Znikające zmienne: lekcje z Gammy, Ioty i Mu

Na początku 2021 roku naukowcy z Kolumbii odkryli niepokojący nowy typ koronawirusa. Ten wariant, ostatecznie znany jako Mu, miał kilka niepokojących mutacji, które zdaniem ekspertów mogą pomóc mu uniknąć mechanizmów obronnych układu odpornościowego.

W kolejnych miesiącach Mo szybko rozprzestrzenił się w Kolumbii, Napędzamy nowy wzrost liczby przypadków Covid-19. Do końca sierpnia odkryto go w kilkudziesięciu krajach, a Światowa Organizacja Zdrowia wyznaczył ją „Zmienna zainteresowania”.

Joseph Fofer, epidemiolog genetyczny z Centrum Medycznego Uniwersytetu Nebraska i autor: Ostatnie badanie dotyczące zmiennej.

Potem zniknął. Dziś wariant całkowicie zniknął.

Dla każdej delty lub omikrona istnieją zmienne gamma, jota lub mu, zmienne, które doprowadziły do ​​lokalnych wybuchów, ale nigdy nie zdominowały globalnej dominacji. Eksperci twierdzą, że chociaż zrozumienie Omicron pozostaje kluczowym priorytetem zdrowia publicznego, można wyciągnąć wnioski z tych mniejszej liczby szczepów.

„Ten wirus nie ma motywacji, aby przestać się adaptować i ewoluować” – powiedział Joel Werthem, epidemiolog molekularny z University of California w San Diego. „A wiedza o tym, jak robiłeś to w przeszłości, pomoże nam przygotować się na to, co możesz zrobić w przyszłości”.

Badania nad nadzorem wskazują również na luki w nadzorze i błędy w polityce — dostarczając więcej dowodów na to, że międzynarodowy zakaz podróżowania w Ameryce nie był skuteczny — oraz na to, co sprawia, że ​​wirus działa, co sugeruje, że na wczesnym etapie pandemii przenoszenie było ważniejsze niż odporność uchylanie się.

Badanie podkreśla również, jak ważny jest kontekst; Zmienne, które mają wpływ w niektórych miejscach, nie mają przyczółka w innych. W rezultacie trudno jest przewidzieć, które zmienne staną się dominujące, a utrzymanie się na szczycie przyszłych zmiennych i patogenów będzie wymagało kompleksowego monitorowania w czasie zbliżonym do rzeczywistego.

„Możemy wiele zyskać, przyglądając się sekwencji genomu wirusa i mówiąc: »Jeden jest prawdopodobnie gorszy od drugiego«” – powiedział dr Werthem.

Tutaj widać Mu

Koronawirus nieustannie się zmienia, a większość nowych wariantów pozostaje niezauważona lub nazwana. Ale inni biją na alarm, albo dlatego, że szybko stają się coraz częstsze, albo dlatego, że ich genomy wyglądają złowieszczo.

Oba były prawdziwe dla Mo, gdy rozprzestrzenił się na Kolumbię. „Zawierał kilka mutacji, które ludzie uważnie obserwowali” – powiedziała Marie Petron, epidemiolog genetyczny z University of Sydney i autorka nowego artykułu Moe. Udokumentowano kilka mutacji białek kolców w innych wariantach immunologicznych, w tym beta i gamma.

W nowym badaniu, które nie zostało jeszcze opublikowane w czasopiśmie naukowym, naukowcy porównali biologiczne właściwości Mu z właściwościami Alfa, Beta, Delta, Gamma i oryginalnego wirusa. Odkryli, że Mu nie rozmnaża się szybciej niż jakakolwiek inna odmiana, ale jest najbardziej odporny na odporność – bardziej odporny na przeciwciała niż jakakolwiek znana odmiana poza Omicronem.

Analizując sekwencje genomowe próbek Mu zebranych z całego świata, naukowcy zrekonstruowali rozpowszechnienie wariantu. Doszli do wniosku, że Mu najprawdopodobniej pojawiło się w Ameryce Południowej w połowie 2020 roku. Następnie było w obiegu przez kilka miesięcy, zanim zostało odkryte.

