Miten mutaatiot syntyvät, kannattaako odottaa uutta koronaviruskantaa?

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Viime vuoden lokakuussa jossain Intiassa luultavasti immuunipuutteinen henkilö sairastui COVID-19:ään. Hänen tapauksensa saattoi olla lievä, mutta koska hänen kehonsa ei kyennyt pääsemään eroon koronaviruksesta, hän viipyi ja lisääntyi. Kun virus replikoitui ja siirtyi solusta toiseen, geneettisen materiaalin palaset kopioivat itseään väärin. Tällä muunnetulla viruksella hän tartutti ympärillään olevat.

Näin syntyi tutkijoiden mukaan koronaviruksen Delta-kanta, joka aiheuttaa tuhoa ympäri maailmaa ja vaatii valtavan määrän ihmishenkiä päivittäin. COVID-19-pandemian aikana tästä viruksesta on jo tunnistettu tuhansia muunnelmia, joista neljää pidetään "huolenaiheena" - Alpha, Beta, Gamma ja Delta.

Vaarallisin niistä on Delta, joidenkin raporttien mukaan se on noin 97 % tarttuvampi kuin alkuperäinen koronavirus, joka ilmestyi vuonna 2019 Wuhanissa. Mutta voiko olla vielä vaarallisempia kantoja kuin Delta? Mutaatioiden esiintymisen ymmärtäminen auttaa vastaamaan kysymykseen.

Koronavirukset ovat muita viruksia herkempiä mutaatioille

Tällainen tapahtumien käänne kuin Intiassa ei ollut yllätys mikrobiologeille. He eivät tietenkään voineet ennustaa, missä ja milloin vielä tappavampi virus ilmaantuisi ja tapahtuiko se ollenkaan, mutta vaarallisen mutaation mahdollisuus myönnettiin täysin. Michiganin yliopiston mikrobiologian ja immunologian osaston puheenjohtajan Bethany Mooren mukaan joka kerta kun virus pääsee soluun, se replikoi genomiaan levittääkseen muihin soluihin.

Lisäksi koronavirukset kopioivat genomejaan huolettomammin kuin ihmiset, eläimet tai jopa jotkut muut taudinaiheuttajat. Toisin sanoen he tekevät usein virheitä kopioidessaan omia geneettisiä koodejaan, mikä johtaa mutaatioihin. On kuitenkin viruksia, jotka mutatoituvat jopa useammin kuin koronavirus, esimerkiksi flunssa. Tämä johtuu siitä, että koronavirusten RNA sisältää oikolukuentsyymiä, joka vastaa kopioiden kaksoistarkistamisesta. Siksi useimmiten missä muodossa se joutuu ihmiseen, tällä tavalla se tulee hänestä.

Kuten epidemiologit kuitenkin sanovat, korjaamattoman vahingon aiheuttamiseksi maailmalle ei tarvita monia väärin kopioituja kopioita. Virukset, jotka tarttuvat ilmassa esimerkiksi keskustelun aikana, leviävät paljon nopeammin kuin ne, jotka tarttuvat sukupuoliteitse, veren välityksellä tai jopa kosketuksen kautta. Lisäksi tällaisilla viruksilla on toinen vaara - tartunnan saanut henkilö voi välittää sen ja jopa sen mutatoidun version jo ennen kuin hän tietää tartunnastaan.

Koronaviruksen yksittäiset mutaatiot ovat vähemmän vaarallisia kuin konvergentti evoluutio

Useimmat mutaatiot joko tappavat viruksen itsestään tai kuolevat leviämisen puutteen vuoksi, eli kantaja siirtää sen pienelle määrälle ihmisiä, jotka eristävät ja estävät viruksen leviämisen edelleen. Mutta kun syntyy suuri määrä mutaatioita, osa niistä onnistuu vahingossa "pakoon" rajoitetusta kantajajoukosta, esimerkiksi jos tartunnan saanut henkilö vierailee ruuhkaisessa paikassa tai tapahtumassa, jossa on paljon osallistujia.

Mikrobiologian ja molekyyligenetiikan professorin Vaughn Cooperin mukaan tiedemiehet eivät kuitenkaan pelkää eniten edes yhden viruksen mutaatiota, vaan samanlaisia muutoksia, joita esiintyy monissa itsenäisissä muunnelmissa. Tällaiset muutokset tekevät viruksesta aina täydellisemmän evoluution kannalta. Tätä ilmiötä kutsutaan konvergenttievoluutioksi.

Esimerkiksi kaikissa edellä mainituissa kannoissa mutaatio tapahtui piikkiproteiinin yhdessä osassa (piikkiproteiini). Nämä ulkonemat auttavat virusta infektoimaan ihmissoluja. Joten D614G-mutaation seurauksena yksi aminohappotyyppi (nimeltään asparagiinihappo) korvattiin glysiinillä, mikä teki viruksesta tarttuvamman.

Toinen yleinen mutaatio, joka tunnetaan nimellä L452R, muuttaa aminohapon leusiinin arginiiniksi, jälleen piikkiproteiinissa. Ottaen huomioon, että L452-mutaatio on havaittu yli tusinassa yksittäisessä kloonissa, voidaan päätellä, että se tarjoaa tärkeän edun koronavirukselle. Tutkijat vahvistivat tämän oletuksen hiljattain sekvensoimalla satoja näytteitä viruksesta. Lisäksi, kuten tutkijat ehdottavat, L452R auttaa virusta saamaan ihmiset, joilla on jonkin verran immuniteettia koronavirukselle.

Koska piikkiproteiini on ollut kriittinen rokotteiden ja hoitojen kehittämisessä, tutkijat ovat tehneet eniten tutkimusta sen mutaatioiden tutkimiseksi. Mutta jotkut tutkijat uskovat, että mutaatioiden tutkiminen piikkiproteiinissa ei yksin riitä ymmärtämään virusta. Tämän mielipiteen yhtyy erityisesti Nash Rochman, evolutionaarisen virologian asiantuntija.

Rohman on äskettäisen artikkelin toinen kirjoittaja, jossa todetaan, että vaikka piikkiproteiini on viruksen tärkeä elementti, siinä on myös toinen, yhtä tärkeä osa, jota kutsutaan nukleokapsidiproteiiniksi. Se on pinnoite, joka ympäröi viruksen RNA-genomia. Tutkijan mukaan nämä kaksi aluetta voivat toimia yhdessä. Toisin sanoen variantti, jossa on mutaatio piikkiproteiinissa ilman muutoksia nukleokapsidiproteiinissa, voi käyttäytyä aivan eri tavalla kuin toinen variantti, jolla on mutaatioita molemmissa proteiineissa.

Ryhmää mutaatioita, jotka toimivat yhdessä, kutsutaan epistasiksi. Rohmanin ja kollegoiden simulaatiot osoittavat, että pieni ryhmä mutaatioita eri kohdissa voi auttaa virusta pakenemaan vasta-aineita ja siten heikentää rokotteiden tehokkuutta.

Koronaviruksen vaarallisen mutaation uhka säilyy pandemian loppuun asti

Tutkijoiden suurin huolenaihe on se, että ilmaantuu mutaatioita, jotka ovat vastustuskykyisiä rokotukselle. Kaikki rokotteet osoittavat tällä hetkellä tehonsa. Uusin Mu-variantti on kuitenkin jo osoittautunut paljon vastustuskykyisemmaksi niille kuin kaikki aiemmat kannat, mukaan lukien Delta-variantti.

Koska pieni osa maailman väestöstä on edelleen rokotettuja, viruksella ei ole erityistä tarvetta mutaatiolle, joka pystyy täysin oveltamaan immuunijärjestelmän. Asiantuntijat uskovat, että viruksen on helpompi löytää uusia ja parempia tapoja tartuttaa miljardeja ihmisiä, joilla ei vielä ole immuniteettia.

Kukaan ei kuitenkaan tiedä, mitä mutaatioita on edessään ja kuinka paljon vahinkoa ne voivat aiheuttaa. Pitkän itämisajan vuoksi vaarallisen mutaation omaava virus voi selviytyä ja levitä ympäri planeettaa, vaikka se olisi peräisin harvaan asutulta alueelta.

Mutaatioiden ongelman ymmärtämisen kannalta on tärkeää ymmärtää yksi asia - niitä esiintyy viruksen replikoitumisen yhteydessä. Tänä vuonna eri maissa ilmenevät mutaatiot ovat syynä siihen, että pandemia ei ole vielä hallinnassa. Eli mitä raivoavampi pandemia, sitä enemmän syntyy mutaatioita, jotka puolestaan edistävät viruksen entistä laajempaa leviämistä. Siksi paras tapa estää tulevien vaarallisempien kantojen syntyminen on rajoittaa toistojen määrää. Tällä hetkellä rokotus auttaa tässä, samoin kuin ennaltaehkäisevien toimenpiteiden noudattaminen.