Počet virových kmenů přítomných v každém poštovním směrovacím čísle Houston během druhé vlny případů COVID-19 v létě 2020. Počet kmenů je představován barevným spektrem od modré (0 kmenů) po červené (50 kmenů). Kredity: Houston Methodist / University of Texas at Austin. Kredity: Houston Methodist / University of Texas at Austin
Studie, které se zúčastnilo více než 5 000 COVID-19 pacienti v Houstonu zjistili, že virus, který způsobuje onemocnění, hromadí genetické mutace, z nichž jedna může způsobit, že je nakažlivější. Podle článku publikovaného v recenzovaném časopise mBIO, tato mutace, zvaná D614G, se nachází v ušním proteinu, který otevírá naše buňky vstupu virů. Jedná se o největší recenzovanou studii SARS-CoV-2 sekvence genomu v jedné městské oblasti Spojených států k dnešnímu dni.
Článek ukazuje, že „virus mutuje díky kombinaci neutrální extáze – což znamená pouze náhodné genetické změny, které viru nepomáhají ani nepoškozují – a tlaku na náš imunitní systém,“ uvedla Ilya Finkelstein, docentka molekulárních biologických věd na Texaské univerzitě v Austinu a spoluautorka studie. Studii provedli vědci z Houston Methodist Hospital, UT Austin a jinde.
Během počáteční vlny pandemie měla tuto mutaci 71% nových koronavirů identifikovaných u pacientů v Houstonu. Když v létě zasáhla Houston druhá vlna epidemie, tato varianta vyskočila na 99,9% prevalenci. To odráží trend pozorovaný po celém světě. Studie publikovaná v červenci na základě více než 28 000 sekvencí genomu zjistila, že varianty nesoucí mutaci D614G se přibližně za měsíc staly globálně dominantní formou SARS-CoV-2. SARS-CoV-2 je koronavirus, který způsobuje COVID-19.
Proč tedy kmeny obsahující tuto mutaci překonaly ty, které ne?
Možná jsou nakažlivější. Studie s více než 25 000 sekvencemi genomu ve Velké Británii zjistila, že viry s mutací mají tendenci být přenášeny o něco rychleji než viry bez ní a způsobují větší shluky infekcí. Přirozený výběr by upřednostňoval kmeny viru, které se snadněji přenášejí. Ale ne všichni vědci jsou přesvědčeni. Někteří navrhli další vysvětlení, které se nazývá „efekty zakladatele“. V tomto scénáři mohla být mutace D614G častější u prvních virů, které dorazily do Evropy a Severní Ameriky, což jim v zásadě poskytlo výhodu oproti jiným kmenům.
Většina kmenů koronaviru cirkulujících v Houstonu v létě 2020 měla mutaci v D614G ve třídě proteinů. Kredity: Houston Methodist / University of Texas at Austin
Třída proteinů také nadále akumuluje další mutace neznámého významu. Tým Houston Methodist-UT Austin také ukázal v laboratorních experimentech, že alespoň jedna taková mutace umožňuje špičce vyhnout se neutralizační protilátce, kterou lidé přirozeně produkují v boji proti infekcím SARS-CoV-2. To může této variantě viru usnadnit průchod naším imunitním systémem. I když zatím není jasné, zda se to také promítá do snadnějšího přenosu mezi jednotlivci.
Dobrou zprávou je, že tato mutace je vzácná a onemocnění u infikovaných pacientů není o nic závažnější. Podle Finkelsteina skupina neviděla viry, které se naučily vyhýbat se vakcínám první generace a formulacím terapeutických protilátek.
“Virus nadále mutuje, jak se šíří po celém světě,” řekl Finkelstein. „Snahy o monitorování v reálném čase, jako je naše studie, zajistí, že globální vakcíny a terapie budou vždy o krok napřed.“
Vědci pozorovali celkem 285 mutací u tisíců infekcí, ačkoli se nezdá, že by většina měla významný dopad na to, jak závažné je onemocnění. Probíhající studie nadále sledují třetí vlnu pacientů s COVID-19 a charakterizují, jak se virus adaptuje na neutralizující protilátky produkované naším imunitním systémem. Každá nová infekce představuje hod kostkou, další šanci na vývoj nebezpečnějších mutací.
„Dali jsme tomuto viru mnoho šancí,“ řekl pro The Washington Post hlavní autor James Musser z Houston Methodist.. „Právě teď je obrovská populace.“
Do práce přispělo několik dalších autorů UT Austin: hostující vědec Jimmy Gollihar, docent molekulárních biologických věd Jason S. McLellan a postgraduální studenti Chia-Wei Chou, Kamyab Javanmardi a Hung-Che Kuo.
Tým UT Austin testoval různé genetické varianty proteinu viru spike, což je část, která mu umožňuje infikovat hostitelské buňky, měřit stabilitu proteinu a zjistit, jak dobře se váže na receptor na hostitelských buňkách a neutralizovat protilátky. Začátkem roku vyvinul McLellan a jeho tým z UT Austin ve spolupráci s vědci z National Institutes of Health první 3D mapu spirálního virového proteinu pro koronaviry, kterou nyní navrhuje několik předních kandidátů na vakcínu.
Vědci zjistili, že SARS-CoV-2 byl do oblasti Houstonu zaveden mnohokrát, nezávisle, z různých geografických oblastí, s kmeny viru z Evropy, Asie, Jižní Ameriky a jinde ve Spojených státech. Rozšířené rozšíření v komunitě bylo krátce poté, co byly v Houstonu hlášeny případy COVID-19.
Odkaz: „Molekulární architektura raného šíření a masivní druhá vlna viru SARS-CoV-2 v hlavní metropolitní oblasti“ S. Wesley Long, Randall J. Olsen, Paul A. Christensen, David W. Bernard, James J. Davis, Maulik Shukla, Marcus Nguyen, Matthew Ojeda Saavedra, Prasanti Yerramilli, Layne Pruitt, Sishir Subedi, Hung-Che Kuo, Heather Hendrickson, Ghazaleh Eskandari, Hoang AT Nguyen, J. Hunter Long, Muthiah Kumaraswami, Daniel Boutz Mcomalielami Jim Chia-Wei Chou, Kamyab Javanmardi, Ilya J. Finkelstein a James M. Musser, 30. října 2020, mBio.
DOI: 10,1128 / mBio.02707-20
Tuto studii podpořila nadace Fondren Foundation, Houston Methodist Hospital and Research Institute, National Institutes of Health, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, Welch Foundation, National Science Foundation, and the Agency for Advanced Defence Research Projects. Ilya Finkelstein je výzkumná pracovnice CPRIT v oblasti výzkumu rakoviny, financovaná Institutem pro prevenci a výzkum rakoviny v Texasu.
Starší verze článku byla zveřejněna v září na přetiskovém serveru medRxiv.