Powiedział, że nadzór genomiczny w wielu częściach Ameryki Południowej był „niekompletny i niekompletny” Jesse Bloom, ekspert w dziedzinie ewolucji wirusów z Centrum Badań nad Rakiem Freda Hutchinsona w Seattle. „Gdyby w tych obszarach istniało lepsze monitorowanie, łatwiej byłoby szybko ocenić stopień zaniepokojenia Mo”.

Mo również przedstawił inne wyzwanie. Miała typ mutacji, znanej jako mutacja przesunięcia ramki, która była rzadka w próbkach koronawirusa. Te mutacje zostały oznaczone jako błędy, gdy naukowcy, w tym dr Fofer, próbowali przesłać swoje sekwencje Mu do GISAIDmiędzynarodowe repozytorium genomów wirusowych wykorzystywane do monitorowania nowych wariantów.

Ta komplikacja spowodowała opóźnienie w publicznym udziale sekwencji Mo. Naukowcy odkryli, że czas między pobraniem próbki wirusa od pacjenta a upublicznieniem na GISAID był zawsze dłuższy w przypadku przypadków Mu niż w przypadku Delta.

„Sam genom zasadniczo tworzył sztuczne luki w nadzorze” – powiedział dr Faufer. „To spowodowało, przynajmniej z naszego doświadczenia, że ​​nie mamy danych przez tygodnie, kiedy zwykle staramy się je opublikować w ciągu kilku dni”.

(Naukowcy podkreślili znaczenie systemów kontroli jakości GISAID, a repozytorium rozwiązało problem).

Połącz te luki w monitorowaniu z obejściami immunologicznymi Mu i wyglądało na to, że alternatywa wkrótce wystartuje. Ale tak się nie stało. Zamiast tego naukowcy odkryli, że Mo rozprzestrzenił się z Ameryki Południowej i Środkowej na inne kontynenty, ale nie rozprzestrzenił się szeroko, gdy już tam dotarł. „To wskazywało, że ten wariant niekoniecznie był tak odpowiedni w populacjach Ameryki Północnej i Europy, jak byśmy się tego spodziewali” – powiedział dr Petron.

Było tak najprawdopodobniej dlatego, że Mu musiał konkurować z jeszcze bardziej niesamowitym wariantem: deltą. Delta nie była tak biegła w unikaniu przeciwciał jak Mu, ale była bardziej przenośna. „Więc ostatecznie Delta rozprzestrzeniła się szerzej” – powiedział dr Bloom.

Właściwy wybór we właściwym czasie

Badanie udanych wariantów mówi tylko połowę prawdy. „Zmienne, które nie stają się dominujące, są w pewnym sensie kontrolami ujemnymi” – powiedział dr Petron. „Mówią nam, co nie zadziałało, a tym samym pomagają wypełnić luki w wiedzy na temat zmiennej sprawności”.

Delta przewyższała kilka wariantów immunogennych oprócz Mu, w tym Beta, Gamma i Lambda. Ten wzorzec sugeruje, że samo unikanie odporności nie wystarczyło, aby wariant przerósł wysoce zakaźną wersję wirusa – a przynajmniej nie we wczesnej fazie epidemii, kiedy niewiele osób miało odporność.

Ale szczepienia i liczne fale infekcji zmieniły krajobraz immunologiczny. Naukowcy stwierdzili, że wysoce nieuchwytna alternatywa immunologiczna powinna teraz mieć większą przewagę, co prawdopodobnie jest jednym z powodów sukcesu Omicron.

Inne niedawne badanie sugeruje, że gamma unikająca odporności w Nowym Jorku Mają tendencję do robienia lepszych W dzielnicach o wyższym poziomie istniejącej wcześniej odporności, w niektórych przypadkach z powodu silnego uderzenia w pierwszą falę Covid. „Nie możemy zobaczyć nowej zmiennej w próżni, ponieważ znajduje się ona w cieniu wszystkich zmiennych, które pojawiły się przed nią” – powiedział dr Werthem, który był autorem badania.

