Ako mohol vzniknúť Omicron Variant COVID-19?

Jedna z nezvyčajných a najzaujímavejších vlastností silne zmutovaných Omicron variant je, že získal všetky mutácie v jednom výbuchu vo veľmi krátkom časovom rozpätí. Stupeň zmeny je taký veľký, že niektorí ľudia si myslia, že by to mohol byť nový kmeň človeka koronavírus (SARS-CoV-3?). Ako mohla nastať taká vysoká úroveň mutácie v takom krátkom čase? Niektorí to tvrdia Omicron sa môže vyvinúť z pacienta s potlačenou imunitou s nejakou chronickou infekciou, ako je HIV/AIDS. Alebo sa mohol vyvinúť v súčasnej vlne v Európa ktorý bol svedkom veľmi vysokých prenosových rýchlostí? Alebo by to mohlo byť spojené s nejakým výskumom funkcie Gain-of (GoF) alebo čímkoľvek iným? Kto má prospech? V tejto fáze nie je možné vyvodiť žiadny záver. Napriek tomu sa tento článok pokúša objasniť rôzne dimenzie spojené s týmto fenoménom.  

Nedávno ohlásený nový variant COVID-19 z Južnej Afriky dňa 25^th November 2021 sa rozšíril do niekoľkých krajín sveta, konkrétne do Veľkej Británie, Kanady, Japonska, Austrálie, Rakúska, Hongkongu, Izraela, Španielska, Belgicka, Dánska a Portugalska. Toto bolo označené ako nový variant obáv (VOC) WHO a pomenované Omicron. Omicron sa vyznačuje 30 zmenami aminokyselín, tromi malými deléciami a jednou malou inzerciou v spike proteíne v porovnaní s pôvodným vírusom¹. Avšak na základe počtu mutácií² RNA vírusov nie je možné vyvinúť 30 plus mutácií cez noc. Vytvorenie 3 mutácií v 5 kb genóme SARS-CoV-6 by trvalo najmenej 30 až 2 mesiacov na základe rýchlosti mutácií, ktoré vírus prirodzene podstupuje.² pri prenose z hostiteľa na hostiteľa. Podľa tohto výpočtu by to malo trvať 15 – 25 mesiacov Omicron objaviť sa, nesúci 30 mutácií. Svet však túto postupnú mutáciu za uvedené obdobie nezaznamenal. Tvrdí sa, že tento variant sa vyvinul z chronickej infekcie imunokompromitovaného pacienta, pravdepodobne neliečeného pacienta s HIV/AIDS. Na základe stupňa zmeny by mal byť klasifikovaný ako nový kmeň vírusu (môže byť SARS-CoV-3). Napriek tomu počet prítomných mutácií môže naznačovať jeho vyššiu prenosnosť ako iné varianty. Na potvrdenie toho sú však potrebné ďalšie štúdie. 

Niekoľko nasledujúcich týždňov je kritických na určenie prenosnosti nového variantu a závažnosti ochorenia, ktoré spôsobuje. Doteraz boli všetky prípady mierne a asymptomatické a dobrou správou je, že nedošlo k žiadnej úmrtnosti. Musíme tiež posúdiť, do akej miery môže nový variant uniknúť imunitnej ochrane, ktorú poskytujú súčasné vakcíny. To nám umožní rozhodnúť sa, ako dlho môžeme pokračovať so súčasnými vakcínami, kým ich vyrobíme na mieru pre nový variant. Spoločnosti Pfizer a Moderna už podnikli kroky na vylepšenie svojich vakcín. Otázkou však stále zostáva pôvod tohto variantu. Je pravdepodobné, že variant Omicron sa mohol vyvinúť v súčasnej vlne vyššieho výskytu prípadov v Európe oveľa skôr, ale juhoafrické úrady ho nedávno informovali (na základe sekvenovania genómu). To však nemusí byť tento prípad, pretože súčasná vlna tu bola posledných 4-5 mesiacov a podľa miery mutácií by nemala viesť k viac ako 5-6 mutáciám. 

Alebo bol Omicron, produkt výskumu Gain of Function (GoF), ktorý vedie k vývoju pandemických potenciálnych patogénov (PPP)^3,4. Výskum zisku funkcie sa týka experimentov, pri ktorých patogén (v tomto prípade SARS-CoV-2) získava schopnosť vykonávať funkciu, ktorá inak nebola súčasťou jeho bežnej existencie. V tomto prípade by to mohlo viesť k zvýšenej prenosnosti a zvýšenej virulencii. To môže potenciálne viesť k vývoju organizmu, ktorý je nový a v prírode neexistoval. Zámerom výskumu GoF je porozumieť patogénnym variantom a byť pripravený s terapeutikom alebo vakcínou, ak sa takýto variant v prírode objaví. Počet mutácií získaných PPP nielenže robí kmeň vysoko prenosným, ale tiež pomáha uniknúť neutralizujúcim protilátkam vytvoreným proti pôvodnému vírusu u zotavujúcich sa jedincov. Okrem toho je možná manipulácia s kmeňmi pomocou moderných techník genetického inžinierstva založených na cielenej rekombinácii RNA⁵. To môže viesť aj k novým patogénnym variantom/kmeňom s väčším počtom mutácií, čo vedie k vysoko prenosnému a virulentnému vírusu. Výskum ukázal, že 20 mutácií vyskytujúcich sa v spike proteíne, vrátane zmien a delécií, postačuje na únik väčšiny protilátok generovaných v plazme jedincov, ktorí boli infikovaní alebo očkovaní proti SARS-CoV-2.⁶. Podľa inej štúdie môže SARS-CoV-2 pod silným imunitným tlakom získať schopnosť uniknúť protilátkam vykonaním iba 3 zmien, dvoch delécií v N-terminálnej doméne a jednej mutácie (E483K) v vrcholovom proteíne.⁷. 

Mal by byť povolený tento druh výskumu, ktorý vedie k vytváraniu PPP? V skutočnosti bol zisk z funkčného výskumu v USA zakázaný v roku 2014 NIH po sérii nehôd s nesprávnym zaobchádzaním s patogénmi v amerických centrách pre kontrolu a prevenciu chorôb, čo naznačuje, že riziká spojené s takýmto druhom výskumu ďaleko prevyšujú výhody, ktoré môže poskytnúť. Kto profituje zo vzniku a šírenia takýchto PPP? Toto sú ťažké otázky, ktoré si vyžadujú skutočné odpovede.  

*** 

Referencie:  

1. Európske centrum pre prevenciu a kontrolu chorôb. Dôsledky vzniku a šírenia SARSCoV-2 B.1.1. 529 variant koncernu (Omicron), pre EÚ/EHP. 26. novembra 2021. ECDC: Štokholm; 2021. Dostupné online na https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/threat-assessment-brief-emergence-sars-cov-2-variant-b.1.1.529   

2. Simmonds P., 2020. Rastúca hypermutácia C→U v genómoch SARS-CoV-2 a iných koronavírusov: Príčiny a dôsledky ich krátkodobých a dlhodobých evolučných trajektórií. 24. júna 2020. DOI: https://doi.org/10.1128/mSphere.00408-20 

3. NIH. Výskum zahŕňajúci zvýšené potenciálne pandemické patogény. (stránka skontrolovaná 20. októbra 2021. https://www.nih.gov/news-events/research-involving-potential-pandemic-pathogens  

4. Pohyblivé piesky výskumu „zisk funkcie“. Nature 598, 554-557 (2021). doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02903-x 

5. Bert Jan Haijema, Haukeliene Volders a Peter JM Rottier. Tropizmus prepínania druhov: Efektívny spôsob manipulácie s genómom mačacieho koronavírusu. Virologický časopis. Vol. 77, č. 8. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.77.8.4528-4538.20033 

6. Schmidt, F., Weisblum, Y., Rutkowska, M. a kol. Vysoká genetická bariéra pre únik polyklonálnej neutralizačnej protilátky SARS-CoV-2. Príroda (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04005-0 

7. Andreano E., et al 2021. SARS-CoV-2 uniká z vysoko neutralizujúcej rekonvalescentnej plazmy COVID-19. PNAS 7. septembra 2021 118 (36) e2103154118; https://doi.org/10.1073/pnas.2103154118 

***