SARS-CoV-2-viruset har mutert. Aitor Diago / Moment via Getty Images

SARS-CoV-2-viruset har mutert raskt. Det er en bekymring fordi disse mer overførbare varianter av SARS-CoV-2 er nå til stede i USA, Storbritannia og Sør-Afrika og andre land, og mange lurer på om dagens vaksiner vil beskytte mottakerne mot viruset. Videre stiller mange spørsmålstegn ved om vi vil være i stand til det hold deg foran fremtidige varianter av SARS-CoV-2, som helt sikkert vil oppstå.

I laboratoriet mitt Jeg studerer molekylstrukturen til RNA-virus - som den som forårsaker COVID-19 - og hvordan de replikerer og formerer seg i verten. Etter hvert som viruset smitter flere mennesker og pandemien sprer seg, fortsetter SARS-CoV-2 å utvikle seg. Denne evolusjonsprosessen er konstant, og lar viruset prøve sitt miljø og velge endringer som får det til å vokse mer effektivt. Dermed er det viktig å overvåke virus for slike nye mutasjoner som kan gjøre dem mer dødelige, mer overførbare eller begge deler.

Folk venter på en COVID-19-vaksine under Englands tredje nasjonale låsing for å dempe spredningen av coronavirus. Gareth Fuller / PA-bilder via Getty Images

RNA-virus utvikler seg raskt

Det genetiske materialet til alle virus er kodet i enten DNA eller RNA; en interessant funksjon av RNA-virus er at de endres mye raskere enn DNA-virus. Hver gang de lager en kopi av genene, gjør de en eller noen feil. Dette forventes å forekomme mange ganger i kroppen til et individ som er smittet med COVID-19.

Man kan tro at å gjøre en feil i den genetiske informasjonen din er dårlig - det er tross alt grunnlaget for genetiske sykdommer hos mennesker. For et RNA-virus kan en enkelt endring i genomet gjøre det "dødt". Det er ikke så ille hvis du lager tusenvis av eksemplarer i noen infiserte menneskelige celler, og noen få er ikke lenger nyttige.

Imidlertid kan noen genomer plukke opp en endring som er gunstig for overlevelsen av viruset: Kanskje lar endringen viruset unndra seg et antistoff - et protein som immunforsvaret produserer for å fange virus - eller et antiviralt medikament. En annen gunstig endring kan tillate viruset å infisere en annen type celler eller til og med en annen dyreart. Dette er sannsynligvis banen som tillot det SARS-CoV-2 for å flytte fra flaggermus til mennesker.

Enhver endring som gir virusets etterkommere en konkurransedyktig vekstfordel vil bli favorisert - "valgt" - og begynne å vokse ut av det opprinnelige foreldrevirus. SARS-CoV-2 demonstrerer denne funksjonen nå med nye varianter som har oppstått forbedrede vekstegenskaper. Å forstå arten av disse endringene i genomet vil gi forskere veiledning for å utvikle mottiltak. Dette er det klassiske katt-og-mus-scenariet.

Hos en infisert pasient er det hundrevis av millioner individuelle viruspartikler. Hvis du skulle gå inn og plukke ut ett virus om gangen hos denne pasienten, vil du finne en rekke mutasjoner eller varianter i blandingen. Det er et spørsmål om hvilke som har en vekstfordel - det vil si hvilke som kan utvikle seg fordi de er bedre enn det opprinnelige viruset. Det er de som skal lykkes under pandemien.

Av mutasjonene som er oppdaget, er det noe som er spesielt bekymringsfullt?

Enhver variant eller endring i viruset er sannsynligvis ikke så problematisk. En enkelt endring i piggproteinet - som er region av viruset som fester seg til humane celler - kommer sannsynligvis ikke til å være noen stor trussel ettersom det medisinske samfunnet ruller ut vaksinene.

Den nye varianten av SARS-CoV-2 coronavirus, B.1.1.7., Ble først identifisert i Storbritannia i desember. Den røde gjenstanden er et piggprotein fra coronavirus, og det samhandler med den (blå) ACE2-reseptoren på den menneskelige cellen for å infisere den. Mutasjonene til den nye varianten er merket, og viser deres posisjon på piggproteinet. Juan Gaertner / Science Photo Library via Getty Images

De nåværende vaksinene induserer immunforsvaret til å produsere antistoffer som gjenkjenner og målretter spike-proteinet på viruset, noe som er viktig for å invadere menneskelige celler. Forskere har observert opphopningen av flere endringer i piggproteinet i den sørafrikanske varianten.

