SARS-CoV-2 частици (в оранжево), изолирани от човек с covid-19.
„За щастие“ не е израз, който често се появява във връзка с пандемията от коронавирус, но в едно отношение може да се използва. През деветте месеца откакто вирусът, причиняващ covid-19, циркулира широко по целия свят, той изобщо не е мутирал.
„Имаме щастието вирусът да не мутира бързо“, казва Судхир Кумар от университета Темпъл в Пенсилвания. Бързо мутиращият вирус може да еволюира в различни, вероятно по-вирулентни щамове. „Така че е добре да има слабо разнообразие“ сред вирусите, които в момента циркулират, казва той.
Това обаче може да е спокойствие преди буря.
Неотдавнашен анализ на повече от 18 000 генома на новия коронавирус, официално наречен SARS-CoV-2, събрани от цял свят, установи много ниски нива на генетично разнообразие сред тях. Проучването, ръководено от Моргане Роланд от Армейския научноизследователски институт „Уолтър Рийд“ в Мериленд, заключава че тези вируси са толкова сходни, че една ваксина би трябвало да предпазва от всичките им разновидности.
Има три основни причини за това.
Първо, въпреки че SARS-CoV-2 е РНК вирус, който обикновено притежава най-бързата скорост на мутациите от всеки биологичен обект, коронавирусите се променят относително бавно, тъй като техният механизъм за копиране на геном има коректорска функция.
Второ, когато се появят мутации, почти всички те са биологично вредни или неутрални за вируса и затова не се запазват.
И трето, вирусът не е необходимо да еволюира, за да бъде успешен. Или поне засега все още не е.
Това е, което кара някои вирусолози да се изнервят, докато преминаваме към следващата фаза на пандемията. Като правило еволюционната адаптацията се случва поради „селекционен натиск“, който се проявява когато средата на организма се променя, за да благоприятства определени варианти пред други.
В момента SARS-CoV-2 е под много слаб селективен натиск. Все още има много незаразени хора, които нямат „имунна памет“ за борба с вируса; има много оскъдни методи за лечение; и няма ваксина. Но ако тези благоприятни условия станат по-сурови за вируса, селекционният натиск ще се увеличи и може би ще наблюдаваме как той еволюира в отговор на това, може би по начини, които го правят още по-опасен.
Според епидемиологичен модел, разработен от екип, ръководен от Чади Саад-Рой от Университета в Принстън, еволюцията на вируса ще има значителен ефект върху начина, по който пандемията се засилва през следващите пет години, варираща от трайни огнища до почти пълна елиминация.
Промяната предстои
Да се предскаже какво всъщност ще се случи е невъзможно.
„Мисля, че никой не може да направи това“, казва Оскар Маклийн от Университета в Глазгоу във Великобритания.
„Няма сериозни доказателства, че вирусът се развива адаптивно“, казва Сергей Понд, също от университета Темпъл. „В генетично отношение той е скучен, с относително малко разнообразие и дивергенция, тъй като досега не сме го излагали на много силен селективен натиск.“
Но в едно можем да сме сигурни – вирусът ще се промени.
„Променя се с бавни темпове в сравнение с много други вируси, но с бързи темпове в сравнение с човешкия геном“, обяснява Кумар.
„С течение на времето ще има още интересни мутации, особено с въвеждането на ваксини и лечения“, казва Роланд, който продължава да наблюдава развитието на вируса.
Пациент с covid-19, свързан с вентилатор в Тверската регионална клинична болница, Русия
Успешните терапии могат да накарат вируса да развие резистентност, например. „Ако започнем да прилагаме стандартизирано използване на лекарства за всяка инфекция, тогава вероятно ще възникнат устойчиви мутации“, казва Маклийн. Същото се отнася и за разпространението на естествения имунитет и ваксините, добавя той.
Селективният натиск не принуждава вируса да мутира. Но ако мутация, предизвикваща резистентност към лекарство, се появи във вирус, който е в пациент, лекуван с това лекарство, тогава мутантът може да се размножи и да зарази друг човек и след това да се разпространи надлъж и нашир.
Въпреки че този сценарий е малко вероятно да се получи при даден отделен човек, все пак имаме толкова много случаи на covid-19 по света, че това съвсем не е изключено да стане все някъде.
