Naučnici: Nova mutacija koronavirusa i o čemu zapravo treba da brinete

Nakon BBC objave, ovih dana novine i mreže se pune pričama o "novom koronavirusu u Britaniji koji se čak 70 odsto brže širi".

Šta su činjenice?

1. Mediji vole senzacije, ali treba zagrebati ispod površine.

2. Ovo nije novi virus, virusi inače mutiraju i postoje kao populacija.

3. Postoji direktna veza između smanjivanja broja zaraženih i manjeg broja mutacija.

4. Vakcine će i dalje biti efikasne protiv ovog soja virusa. Treba da brinemo o nečemu drugom.

1. Mediji vole senzacije, ali evo šta (zapravo) mutacija virusa znači

Do danas je registrovano preko 12.000 mutacija* koronavirusa (SARS-CoV-2). Pre par meseci novine su bile pune naslova o D614G mutaciji i priča o tome kako “dolazi kraj sveta”, jer je virus mutirao, konstatuje se u tekstu na portalu medium.com. Naučnici su potom proučili ovaj “mutant” i pokazali da organizam stvara isti imuni odgovor kao kod prvobitnog soja virusa.

SARS-Cov-2 virus ima genom od oko 30.000 “slova” tj. baza u okviru svoje viralne RNK. Enzim kojim se kopira pravi otprilike jednu grešku na svakih ~100,000 baza koje iskopira. Znači jedna greška na svake tri kopije virusa. Prosečna zaražena osoba proizvede oko sto milijardi kopija virusa**; ovo znači preko milion kopija koje će ukupno među sobom imati bar po jednu grešku, mutaciju, na svakom mogućem mestu u genomu.

Na sreću, većina dotičnih kopija neće daleko stići. Neki virusi sa greškama u kopiranju će se zaglaviti u sluzi, neke će uništiti imuni sistem. Veliki broj biće izbačen u okolinu kroz kašljanje i disanje, ali neće uspeti da zarazi novu osobu. Samo nekoliko hiljada od tih stotina milijardi kopija uspe da stigne do sledeće osobe i proizvede zarazu.

Ali kada se to desi, sledi trka: različiti mutanti virusa se takmiče sa imunim sistemom novozaražene osobe, a paralelno sa time takođe ulaze i u međusobno takmičenje. Ako promena u genomu, tj. mutacija, dovodi do lakšeg ulaska u ćelije, lakšeg prenosa, i većeg broja proizvedenih kopija — ta mutacija pobeđuje u trci sa svojim “rođacima”.

Cilj koji virus ima u ovoj trci je proizvesti što više kopija i što više se raširiti. U korist ovog cilja, prirodna selekcija bira viruse koji se najbolje razmnožavaju, najbolje prenose, i najbolje izbegavaju imuni sistem.

Dugoročno, ovo ima i prednost sa naše (ljudske) tačke gledišta: jako bolesni ljudi teže da ostanu kod kuće (ili u bolnici) i manje prenose virus. Otud selekcija u većini slučajeva polako čini nove viruse više zaraznim ali manje opasnim kroz vreme. Ali kratkoročno, ovo može da nam napravi probleme.

2. Virusi mutiraju. Svi organizmi mutiraju.

Mutacija zvuči strašno, ali promena u par “slova” genoma virusa koja se stvara mutacijom ne stvara i “novi virus” onako kako razmišljamo kada govorimo o virusu gripa. U genetici postoji nešto što se zove “selektivni pritisak” koji tera viruse da mutiraju i prilagode se sredini — kako se virus širi i cirkuliše, tako postaje bolji u širenju (ovome doprinosi i ponašanje ljudi). Zbog toga danas čitamo da se “širi brže od poznatog koronavirusa”.

Brže širenje ne znači da virus neophodno proizvodi i jače simptome. Opasnost i brzina širenja se mogu menjati nezavisno.

Virusi postoje kao populacija***— u svakom trenutku imamo nekoliko sojeva koronavirusa koji postoje istovremeno, u različitim razmerama. Kada se sekvencira genom virusa iz populacije, imaćemo dominantan soj i više drugih sojeva (mutanta) istog virusa. Svi RNK virusi postoje kao mix populacija (quasi species) to je poznatno od 70-ih godina na ovamo. Da uzmemo kao primer da postoji više sojeva u cirkulaciji i nazovemo ih: A, B, C…N. Iz prakse znamo da su svi prisutni u različitom broju — na primer:1A + 2B + 5C… + xN.

Kada sekvencirate uzorke iz pacijenata, videćete onaj soj koji je najprisutniji u populaciji u jednom momentu, u ovom slučaju 5C.

Kako vreme odmiče, ljudska populacija cirkuliše, virus menja domaćine (veći broj ljudi se zaražava), tako mutira i prisutni mix virusa se menja, pa će sledeći primer biti: 4A + 1B + 2C…+9N. Sekvenciranje će opet pokazati najzastupljeniji soj u populaciji, u ovom primeru 9N (ako pogledamo gornji grafikon vidimo da jedan soj uzima primat u sekvenciranim uzorcima kroz vreme). To nije ništa čudno, stalno se dešava kod RNK virusa, dešavalo se i kod MERS-a.
Upoznajte novog “mutanta”: B.1.1.7

Naučna imena su često naporna; ali imaju svoj smisao****. Novi mutant o kome se trenutno razgovara se zove “B.1.1.7,” što je način da se prati podela sojeva kroz vreme. U ranim danima razvoja virusa, razdvojile su se linije A i B; linija A je bliža početnim virusima iz šišmiša i pangolina, dok je linija B brzo naletela na par važnih mutacija koje su pomogle u daljem širenju kroz ljudsku populaciju. Od ove tačke, dalja razdvajanja osnovnih sojeva idu kao grananje porodičnog stabla. Recimo, ako istu logiku primenimo na ljude po očinskoj liniji, moje ime bi bilo Petar.Jovan.Miloš — svaki korak predstavlja odvajanje od prethodnog koraka. B.1.1.7 je sedma linija koja se odvojila od prve linije koja se odvojila od prve linije koja se odvojila od početnog B soja virusa. (Konkretni parametri su dati u referenci ****)

Šta ove mutacije znače za širenje virusa?

Većina promena povećava sposobnost virusa da se veže za ljudske ćelije i da uđe u njih. Ovo povećava infektivnost; trenutne najbolje procene su da se novi soj širi oko 50–60 procenata brže. Svakako je jasno da novi mutant preuzima dominaciju u infekciji gde god se pojavi — što znači da “pobeđuje u takmičenju” sa drugim sojevima.

Čitaoci prethodnog teksta o strukturi proteina znaju da je struktura kritična za funkciju proteina, kao i da struktura zavisi od sekvence (sekvence amino-kiselina u lancu proteina, koja zavisi od sekvence baza u RNK). Promena u sekvenci vodi u promene u strukturi, što dovodi do promene u funkciji. U ovom konkretnom slučaju, posebno važna mutacija je ΔH69/ΔV70, koja označava gubitak (brisanje) dve amino-kiseline iz proteinskog lanca*****. Ove amino-kiseline specifično nisu identične između različitih familija ljudskih koronavirusa. Ali ono što jeste očuvano je opšti oblik te strukture. Efektivno, zamislite da postoji luk koji viri iz proteina na tom mestu, i koji je sada postao znatno kraći.

Činjenica da stvaranje nove “strukturalne platforme,” od koje mogu da se dese dalje promene koje bi značajno promenile izgled cele spoljne strane “šiljka” stvara razlog za zabrinutost.

Ovo ne negira imunitet iz vakcina, ali može da smanji njihovu efikasnost, pogotovo ako se nakupi još dodatnih mutacija.

Zato je važno razumeti da postoji direktna veza između smanjivanja broja zaraženih i manjeg broja mutacija.

Kako mutacija virusa pokazuje da je “imuniteta krda” problematična taktika?

Pokušavamo da u ovakvim tekstovima izbegnemo korišćenje ružnih reči, ali nekada to može da pomogne da se razume ozbiljnost problema. U toku razgovora među grupom naučnika i lekara o posledicama strukturalnih promena opisanih iznad, jedan kolega iz Nemačke koji ima jako duboko razumevanje ove teme je rekao: “Još jedan razlog zašto je imunitet krda stečen prirodnim putem totalno sranje.” I taj njegov komentar je JAKO važno razumeti, naročito za ovu priču.
Ako vakcinišete nekoga, ta osoba stvara imunitet bez prilike da se u njoj virus replikuje i evoluira. Otud, ako se virus drži pod kontrolom, ako je broj zaraženih mali, i ako se tako dočeka vakcina i proizvede širok imunitet — virus nema mnogo šanse da evoluira (mutira). Čak i posle vakcinacije, kada imamo manji broj nezaštićenih i ako virus nastavi da cirkuliše, on ima manje prilika da skupi nove mutacije.

Ovo je kod mnogih virusa dvosekla oštrica. Mada ima manje mutacija, selektivni pritisak je veći (svaka promena, bez obzira koliko mala, koja omogućava da se zaobiđe imunitet od vakcine — postaje visoko selektivna).

Ali u slučaju koronavirusa, koji vrlo sporo mutiraju u poređenju sa drugim, ograničavanje brzine evolucije je vrlo efektivna strategija. Manje zaraženih, manje kopija virusa, manje mutacija, manja šansa da virus “pobegne” i postane novi (ili veći) problem.

U našoj situaciji, međutim, imamo široko širenje virusa sa masama obolelih. Ako se ovom novom soju dopusti da se raširi, i ako mu se da dovoljan broj inficiranih da nastavi sa evolucijom i proizvodnjom novih pod-sojeva, samo je pitanje vremena pre nego što ćemo dobiti nove mutante koji izbegavaju prethodni imunitet (i onaj od vakcina, ali i onaj od prethodnih infekcija). Što znači da cela priča počinje od kvadratne nule.

Mere ograničenja infekcije nisu tu samo zato da bi se izbegle smrti. Epidemiologija je multifaktorna oblast, koja pokušava da ograniči i današnje i buduće dejstvo virusa.

3. Postojeće vakcine su efikasne i protiv ove verzije virusa

Vakcine stvaraju imunitet koji se zasniva na stvaranju repertoara antitela (poliklonalna antitela). Ovo znači da će antitela koja stvorimo moći da prepoznaju i da se vezuju za više delova proteina virusa, tako da pojedinačne mutacije u većini slučajeva nisu preterano bitne.

Ono što predstavlja problem je postepeno nakupljanje sve više i više mutacija, što je proces kod koga virus počne da izbegava sve veći i veći broj iz postojećeg repertoara. Kroz taj proces, efikasnost prethodnog imuniteta i efikasnost vakcine polako opadaju kroz vreme. Koliko dugo treba da ovo postane značajno zavisi od broja nakupljenih novih mutacija u datom periodu vremena, što opet zavisi od širine raspostranjenosti virusa.

Da li imamo razloga da budemo zabrinuti?

Za sada, ne — kao što smo već napomenuli, do sada je koronavirus prošao kroz 12.000 mutacija i stotine sojeva. Ali, proces promena je počeo da prilazi opasnom nivou, i ovo podvlači važnost sprečavanja širenja. Svaka zaražena osoba nije samo problem zato što postoji rizik invaliditeta ili smrti, već i zato što može postati izvor novog mutanta koji je u stanju da zarazi prethodno imune osobe.

U Velikoj Britaniji, ovaj mutant soj postoji od avgusta, ali se u zadnjih nekoliko nedelja situacija izmenila što u virusnoj populaciji, što u promeni ljudskog ponašanja (Velika Britanija je imala poprilično opuštene mere — bilo je više kontakata), što je dovelo da sada ova verzija postane primarna.

4. O čemu treba, a o čemu ne treba brinuti?

Ne vredi se sekirati oko “mutant virusa”. Mutanti se stalno pojavljuju, pojavljivaće se, i širiće se.

Treba da brinete o svom ponašanju tokom praznika (i posle njih) i izbegavanju okupljanja i druženja. Jer, što manje ljudi dobije koronavirus, manji je broj mutacija i manje su šanse da one odu van dometa vakcine.

Treba biti veoma zabrinut za popuštanje mera dok ljudi umiru, medicinari padaju s nogu i zaražavaju se. Čitava Evropa zateže mere, dok mi biramo u koju ćemo kafanu i šta ćemo obući u najluđoj noći na Kopaoniku!?

Nosite maske, perite ruke, držite distancu od ljudi i izbegavajte okupljanja (to važi i za novogodišnje proslave). Ovo je način da pomognete da koronavirus ima što manje mutiranih verzija, i da se ova noćna mora utoliko pre privede kraju.

(Preuzeto iz publikacije "Nauka u Srbiji")