Het SARS-CoV-2-virus is gemuteerd. Aitor Diago / Moment via Getty Images
Het SARS-CoV-2-virus is snel gemuteerd. Dat is een zorg, want deze meer overdraagbare varianten van SARS-CoV-2 zijn nu aanwezig in de VS, het VK en Zuid-Afrika en andere landen, en vragen veel mensen zich af of de huidige vaccins de ontvangers tegen het virus zullen beschermen. Verder vragen velen zich af of we dat kunnen houd toekomstige varianten van SARS-CoV-2 voor, die zeker zal voorkomen.
In mijn laboratorium Ik bestudeer de moleculaire structuur van RNA-virussen - zoals degene die COVID-19 veroorzaakt - en hoe ze zich vermenigvuldigen en vermenigvuldigen in de host. Naarmate het virus meer mensen infecteert en de pandemie zich verspreidt, blijft SARS-CoV-2 evolueren. Dit evolutieproces is constant en het stelt het virus in staat zijn omgeving te bemonsteren en veranderingen te selecteren die het efficiënter laten groeien. Het is dus belangrijk om virussen te controleren op dergelijke nieuwe mutaties die ze dodelijker, overdraagbaarder of beide kunnen maken.
Mensen wachten op een COVID-19-vaccin tijdens de derde nationale lockdown van Engeland om de verspreiding van het coronavirus tegen te gaan. Gareth Fuller / PA-afbeeldingen via Getty Images
RNA-virussen evolueren snel
Het genetisch materiaal van alle virussen wordt gecodeerd in DNA of RNA; een interessant kenmerk van RNA-virussen is dat ze veel sneller veranderen dan DNA-virussen. Elke keer dat ze een kopie van hun genen maken, maken ze een of meer fouten. Dit zal naar verwachting vele malen gebeuren in het lichaam van een persoon die is geïnfecteerd met COVID-19.
Je zou kunnen denken dat een fout maken in je genetische informatie slecht is - dat is tenslotte de basis voor genetische ziekten bij de mens. Voor een RNA-virus kan een enkele verandering in het genoom het "dood" maken. Dat is niet zo erg als je in een geïnfecteerde menselijke cel duizenden kopieën maakt en een paar niet langer bruikbaar zijn.
Sommige genomen kunnen echter een verandering oppikken die gunstig is voor de overleving van het virus: misschien stelt de verandering het virus in staat om een antilichaam te ontwijken - een eiwit dat het immuunsysteem produceert om virussen op te vangen - of een antiviraal middel. Een andere gunstige verandering kan ervoor zorgen dat het virus een ander type cel of zelfs een andere diersoort kan infecteren. Dit is waarschijnlijk het pad dat is toegestaan SARS-CoV-2 om van vleermuizen in mensen te veranderen.
Elke verandering die de nakomelingen van het virus een concurrentievoordeel geeft, zal de voorkeur krijgen - "geselecteerd" - en het oorspronkelijke oudervirus ontgroeien. SARS-CoV-2 demonstreert deze functie nu met nieuwe varianten die zijn ontstaan verbeterde groei-eigenschappen. Het begrijpen van de aard van deze veranderingen in het genoom zal wetenschappers begeleiden bij het ontwikkelen van tegenmaatregelen. Dit is het klassieke kat-en-muisscenario.
Bij een geïnfecteerde patiënt zijn er honderden miljoenen individuele virusdeeltjes. Als je bij deze patiënt naar binnen zou gaan en één virus tegelijk zou uitkiezen, zou je een reeks mutaties of varianten in de mix aantreffen. Het is de vraag welke een groeivoordeel hebben - dat wil zeggen welke kunnen evolueren omdat ze beter zijn dan het oorspronkelijke virus. Dat zijn degenen die tijdens de pandemie succesvol zullen worden.
Is er een van de mutaties die zijn gedetecteerd?
Elke variant of verandering in het virus is waarschijnlijk niet zo problematisch. Een enkele verandering in het spike-eiwit - dat is de regio van het virus dat zich aan menselijke cellen hecht - zal waarschijnlijk geen grote bedreiging vormen nu de medische gemeenschap de vaccins uitrolt.
De nieuwe variant van het SARS-CoV-2 coronavirus, B.1.1.7., Werd voor het eerst geïdentificeerd in het VK in december. Het rode object is een piekproteïne van het coronavirus en het werkt samen met de (blauwe) ACE2-receptor op de menselijke cel om het te infecteren. De mutaties van de nieuwe variant zijn gelabeld en tonen hun positie op het spike-eiwit. Juan Gaertner / Science Photo Library via Getty Images
De huidige vaccins zetten het immuunsysteem aan om antilichamen te produceren die het spike-eiwit op het virus herkennen en richten, wat essentieel is voor het binnendringen van menselijke cellen. Wetenschappers hebben de opeenstapeling van meerdere veranderingen in het spike-eiwit in de Zuid-Afrikaanse variant.