Поради тази опасност може да се задържат някои лекарства, които да се използват в краен случай, казва Маклийн, или да се прилагат две различни лекарства наведнъж, за да се използва фактът, че е много малко вероятно две мутации на резистентност да възникнат едновременно.
SARS-CoV-2 също има още един мутационен трик в ръкава си: рекомбинация. Ако една клетка се зарази едновременно от два вируса на SARS-CoV-2 с малко по-различни геноми, РНК-копиращият ензим може да ги смеси така, че да направи хибрид. По този начин могат да се обединят мутациите, което е друг източник на генетични вариации, върху които може да действа селекционният натиск.
„Очакваме те да се рекомбинират“, казва Маклийн. „Коронавирусите се рекомбинират много често при прилепите.“
Вирусен надзор
Вече има признаци за поява на нови щамове на вируса.
Има няколко потвърдени случая на реинфекция и при поне два от тях втората инфекция е с генетично различен вирус. Но дали тези генетични различия са позволили на вирусите да избегнат имунната памет на гостоприемника, не е установено, казва Роланд.
Селекционният натиск и последващото избягване поради ваксина е малко вероятно, казва тя. Никога досега не е наблюдавано.
Има случай на експериментална ваксина срещу ХИВ, предизвикваща генетични промени във вируса, но той има много по-висока степен на мутация от SARS-CoV-2. Сходните с него вируси също могат да бъдат ориентир. Оригиналният вирус на ТОРС, причинил епидемията 2002-2003 г., придоби две големи генетични промени в началото на епидемията. Тези два мутанта се предполага, че са станали доминиращи именно защото са адаптации.
„Може ли SARS-CoV-2 да се адаптира по същия начин? Да“, твърди Нейтън Грубо от Медицинското училище в Йейл. Той обаче подчертава, че мутацията не означава непременно, че вирусът ще стане по-вирулентен или смъртоносен. Мутациите често правят точно обратното.
Но не можем да разчитаме това да се случи със SARS-CoV-2, казва Маклийн. „Мисля, че хората избързват с предположенията, че мутациите ще намалят тежестта на инфекцията. Наистина не мисля, че това е валидно предположение“, казва той.
С течение на времето вирусните заболявания стават по-малко вирулентни в една популация, но това отчасти се дължи на факта, че хората придобиват имунитет. Въпреки че убиването на гостоприемниците е лошо за оцеляването на вируса, агресивността може да бъде и полезна черта, казва Маклийн, и следователно селекционният натиск може да спре да го тласка към все по-малка агресивност.
Това, което трябва да направим, според Кумар, е да ограничим възможностите на вируса да придобие мутации, които биха могли да бъдат изгодни за него, когато се прилага селекционен натиск. По време на инфекция могат да възникнат нови мутации, но еволюцията действа главно върху генетичните различия, които вече съществуват в популацията на вируса. В момента има малко такива, казва Кумар, и можем да запазим това положение, като ограничим предаването му.
Вирусът може да еволюира само ако заразява друго лице. Ако не се предава толкова често, колкото преди, всяка потенциална еволюция на нови щамове ще намалее.
Но за всеки случай вирусолозите държат вируса под наблюдение, за да следят за мутации, които представляват интерес.
Един проект в университета Темпъл наблюдава ново секвенирани вирусни геноми. Ако открие мутация, която е възникнала два пъти независимо, предполага че може да се е получила под определен селекционен натиск и я поставя под лабораторно наблюдение, за да провери за повишена вирулентност.
Друг нововъзникващ подход е да се отглежда вирусът в клетъчна структура, да се предизвиква с лекарства или имунен отговор и да се наблюдава как реагира на генетично ниво. Текущ проект е в процес, но неговите лидери казаха пред New Scientist, че е твърде рано да споделят каквито и да било подробности. За Кумар посланието от еволюционната биология е ясно:
„Бъдещето е трудно да се предвиди, но ако всички носят маска и ако всички се ваксинират, вирусът не може да еволюира. Тогава шансът му за избягване на имунната памет е по-малък. На това се надяваме.“
Източник: New Scientist Magazine
Превод: Радослав Тодоров
