NCU News
Natural sciences
Kilkanaście tysięcy mutacji koronawirusa
Wiosną objawy neurologiczne u pacjentów chorych na COVID-19, takie jak utrata węchu czy smaku były sporadyczne, występowały zdecydowanie rzadziej niż problemy oddechowe i wysoka gorączka. Teraz utrata węchu lub smaku właściwie definiuje koronawirusa.
Lekarze zaczynają wywiad chorobowy od pytania "czy stracił/a pan/pani węch lub smak". Coraz więcej osób skarży się na problemy z pamięcią, skupieniem, zebraniem myśli. Pojawiają się pytania, czy wirus zmutował od wiosny i zaczął wywoływać inne objawy, czy to pacjenci zaczęli zwracać uwagę na inne symptomy chorobowe. Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta. Wirus SARS-CoV-2 mutuje jak każdy inny, lecz wolniej od wirusa grypy czy HIV. Wszystkie mutacje pojawiające się w koronawirusie są globalnie monitorowane niemal w czasie rzeczywistym i udostępniane w bazie GISAID. Początkowo stworzono ją do monitorowania wirusów takich jak ten ptasiej grypy, ale ostatnio jest wyjątkowo skutecznie wykorzystywaną bazą danych do badań nad SARS-CoV-2.
Do tej pory zidentyfikowano kilkanaście tysięcy mutacji w SARS-CoV-2 po zsekwencjonowaniu ponad 200 tys. genomów wirusa - mówi dr hab. Rafał Butowt, prof. UMK z Katedry Anatomii Prawidłowej Collegium Medicum UMK. - Jest to ogromna liczba, zważywszy że ten wirus ma genom RNA wielkości ok. 29 tys. nukleotydów. Niemniej ogromna większość z tych mutacji jest albo neutralna albo szkodliwa dla wirusa, w związku z tym nie utrzymują się w populacji wirusa zbyt długo.
Naukowcy podkreślają, że dość łatwo jest zidentyfikować nową mutację w wirusie, trudniej natomiast ustalić jej znaczenie fenotypowe dla wirusa. Do tej pory tylko jedna z mutacji w SARS-CoV-2 została przekonująco scharakteryzowana. W maju ukazała się praca grupy badaczy z Los Alamos pod kierunkiem amerykańskiej biolog Bette Korber pokazująca, że mutacja aminokwasu w pozycji 614 białka S (białko kolca zlokalizowane na powierzchni wirusa), w której zamiast aminokwasu D pojawia się aminokwas G, powoduje zwiększenie zakaźności wirusa i jego transmisyjności, lecz bez zwiększenia ciężkości objawów COVID-19.
Praca na ten temat ukazała się w lipcu w czasopiśmie "Cell", a jej wyniki zostały potwierdzone w kilku innych ośrodkach. - Po dyskusji o tej mutacji, znanej jako D614G, z badaczami z Los Alamos opublikowaliśmy koncepcyjną pracę, postulując tezę, że mutacja ta może też przyczyniać się do znacznie częstszych zaburzeń węchu w COVID-19 wśród osób w Europie i Ameryce w porównaniu z regionem Azji Wschodniej (Butowt, Bilińska i von Bartheld, 2020, ACS Chem Neuroscience) - tłumaczy naukowiec z CM UMK. - Mutacja D614G powoduje to, że wirus lepiej wnika do komórek nabłonka węchowego, przez co może podwyższać prawdopodobieństwo wystąpienia anosmii. Praktycznie żadna inna mutacja w SARS-CoV-2 spośród tych kilkunastu tysięcy nie została tak dobrze funkcjonalnie i przekonująco zbadana. A znane są mutacje pojawiające się spontanicznie i szybko zanikające, jak np. delecja 382 nukleotydów w rejonie genomu SARS-CoV-2 określanym jako Orf8. Ta mutacja pojawia się i zanika, gdyż nie daje przenoszącemu ją wirusowi przewagi selekcyjnej, a wręcz osłabia go i powoduje łagodniejsze objawy COVID-19 u pacjentów zainfekowanych takim wirusem.
Podobnie dzieje się z innymi mutacjami, nie dającymi przewagi zmutowanemu wirusowi. Inaczej było z opisaną powyżej mutacją D614G, która się utrzymała i obecnie dominuje niemal na całym świecie. Czasami jednak mogą pojawiać się mutacje, które utrzymują się w populacji wirusa SARS-CoV-2 lokalnie przez dłuższy czas. Na przykład latem br. w Europie opisano "szczep" SARS-CoV-2 posiadający nową grupę kilku mutacji, między innymi A222V w białku S oraz A220V w białku nukleokapsydu i jeszcze kilka innych współwystępujących zmian w genomie. Występowanie tego wirusa ogranicza się jedynie do Europy. Na razie nie wiadomo, czy ta grupa mutacji daje jakąś przewagę selekcyjną przenoszącym je wirusom. Generalnie jak na razie nie ma niezbitych dowodów, żeby mutacje w SARS-CoV-2, które dotychczas opisano, w drastyczny sposób zwiększyły zakaźność wirusa lub wpłynęły na ciężkość objawów COVID-19. Nie wykazano też, żeby jakakolwiek mutacja koronawirusa egzystująca u człowieka zagrażała efektywności przygotowywanych szczepionek, a wykazano nawet że mutacja D614G wręcz zwiększa wiązanie przeciwciał do wirusowego białka S. Wydaje się, że mutacje zagrażające efektywności szczepionek mogą dopiero pojawić się w większej ilości w momencie wystąpienia presji selekcyjnej, czyli już po zastosowaniu danej szczepionki na duża skalę.
Dlatego też za bardzo kontrowersyjną należy uznać decyzję Duńczyków, którzy postanowili zlikwidować około 17 milionów hodowanych norek z powodu nowej mutacji wirusa SARS-CoV-2 egzystującej w populacji wirusa występującej u tych zwierząt. Moim zdaniem taki krok jest raczej nieuzasadniony – mówi prof. Butowt.
- Dlatego też za bardzo kontrowersyjną należy uznać decyzję Duńczyków, którzy postanowili zlikwidować około 17 milionów hodowanych norek z powodu nowej mutacji wirusa SARS-CoV-2 egzystującej w populacji wirusa występującej u tych zwierząt. Moim zdaniem taki krok jest raczej nie uzasadniony – mówi prof. Butowt. - Ta mutacja daje przewagę wirusowi w wiązaniu do receptora ACE2 u norek, lecz nie wpływa na wiązanie do receptora ACE2 u ludzi, zatem nie powinna się utrzymać w wirusie istniejącym w populacji ludzkiej. Duńczycy argumentują, że wykryli przypadki przejścia wirusa z tą nową mutacją z norek na człowieka. Owszem, to jest możliwe, ale będą to przypadki incydentalne, raczej ograniczone do osób pracujących z tymi zwierzętami. Szanse jednak, że taki wirus rozprzestrzeni się na większą skalę wśród ludzi są niewielkie, gdyż, jak wspomniałem, mutacja korzystna dla wirusa u norek nie daje wirusowi przewagi selekcyjnej u ludzi ze względu na drobne różnice w budowie receptora ACE2 u norek i ludzi.
Wracając do zaburzeń węchu, to obecnie są one podstawą do izolowania osób, nawet przy braku innych objawów COVID-19. Dlatego w kilku miejscach na świecie próbuje się stworzyć proste urządzenia do pomiaru węchu u ludzi oparte o aplikację kilku lub kilkunastu substancji zapachowych w aerozolu, a nie o paski bibuły nasączone takimi substancjami. Jest to metoda bardziej czuła i są już wyniki pokazujące, że 90 proc. przebadanych w ten sposób osób zainfekowanych SARS-CoV-2 wykazuje jakiś stopień zaburzeń węchu. Wskazuje to też, iż u części pacjentów COVID-19 dochodzi do niewielkich zaburzeń węchu, których sami mogą nie być świadomi.
- Dalej jednak nie wiemy wielu rzeczy i wiele spraw stanowi nowy i intrygujący obszar do badań – zastrzega prof. Butowt. - Do ciekawych i na razie niewyjaśnionych kwestii można zaliczyć pytanie, dlaczego u niektórych pacjentów dochodzi do niemal całkowitej utraty węchu, a u innych to zaburzenie niemal nie występuje? Niewykluczone, że badanie zaburzeń węchu w COVID-19 pomoże wyjaśnić fundamentalny problem, dlaczego u różnych pacjentów choroba ma często tak różny przebieg. Na razie nie ma przekonujących i pewnych dowodów, że to wyłącznie kwestia różnic w reakcji układu odpornościowego u poszczególnych osób.
Do wyjaśnienia pozostaje sprawa wniknięcia wirusa do mózgu poprzez układ węchowy. Znaczna część badaczy obecnie uważa, że nie ma wiarygodnych dowodów na to, iż w ten sposób dochodzi do takiej infekcji, przynajmniej u znacznej większości pacjentów. Są co prawda dane pokazujące obecność wirusa SARS-CoV-2 w neuronach węchowych i w neuronach mózgu w materiale od osób zmarłych na COVID-19, ale należy pamiętać, że są to przypadki szczególne, gdyż przed śmiercią dochodzi do załamania funkcji wielu narządów, w tym do uszkodzenia bariery krew-mózg, dlatego też wirus może w ostatnich godzinach przed śmiercią przemieścić się niemal wszędzie. Nie dotyczy to jednak ogromnej większości pacjentów. - Z drugiej strony wiele prac pokazuje obecność wirusa w płynie mózgowo-rdzeniowym u żyjących pacjentów i nie do końca wiadomo, jak on się tam dostaje – mówi naukowiec z Bydgoszczy. - Inne istotne pytania które wymagają odpowiedzi i wynikają z intrygującego zjawiska utraty węchu w COVID-19 to np. to, dlaczego do zaburzeń węchu dochodzi rzadziej u osób starszych oraz u osób we wschodniej Azji w porównaniu z Europejczykami.
