleń [6]. Dla porównania – dla ludzi od czasów Chrystusa minęło około 80 pokoleń. Łatwo obliczyć, że dla przeciętnych bakterii 80 pokoleń mija w około 14 dni. Innymi słowy, mikroorganizmy te zaliczyły swoje "czasy Chrystusa" jakieś dwa tygodnie temu. Takie tempo namnażania to duży potencjał dla powstawania i utrwalania się nowych mutacji. A mówimy tu o bakteriach, które – choć proste – są jednak organizmami komórkowymi.

Sprawa jest jeszcze prostsza i jeszcze szybsza przy wirusach.

Całą robotę z namnażaniem odwalają za nie komórki gospodarza, który został zainfekowany.

 WARIANT PERUWIAŃSKI

Nietrudno więc zrozumieć, dlaczego wciąż powstają nowe szczepy koronawirusa, takie jak wariant lambda. No właśnie – tylko dlaczego zaczyna być o nim głośno właśnie teraz i czy jest w nim coś szczególnego, czym powinniśmy się martwić?

Koronawirus w wariancie lambda, znany również jako szczep C.37 został po raz pierwszy wykryty u pacjentów w Peru [7], dlatego część źródeł określa go potocznie jako "wariant andyjski" lub "wariant peruwiański". Wbrew pozorom, nie jest to patogen, który pojawił się niedawno. Pierwsze testy potwierdzające istnienie lambdy pochodzą z grudnia 2020 r[7]. Dlaczego więc słyszymy o nim dopiero teraz i czemu wydaje się być nowym zagrożeniem?

 Z dwóch powodów.

Światowa Organizacja Zdrowia dzieli warianty wirusa na VOI (warianty wymagające zainteresowania) oraz VOC (warianty budzące zaniepokojenie) [7]. Po tych drugich należy się spodziewać większego zagrożenia. To do nich należy znany nam już – niestety - wariant delta. A poza nim również:

Warianty koronawirusa w grupie VOC – Variants of Concern:

Źródło: WHO (2021). Tracking SARS-CoV-2 variants. https://www.who.int/en/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants/, stan na: 8.07.2021.

 Z kolei wariant lambda należy obecnie do grupy VOI – Variants of Interest, w której znajdują się również:

Źródło: WHO (2021). Tracking SARS-CoV-2 variants. https://www.who.int/en/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants/, stan na: 8.07.2021.

 Włączenie wirusa lambda do grupy wariantów wymagających zainteresowania wynikało przede wszystkim z tego, że szczep ten zaczął być coraz częściej wykrywany. Najpierw występował głównie endemicznie - w krajach Ameryki Południowej, w których stanowił przyczynę nawet 81 proc. potwierdzonych zachorowań [8].

 A potem ruszył w świat. Potwierdzono go już w 29 krajach, w tum 25 czerwca – w Wielkiej Brytanii [9].

I to jest właśnie drugi powód tego, że o wariancie lambda zrobiło się głośniej w Polsce. Dotychczasowe doświadczenia z pandemii pokazują, że potwierdzenie danego szczepu w Wielkiej Brytanii oznacza niemal pewne pojawienie się tegoż patogenu w Polsce, i to niedługo.

JAK GROŹNY JEST WARIANT LAMBDA?

 Aby to ocenić, trzeba wziąć pod uwagę:

• transmisyjność, czyli jak łatwo wirus przenosi się z jednego człowieka na drugiego

• podatność na dostępne środki terapeutyczne lub profilaktyczne (takie jak szczepienia)

• wirulencję, czyli zjadliwość, ciężkość przebiegu, ryzyko hospitalizacji pacjenta [7].

 Analiza kodu genetycznego lambdy, w tym przede wszystkim jego mutacji sugeruje, że nowy wariant patogenu może cechować się wyższą transmisyjnością, niż jego pierwowzór. Innymi słowy, lambda prawdopodobnie łatwiej i szybciej przenosi się z człowieka na człowieka, niż koronawirusy, które były jego "prototypami".

Ze wstępnych analiz wynika, że łatwiejszą transmisyjność zapewnia patogenowi co najmniej siedem mutacji, w tym ta nazwana F490S, która dotyczy domeny wiążącej receptor (RBD – receptor-binding domain). Można ją porównać do specjalnej wypustki, która ułatwia wirusowi przyssanie do komórki gospodarza [10].

 PODATNOŚĆ "LAMBDY" NA SZCZEPIONKI

Pierwsze prace badawcze analizujące genom lambdy sugerowały, że mutacje obecne w nowym wariancie mogą wiązać się z jego zdolnością do unikania przeciwciał wytworzonych przez układ odpornościowy w odpowiedzi na szczepienie [10]. Innymi słowy – że wirus lambda mógłby umieć uciekać przed odpornością poszczepionkową. Jednak badania analizujące nie tylko potencjalne skutki mutacji, ale też faktyczne działanie szczepionek "w akcji" nie potwierdziły tych obaw. Z tak zwanego preprintu (publikacji naukowej będącej jeszcze w trakcie recenzji), opublikowanego 3 lipca w bioRxiv wynika, że szczepionki mRNA (czyli na przykład, Pfizer, Moderna) powodują wytworzenie przeciwciał, które skutecznie neutralizują patogen [11].

Opublikowano wprawdzie również preprint, który sugeruje, że wariant lambda może skutecznie "uciekać" od przeciwciał wytworzonych po szczepieniu, ale tylko po podaniu szczepionki CoronaVac – nieużywanego u nas preparatu, który jest stosowany w niektórych krajach azjatyckich [12]. Na chwilę obecną brak jest publikacji dotyczących podatności lambdy na przeciwciała wytworzone po podaniu szczepionek wektorowych (takich, jak AstraZeneca czy Johnson&Johnson).

Żadne z dotychczasowych badań nie dostarczyły jakichkolwiek dowodów na to, by wariant lambda był bardziej zjadliwy od wcześniejszych odmian lub – by infekcja wywołana tym szczepem wiązała się z cięższym przebiegiem choroby albo wzrostem ryzyka hospitalizacji [8]. To oznacza, że na chwilę obecną nie mamy żadnych powodów, by obawiać się cięższego przebiegu zachorowania przy zarażeniu się omawianym wariantem.

ZMNIEJSZYĆ TRANSMISJĘ

I w tym właśnie miejscu powinniśmy wyciągnąć najważniejsze wnioski. Tak, wszystko wskazuje na to, że szczepionki nadal skutecznie chronią przed kolejnymi wariantami koronawirusa. Ale czy tak pozostanie? Zamiast odpowiadać na to pytanie, lepiej po prostu nie dopuścić do rozwoju pandemii i do wzrostu transmisyjności wirusa.

Wiemy już, że wirus się nie "uczy" - mutuje tak losowo, jak ruletka "wybiera" zwycięskie cyfry. Co zrobić, żeby nie być zależnym od tej loterii, w której można stracić życie? Odpowiedź jest do znudzenia prosta i oczywista, ale - no cóż - taka właśnie jest: Konieczne jest jak najszybsze wyszczepienie jak największej liczby ludzi na całym świecie. Bez tego koronawirus będzie nadal przeskakiwał z jednego podatnego organizmu na drugi i będzie dokonywał mutacji, które w pewnym momencie mogą się okazać bardzo niebezpieczne.

Wirusy próbują mutować cały czas. Ale nie potrafią funkcjonować bez organizmu gospodarza, dlatego – aby mutować – muszą przechodzić z jednego podatnego osobnika na innego. Im więcej będzie tych transmisji, tym szybciej będą się pojawiały kolejne mutacje. Im mniej - tym wolniej.

Jak napisali [11] autorzy przytoczonych badań, potwierdzających skuteczność szczepień mRNA przeciwko wariantowi lambda:

nasze odkrycia podkreślają znaczenie powszechnego stosowania szczepień, które ochronią przed zachorowaniem, zmniejszą rozprzestrzenianie się wirusa i spowolnią pojawianie się nowych wariantów