Disse endringene gjør at SARS-CoV-2 for eksempel kan feste seg tettere til ACE2-reseptoren og komme inn i humane celler mer effektivt, i henhold til foreløpige upubliserte studier. Disse endringene kan gjøre det mulig for viruset å infisere celler lettere og forbedre overførbarheten. Med flere endringer i piggproteinet, kan det hende at vaksinene ikke lenger gir en sterk immunrespons mot disse nye variantvirusene. Det er en dobbel whammy: en mindre effektiv vaksine og et mer robust virus.

Akkurat nå trenger ikke publikum å være bekymret for dagens vaksiner. De ledende vaksineprodusentene overvåker hvor godt vaksinene deres kontrollerer disse nye variantene, og er klare til å tilpasse vaksineutformingen for å sikre at de vil beskytte mot disse nye variantene. Moderna har for eksempel uttalt at den vil justere andre- eller boosterinjeksjonen for å matche sekvensen til den sørafrikanske varianten nærmere. Vi må bare vente og se, ettersom flere mennesker får vaksinasjoner, om overføringshastighetene vil falle.

Hvorfor senker du overføringsnøkkelen?

Et fall i overføringshastigheter betyr færre infeksjoner. Mindre virusreplisering fører til færre muligheter for viruset å utvikle seg hos mennesker. Med mindre mulighet til å mutere, reduseres utviklingen av viruset, og det er lavere risiko for nye varianter.

Det medisinske samfunnet må gjøre et stort press og få vaksinert så mange mennesker og dermed beskyttet som mulig. Hvis ikke, vil viruset fortsette å vokse i stort antall mennesker og produsere nye varianter.

Hvordan de nye variantene er forskjellige

De UK-variant, kjent som B.1.1.7., Ser ut til å binde seg tettere til proteinreseptor kalt ACE2, som er på overflaten av menneskelige celler.

Jeg tror ikke vi har sett klare bevis for at disse virusene er mer patogene, noe som betyr mer dødelig. Men de kan overføres raskere eller mer effektivt. Det betyr at flere mennesker vil bli smittet, noe som betyr at flere blir innlagt på sykehus.

[Dyp kunnskap, daglig. Registrer deg for The Conversations nyhetsbrev.]

Den sørafrikanske varianten, kjent som 501.V2, har flere mutasjoner i genet som koder for piggproteinet. Disse mutasjonene hjelpe viruset med å unngå antistoffrespons.

Antistoffer har utsøkt presisjon for målet sitt, og hvis målet endrer form litt, som med denne varianten - som virologer kaller en unnslippe mutant - antistoffet kan ikke lenger binde tett, da det mister kraften til å beskytte.

Hvorfor trenger vi å overvåke mutasjoner?

Vi vil være sikre på at diagnostiske tester oppdager alle virusene. Hvis det er mutasjoner i virusets genetiske materiale, kan det hende at et antistoff eller en PCR-test ikke kan oppdage det like effektivt eller i det hele tatt.

For å være sikker på at vaksinen skal være effektiv, må forskere vite om viruset utvikler seg og unnslipper antistoffene som ble utløst via vaksinen.

En annen grunn til at overvåking av nye varianter er viktig, er at personer som har blitt smittet kan bli smittet igjen hvis viruset har mutert og immunforsvaret deres ikke kan gjenkjenne det og slå det av.

Den beste måten å se etter nye varianter i befolkningen er å gjøre tilfeldig sekvensering av SARS-CoV-2-virus fra pasientprøver over forskjellige genetiske bakgrunner og geografiske steder.

Jo mer sekvenseringsdata forskerne samler inn, jo bedre vil vaksineutviklere kunne svare på forhånd før store endringer i viruspopulasjonen. Mange forskningssentre rundt om i USA og verden er det øke deres sekvenseringsfunksjoner for å oppnå dette.

Om forfatteren

Richard Kuhn, professor i biologiske vitenskaper, Purdue University

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker:

Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer

av Bessel van der Kolk

Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Pust: The New Science of a Lost Art

av James Nestor

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.

Klikk for mer info eller for å bestille

Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning

av Steven R. Gundry

Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille

Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring

av Joel Greene

Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste

av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille