SARS-CoV-2-virus on mutatoitunut. Aitor Diago / Moment Getty Imagesin kautta

SARS-CoV-2-virus on mutatoitunut nopeasti. Se on huolenaihe, koska nämä enemmän SARS-CoV-2: n tarttuvat variantit ovat nyt läsnä Yhdysvalloissa, Isossa - Britanniassa ja Etelä - Afrikassa sekä muissa maissa, ja monet ihmiset ihmettelevät suojaavatko nykyiset rokotteet vastaanottajia virukselta. Lisäksi monet epäilevät, pystymmekö siihen pysy edellä SARS-CoV-2: n tulevia muunnelmia, joka varmasti syntyy.

Minun laboratoriossani Tutkin RNA-virusten molekyylirakennetta - kuten se, joka aiheuttaa COVID-19: n - ja kuinka ne replikoituvat ja lisääntyvät isännässä. Kun virus tartuttaa enemmän ihmisiä ja pandemia leviää, SARS-CoV-2 kehittyy edelleen. Tämä evoluutioprosessi on jatkuva ja sen avulla virus voi ottaa näytteen ympäristöstään ja valita muutokset, jotka saavat sen kasvamaan tehokkaammin. Siksi on tärkeää seurata viruksia sellaisten uusien mutaatioiden varalta, jotka voivat tehdä niistä tappavampia, tarttuvampia tai molempia.

Ihmiset odottavat COVID-19-rokotetta Englannin kolmannen kansallisen lukituksen aikana koronaviruksen leviämisen estämiseksi. Gareth Fuller / PA-kuvat Getty-kuvien kautta

RNA-virukset kehittyvät nopeasti

Kaikkien virusten geneettinen materiaali on koodattu joko DNA: han tai RNA: han; yksi mielenkiintoinen piirre RNA-virukset ovat, että ne muuttuvat paljon nopeammin kuin DNA-virukset. Joka kerta, kun he tekevät kopion geeneistä, he tekevät yhden tai muutaman virheen. Tämän odotetaan tapahtuvan monta kertaa COVID-19-tartunnan saaneen henkilön kehossa.

Voi ajatella, että virheen tekeminen geneettisissä tiedoissa on huono - loppujen lopuksi se on perusta ihmisen geneettisille sairauksille. RNA-viruksen ainoa muutos sen genomissa voi tehdä siitä "kuolleen". Se ei ole liian huono, jos tartunnan saaneen ihmissolun sisällä teet tuhansia kopioita ja muutama ei ole enää hyödyllinen.

Jotkut genomit voivat kuitenkin herättää muutoksen, joka on hyödyllinen viruksen selviytymiselle: Ehkä muutos antaa viruksen välttää vasta-aineita - proteiineja, joita immuunijärjestelmä tuottaa tartuttaakseen viruksia - tai viruslääkkeitä. Toinen hyödyllinen muutos voi sallia viruksen tartuttaa erityyppiset solut tai jopa erilaiset eläinlajit. Tämä on todennäköisesti sallittu reitti SARS-CoV-2 siirtyä lepakoista ihmisiin.

Kaikkia muutoksia, jotka antavat viruksen jälkeläisille kilpailuedun kasvulle, suositaan - "valitaan" - ja ne alkavat kasvaa alkuperäisestä vanhemmasta viruksesta. SARS-CoV-2 osoittaa tämän ominaisuuden nyt uusilla muunnelmilla, joilla on parantuneet kasvuominaisuudet. Näiden genomimuutosten luonteen ymmärtäminen antaa tutkijoille ohjeita vastatoimenpiteiden kehittämiseksi. Tämä on klassinen kissa-hiiri -skenaario.

Tartunnan saaneella potilaalla on satoja miljoonia yksittäisiä viruspartikkeleita. Jos aiot mennä sisään ja poimia yhden viruksen kerrallaan tällä potilaalla, seoksesta löytyy joukko mutaatioita tai variantteja. Kysymys on siitä, millä on kasvun etu - eli mitkä voivat kehittyä, koska ne ovat parempia kuin alkuperäinen virus. Juuri niistä tulee menestys pandemian aikana.

Onko havaituista mutaatioista erityistä huolta?

Mikä tahansa viruksen muunnos tai muutos ei todennäköisesti ole niin ongelmallinen. Yksi muutos piikkiproteiinissa - mikä on ihmisen soluihin kiinnittyvän viruksen alue - ei todennäköisesti tule olemaan suuri uhka, kun lääketieteellinen yhteisö ottaa käyttöön rokotteet.

SARS-CoV-2-koronaviruksen uusi muunnos B.1.1.7 tunnistettiin ensimmäisen kerran Yhdistyneessä kuningaskunnassa joulukuussa. Punainen esine on koronaviruksen piikkiproteiini, ja se on vuorovaikutuksessa ihmissolun (sinisen) ACE2-reseptorin kanssa tartuttaakseen sen. Uuden variantin mutaatiot on leimattu, mikä osoittaa niiden sijainnin piikkiproteiinissa. Juan Gaertner / Tiedekuvakirjasto Getty Imagesin kautta

Nykyiset rokotteet saavat immuunijärjestelmän tuottamaan vasta-aineita, jotka tunnistavat ja kohdentavat viruksen piikkiproteiinin, mikä on välttämätöntä tunkeutuville ihmissoluille. Tutkijat ovat havainneet useita muutoksia piikkiproteiinissa Etelä-Afrikan variantissa.

Nämä muutokset antavat esimerkiksi SARS-CoV-2: n kiinnittyä tiukemmin ACE2-reseptoriin ja päästä tehokkaammin ihmissoluihin. alustavat julkaisemattomat tutkimukset. Nämä muutokset voivat antaa viruksen tartuttaa soluja helpommin ja parantaa sen tarttuvuutta. Jos piikkiproteiinissa on useita muutoksia, rokotteet eivät välttämättä enää tuota voimakasta immuunivastetta näitä uusia virusvaihtoehtoja vastaan. Se on kaksinkertainen pahoinpitely: vähemmän tehokas rokote ja vankempi virus.

Tällä hetkellä yleisön ei tarvitse olla huolissaan nykyisistä rokotteista. Johtavat rokotevalmistajat seuraavat, kuinka hyvin heidän rokotteensa hallitsevat näitä uusia variantteja, ja ovat valmiita säätämään rokotteen rakennetta varmistaakseen, että ne suojaavat näitä uusia variantteja vastaan. Esimerkiksi Moderna on ilmoittanut säätävänsä toisen tai tehosterokotuksen vastaamaan paremmin eteläafrikkalaisen variantin sekvenssiä. Meidän on vain odotettava ja katsottava, koska useammat ihmiset saavat rokotuksia, laskevatko siirtonopeudet.

Miksi lähetysavainta lasketaan?

Leviämisnopeuden lasku tarkoittaa vähemmän infektioita. Vähemmän viruksen replikaatio johtaa vähemmän mahdollisuuksiin viruksen kehittymiseen ihmisissä. Kun mutaatiomahdollisuuksia on vähemmän, viruksen kehitys hidastuu ja uusien varianttien riski on pienempi.

Lääketieteellisen yhteisön on tehtävä iso työntö ja saatava mahdollisimman monet ihmiset rokotettaviksi ja siten suojelluiksi. Jos ei, virus kasvaa edelleen suuressa määrin ihmisiä ja tuottaa uusia variantteja.

Kuinka uudet vaihtoehdot ovat erilaisia

- UK-muunnos, joka tunnetaan nimellä B.1.1.7, näyttää sitoutuvan tiukemmin että proteiinireseptori nimeltä ACE2, joka on ihmissolujen pinnalla.

En usko, että olemme nähneet selkeitä todisteita siitä, että nämä virukset ovat patogeenisempiä, mikä tarkoittaa tappavampia. Mutta ne voidaan lähettää nopeammin tai tehokkaammin. Tämä tarkoittaa, että useammat ihmiset saavat tartunnan, mikä tarkoittaa enemmän ihmisiä, jotka joutuvat sairaalaan.

[Syvä tieto päivittäin. Tilaa The Conversation -uutiskirje.]

Etelä-Afrikan variantilla, joka tunnetaan nimellä 501.V2, on useita mutaatioita piikkiproteiinia koodaavassa geenissä. Nämä mutaatiot auttaa virusta välttämään vasta-ainevastetta.

Vasta-aineilla on hieno tarkkuus kohteelle, ja jos kohde muuttuu hieman, kuten tämä muunnos - jota virologit kutsuvat paeta mutantti - vasta-aine ei voi enää sitoutua tiiviisti, koska se menettää suojauskykynsä.

Miksi meidän on seurattava mutaatioita?

Haluamme varmistaa, että diagnostiset testit tunnistavat kaikki virukset. Jos viruksen geneettisessä materiaalissa on mutaatioita, vasta-aine tai PCR-testi ei ehkä pysty havaitsemaan sitä yhtä tehokkaasti tai ollenkaan.

Varmistaakseen rokotteen olevan tehokasta, tutkijoiden on tiedettävä, kehittyykö virus viruksesta ja paetaako se rokotteen kautta laukaistuja vasta-aineita.

Toinen syy uusien muunnelmien seurantaan on tärkeää, että tartunnan saaneet ihmiset saattavat saada tartunnan uudelleen, jos virus on mutatoitunut ja heidän immuunijärjestelmänsä ei tunnista sitä ja sammuta sitä.

Paras tapa etsiä uusia variantteja populaatiosta on suorittaa satunnainen sekvensointi SARS-CoV-2-viruksille potilasnäytteistä erilaisilla geneettisillä taustoilla ja maantieteellisillä alueilla.

Mitä enemmän sekvensointitietoja tutkijat keräävät, sitä paremmin rokotteiden kehittäjät pystyvät vastaamaan etukäteen viruspopulaation suurista muutoksista. Monet tutkimuskeskukset ympäri Yhdysvaltoja ja maailmaa ovat sekvensointimahdollisuuksiensa parantaminen tämän saavuttamiseksi.

Author

Richard Kuhn, biotieteiden professori, Purdue University

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat:

Keho pitää pisteet: Aivomieli ja keho trauman paranemisessa

esittäjä (t): Bessel van der Kolk

Tämä kirja tutkii trauman ja fyysisen ja henkisen terveyden välisiä yhteyksiä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita paranemiseen ja palautumiseen.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

Breath: kadonneen taiteen uusi tiede

Kirjailija: James Nestor

Tämä kirja tutkii hengityksen tieteitä ja käytäntöjä ja tarjoaa oivalluksia ja tekniikoita fyysisen ja henkisen terveyden parantamiseksi.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

Kasviparadoksi: "terveellisten" elintarvikkeiden piilotetut vaarat, jotka aiheuttavat sairauksia ja painonnousua

Kirjailija: Steven R. Gundry

Tämä kirja tutkii ruokavalion, terveyden ja sairauksien välisiä yhteyksiä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita yleisen terveyden ja hyvinvoinnin parantamiseksi.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

Immunity Code: Uusi paradigma todelliselle terveydelle ja radikaalille ikääntymisen estämiselle

Kirjailija: Joel Greene

Tämä kirja tarjoaa uuden näkökulman terveyteen ja immuniteettiin, hyödyntäen epigenetiikan periaatteita ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita terveyden ja ikääntymisen optimoimiseksi.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

Täydellinen opas paastoon: paranna kehosi jaksoittaisella, vuorotellen ja pitkällä paastolla

Tohtori Jason Fung ja Jimmy Moore

Tämä kirja tutkii paastoamisen tiedettä ja käytäntöä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita yleisen terveyden ja hyvinvoinnin parantamiseksi.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi