Virus SARS-CoV-2 telah bermutasi. Aitor Diago / Moment melalui Getty Images
Virus SARS-CoV-2 telah bermutasi dengan cepat. Itu membimbangkan kerana ini lebih varian berjangkit SARS-CoV-2 kini terdapat di AS, UK dan Afrika Selatan dan negara-negara lain, dan ramai orang tertanya-tanya adakah vaksin yang ada sekarang akan melindungi penerima daripada virus. Selanjutnya, banyak persoalan adakah kita akan dapat terus maju menjelang varian SARS-CoV-2 yang akan datang, yang pasti akan timbul.
Di makmal saya Saya mengkaji struktur molekul virus RNA - seperti yang menyebabkan COVID-19 - dan bagaimana ia mereplikasi dan membiak di host. Oleh kerana virus itu menjangkiti lebih banyak orang dan wabak itu merebak, SARS-CoV-2 terus berkembang. Proses evolusi ini berterusan dan membolehkan virus mengambil sampel persekitarannya dan memilih perubahan yang membuatnya berkembang dengan lebih berkesan. Oleh itu, penting untuk memantau virus untuk mutasi baru yang boleh menjadikannya lebih mematikan, lebih mudah ditularkan atau kedua-duanya.
Orang menunggu vaksin COVID-19 semasa penutupan kebangsaan ketiga Inggeris untuk mengekang penyebaran coronavirus. Gareth Fuller / PA Images melalui Getty Images
Virus RNA berkembang dengan cepat
Bahan genetik semua virus dikodkan dalam DNA atau RNA; satu ciri menarik dari Virus RNA adalah bahawa mereka berubah dengan lebih cepat daripada virus DNA. Setiap kali mereka membuat salinan gen mereka membuat satu atau beberapa kesilapan. Ini dijangka berlaku berkali-kali di dalam badan individu yang dijangkiti COVID-19.
Seseorang mungkin berfikir bahawa membuat kesalahan dalam maklumat genetik anda adalah buruk - bagaimanapun, itulah asas untuk penyakit genetik pada manusia. Untuk virus RNA, satu perubahan dalam genomnya dapat menjadikannya "mati." Itu tidak terlalu buruk jika di dalam sel manusia yang dijangkiti anda membuat ribuan salinan dan sebilangan kecil tidak lagi berguna.
Walau bagaimanapun, beberapa genom mungkin mengambil perubahan yang bermanfaat untuk kelangsungan hidup virus: Mungkin perubahan itu memungkinkan virus menghindari antibodi - protein yang dihasilkan oleh sistem kekebalan tubuh untuk menangkap virus - atau ubat antivirus. Perubahan lain yang menguntungkan memungkinkan virus menjangkiti jenis sel yang berbeza atau spesies haiwan yang berbeza. Ini mungkin jalan yang memungkinkan SARS-CoV-2 untuk bergerak dari kelawar menjadi manusia.
Segala perubahan yang memberikan kelebihan pertumbuhan kompetitif kepada keturunan virus akan disukai - "terpilih" - dan mulai mengatasi virus induk asalnya. SARS-CoV-2 menunjukkan ciri ini sekarang dengan varian baru yang muncul peningkatan sifat pertumbuhan. Memahami sifat perubahan dalam genom ini akan memberi para saintis panduan untuk mengembangkan penanggulangan. Ini adalah senario kucing-dan-tikus klasik.
Pada pesakit yang dijangkiti terdapat ratusan juta zarah virus individu. Sekiranya anda masuk dan memilih satu virus pada satu masa pada pesakit ini, anda akan menemui pelbagai mutasi atau varian dalam campuran tersebut. Ini adalah persoalan mana yang mempunyai kelebihan pertumbuhan - iaitu, mana yang dapat berkembang kerana mereka lebih baik daripada virus asalnya. Itulah yang akan berjaya semasa wabak.
Daripada mutasi yang telah dikesan, apakah yang menjadi perhatian khusus?
Sebarang varian atau perubahan virus mungkin tidak bermasalah. Satu perubahan dalam protein lonjakan - yang merupakan kawasan virus yang melekat pada sel manusia - mungkin tidak akan menjadi ancaman besar kerana komuniti perubatan mengeluarkan vaksin.
Varian baru coronavirus SARS-CoV-2, B.1.1.7., Pertama kali dikenal pasti di UK pada bulan Disember. Objek merah adalah protein lonjakan dari coronavirus, dan ia berinteraksi dengan (biru) reseptor ACE2 pada sel manusia untuk menjangkiti. Mutasi varian baru diberi label, menunjukkan kedudukan mereka pada protein lonjakan. Juan Gaertner / Perpustakaan Foto Sains melalui Getty Images
Vaksin semasa mendorong sistem kekebalan tubuh untuk menghasilkan antibodi yang mengenali dan menargetkan lonjakan protein pada virus, yang penting untuk menyerang sel manusia. Para saintis telah memerhatikan pengumpulan pelbagai perubahan dalam protein lonjakan dalam varian Afrika Selatan.
Perubahan ini membolehkan SARS-CoV-2, misalnya, melekat dengan lebih ketat pada reseptor ACE2 dan memasuki sel manusia dengan lebih berkesan, menurut kajian awal yang belum diterbitkan. Perubahan tersebut dapat memungkinkan virus menjangkiti sel dengan lebih mudah dan meningkatkan penularannya. Dengan banyak perubahan protein lonjakan, vaksin tidak lagi dapat menghasilkan tindak balas imun yang kuat terhadap virus varian baru ini. Itulah whammy ganda: vaksin yang kurang berkesan dan virus yang lebih kuat.
Buat masa ini, orang ramai tidak perlu prihatin dengan vaksin yang ada sekarang. Pengilang vaksin terkemuka mengawasi seberapa baik vaksin mereka mengendalikan varian baru ini dan siap mengubah reka bentuk vaksin untuk memastikan bahawa vaksin mereka akan melindungi terhadap varian yang muncul ini. Moderna, misalnya, telah menyatakan bahawa ia akan menyesuaikan suntikan kedua atau penggalak untuk memadankan urutan varian Afrika Selatan dengan lebih dekat. Kita hanya perlu menunggu dan melihat, kerana semakin banyak orang menerima vaksinasi, apakah kadar penularannya akan turun.
Mengapa menurunkan kunci penghantaran?
Penurunan kadar penularan bermaksud jangkitan lebih sedikit. Kurangnya replikasi virus menyebabkan lebih sedikit peluang untuk virus berkembang pada manusia. Dengan sedikit peluang untuk bermutasi, evolusi virus menjadi perlahan dan terdapat risiko varian baru yang lebih rendah.
Komuniti perubatan perlu membuat usaha besar dan memberi vaksin sebanyak mungkin orang dan dengan demikian dilindungi mungkin. Sekiranya tidak, virus akan terus berkembang dalam jumlah besar orang dan menghasilkan varian baru.
Bagaimana varian baru berbeza
. Varian UK, yang dikenali sebagai B.1.1.7., Nampaknya mengikat dengan lebih ketat kepada reseptor protein yang dipanggil ACE2, yang berada di permukaan sel manusia.
Saya rasa kita tidak melihat bukti yang jelas bahawa virus ini lebih bersifat patogenik, yang bermaksud lebih mematikan. Tetapi ia boleh dihantar lebih cepat atau lebih cekap. Ini bermakna lebih banyak orang akan dijangkiti, yang bermaksud lebih banyak orang yang akan dimasukkan ke hospital.
[Pengetahuan yang mendalam, setiap hari. Mendaftar untuk surat berita The Conversation.]
Varian Afrika Selatan, yang dikenali sebagai 501.V2, mempunyai banyak mutasi pada gen yang menyandikan protein lonjakan. Mutasi ini bantu virus mengelakkan tindak balas antibodi.
Antibodi mempunyai ketepatan yang sangat baik untuk sasarannya, dan jika sasarannya berubah sedikit, seperti pada varian ini - yang disebut ahli virologi sebagai melarikan diri mutan - antibodi tidak lagi dapat mengikat dengan kuat, kerana kehilangan daya untuk melindungi.
Mengapa kita perlu memantau mutasi?
Kami ingin memastikan bahawa ujian diagnostik mengesan semua virus. Sekiranya terdapat mutasi pada bahan genetik virus, ujian antibodi atau PCR mungkin tidak dapat mengesannya secara efisien atau sama sekali.
Untuk memastikan vaksin itu berkesan, para penyelidik perlu mengetahui apakah virus itu berkembang dan melepaskan diri dari antibodi yang dipicu melalui vaksin.
Alasan lain bahawa pemantauan untuk varian baru adalah penting adalah orang yang telah dijangkiti mungkin akan dijangkiti lagi jika virus itu bermutasi dan sistem kekebalan tubuh mereka tidak dapat mengenalinya dan mematikannya.
Cara terbaik untuk mencari varian muncul dalam populasi adalah dengan melakukan penjujukan rawak virus SARS-CoV-2 dari sampel pesakit di pelbagai latar belakang genetik dan lokasi geografi.
Semakin banyak penjujukan data yang dikumpulkan oleh penyelidik, pemaju vaksin lebih baik dapat memberi respons sebelum adanya perubahan besar dalam populasi virus. Terdapat banyak pusat penyelidikan di seluruh AS dan dunia meningkatkan keupayaan penjujukan mereka untuk mencapai ini.
Tentang Pengarang
Richard Kuhn, Profesor Sains Biologi, Purdue University
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
Badan Mengekalkan Skor: Otak Minda dan Badan dalam Penyembuhan Trauma
oleh Bessel van der Kolk
Buku ini meneroka hubungan antara trauma dan kesihatan fizikal dan mental, menawarkan pandangan dan strategi untuk penyembuhan dan pemulihan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Nafas: Sains Baharu Seni yang Hilang
oleh James Nestor
Buku ini meneroka sains dan amalan pernafasan, menawarkan pandangan dan teknik untuk meningkatkan kesihatan fizikal dan mental.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
The Plant Paradox: Bahaya Tersembunyi dalam Makanan "Sihat" Yang Menyebabkan Penyakit dan Berat Badan
oleh Steven R. Gundry
Buku ini meneroka kaitan antara diet, kesihatan dan penyakit, menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Kod Kekebalan: Paradigma Baharu untuk Kesihatan Sebenar dan Anti-Penuaan Radikal
oleh Joel Greene
Buku ini menawarkan perspektif baharu tentang kesihatan dan imuniti, menggunakan prinsip epigenetik dan menawarkan pandangan serta strategi untuk mengoptimumkan kesihatan dan penuaan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Panduan Lengkap Puasa: Sembuhkan Tubuh Anda Melalui Puasa Selang Selang, Hari Bergantian dan Berpanjangan
oleh Dr. Jason Fung dan Jimmy Moore
Buku ini meneroka sains dan amalan berpuasa yang menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.