Rzeczywiście, zderzenie zmiennych w przeszłości pokazuje, że sukces zależy w dużej mierze od kontekstu. Na przykład Nowy Jork mógł być miejscem narodzin wariantu Iota, który: Został odkryty po raz pierwszy W próbkach wirusa pobranych w listopadzie 2020 r. „Więc zdobył wcześnie przyczółek” – powiedział dr Petron. Nawet po pojawieniu się bardziej przenośnego wariantu Alpha, Iota pozostała dominującą odmianą w mieście przez kilka miesięcy, zanim ostatecznie zniknęła.

Ale w Connecticut, gdzie Iota i Alpha zadebiutowały w styczniu 2021 roku, sprawy potoczyły się inaczej. „Alfa wystartowała natychmiast, IOTA nie miała żadnych szans” – powiedział dr Petroni, który kierował operacją. Badanie zmiennych w dwóch regionach.

Podobny wzór już zaczyna się pojawiać w przypadku wielu szczepów Omicron. W Stanach Zjednoczonych BA.2.12.1, wariant zidentyfikowany po raz pierwszy w Nowym Jorku, zdjąłPodczas pobytu w RPA BA.4 i BA.5 napędzają nowy boom.

To kolejny powód do badania wariantów, które uległy zmniejszeniu, mówi Sarah Otto, biolog ewolucyjny z University of British Columbia. Alternatywa, która nie była dobrze dopasowana do konkretnego czasu i miejsca, mogłaby wystartować gdzie indziej. W rzeczywistości to prawdopodobnie nieszczęście Mo, że pojawił się tak wcześnie. „Może nie było wystarczającej liczby osób z odpornością, aby wzmocnić ten wariant” Dr Otto powiedział.

Ale następnym niepokojącym wariantem może być potomek lub coś podobnego szczepu unikającego odporności, który nigdy się nie zadomowił.

Spojrzenie na poprzednie zmienne może zapewnić wgląd w to, co zadziałało lub nie zadziałało, aby je zawierać. Nowe badanie gamma dostarcza dalszych dowodów na to Zakaz podróży międzynarodowychprzynajmniej w wersji wdrożonej przez Stany Zjednoczone, raczej nie zapobiegnie globalnemu rozprzestrzenianiu się tego wariantu.

Gamma została po raz pierwszy rozpoznana w Brazylii pod koniec 2020 roku. W maju tego roku Stany Zjednoczone zakazały większości obywateli spoza USA podróżowania do kraju z Brazylii, co pozostaje w mocy Do listopada 2021. Jednak gamma została odkryta w Stanach Zjednoczonych w styczniu 2021 roku i wkrótce rozprzestrzeniła się na dziesiątki krajów.

Ponieważ Gamma nigdy nie dominowała na całym świecie, badanie jej rozpowszechnienia zapewnia „czystszy” obraz skuteczności zakazu podróżowania, powiedziała Titiana Vasilyeva, epidemiolog molekularny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i autorka badania. „Jeśli chodzi o badanie zmiennych, takich jak delta – coś, co powoduje wszędzie masowe epidemie – czasami naprawdę trudno jest znaleźć wzorce, ponieważ dzieje się to na bardzo dużą skalę i bardzo szybko” – powiedziała.

Dr Faufer powiedział, że w trwającej globalnej sytuacji zagrożenia zdrowia, z szybko zmieniającym się wirusem, istnieje zrozumiały powód, aby skupić się na przyszłości. Gdy uwaga świata zwróciła się na Deltę, a potem na Omicrona, on i jego koledzy zastanawiali się, czy kontynuować badanie starych wiadomości Mu.

Dr pamięta. „Sądzimy jednak, że wciąż jest miejsce na wysokiej jakości badania, które zadają pytania o istniejące wcześniej zmienne budzące niepokój i próbują ponownie rozważyć, co się stało”.