Door deze veranderingen kan SARS-CoV-2 bijvoorbeeld sterker hechten aan de ACE2-receptor en de menselijke cellen efficiënter binnendringen, aldus voorlopige ongepubliceerde studies. Die veranderingen zouden het virus in staat kunnen stellen cellen gemakkelijker te infecteren en de overdraagbaarheid ervan te vergroten. Met meerdere veranderingen in het spike-eiwit, produceren de vaccins mogelijk niet langer een sterke immuunrespons tegen deze nieuwe variant virussen. Dat is een dubbele klap: een minder effectief vaccin en een robuuster virus.
Op dit moment hoeft het publiek zich geen zorgen te maken over de huidige vaccins. De toonaangevende vaccinfabrikanten houden in de gaten hoe goed hun vaccins deze nieuwe varianten beheersen en zijn bereid het vaccinontwerp aan te passen om ervoor te zorgen dat ze bescherming bieden tegen deze opkomende varianten. Moderna heeft bijvoorbeeld verklaard dat het de tweede of boosterinjectie zal aanpassen om de volgorde van de Zuid-Afrikaanse variant beter aan te laten sluiten. We zullen moeten afwachten of de transmissiesnelheden zullen dalen naarmate meer mensen vaccinaties krijgen.
Waarom verlaagt de transmissiesleutel?
Een daling van de overdrachtssnelheden betekent minder infecties. Minder virusreplicatie leidt tot minder kansen voor het virus om bij mensen te evolueren. Met minder kans om te muteren, vertraagt de evolutie van het virus en is er een lager risico op nieuwe varianten.
De medische gemeenschap moet een flinke zet doen en zoveel mogelijk mensen laten vaccineren en dus beschermen. Zo niet, dan zal het virus bij grote aantallen mensen blijven groeien en nieuwe varianten voortbrengen.
Hoe de nieuwe varianten verschillen
De De Britse variant, bekend als B.1.1.7., Lijkt sterker te binden aan de eiwitreceptor genaamd ACE2, die zich op het oppervlak van menselijke cellen bevindt.
Ik denk niet dat we duidelijk bewijs hebben gezien dat deze virussen pathogeen zijn, wat dodelijker betekent. Maar ze kunnen sneller of efficiënter worden verzonden. Dat betekent dat er meer mensen besmet raken, wat zich vertaalt in meer mensen die in het ziekenhuis worden opgenomen.
[Dagelijkse kennis. Meld je aan voor de nieuwsbrief van The Conversation.]
De Zuid-Afrikaanse variant, bekend als 501.V2, heeft meerdere mutaties in het gen dat codeert voor het spike-eiwit. Deze mutaties helpen het virus een antilichaamreactie te ontwijken.
Antilichamen hebben een uitstekende precisie voor hun doelwit, en als het doelwit enigszins van vorm verandert, zoals bij deze variant - die virologen een ontsnappingsmutant - het antilichaam kan niet langer stevig binden, omdat het zijn beschermingsvermogen verliest.
Waarom moeten we controleren op mutaties?
We willen ervoor zorgen dat de diagnostische tests alle virussen detecteren. Als er mutaties zijn in het genetisch materiaal van het virus, kan een antilichaam- of PCR-test het mogelijk niet zo efficiënt of helemaal niet detecteren.
Om er zeker van te zijn dat het vaccin effectief zal zijn, moeten onderzoekers weten of het virus evolueert en ontsnapt aan de antilichamen die via het vaccin werden geactiveerd.
Een andere reden dat monitoring op nieuwe varianten belangrijk is, is dat mensen die geïnfecteerd zijn, opnieuw geïnfecteerd kunnen raken als het virus is gemuteerd en hun immuunsysteem het niet kan herkennen en uitschakelen.
De beste manier om opkomende varianten in de populatie te zoeken, is door middel van willekeurige sequentiebepaling van de SARS-CoV-2-virussen uit monsters van patiënten over verschillende genetische achtergronden en geografische locaties.
Hoe meer sequentiegegevens onderzoekers verzamelen, des te beter zullen vaccinontwikkelaars kunnen reageren op grote veranderingen in de viruspopulatie. Veel onderzoekscentra in de VS en de wereld zijn het opvoeren van hun sequentiemogelijkheden om dit te bereiken.
Over de auteur
Richard Kuhn, hoogleraar biologische wetenschappen, Purdue University
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
Het lichaam houdt de score bij: Brain Mind and Body in the Healing of Trauma
door Bessel van der Kolk
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen trauma en fysieke en mentale gezondheid en biedt inzichten en strategieën voor genezing en herstel.
Klik voor meer info of om te bestellen
Adem: de nieuwe wetenschap van een verloren kunst
door James Nestor
Dit boek verkent de wetenschap en praktijk van ademhalen en biedt inzichten en technieken voor het verbeteren van de fysieke en mentale gezondheid.
Klik voor meer info of om te bestellen
De plantenparadox: de verborgen gevaren van 'gezond' voedsel dat ziekten en gewichtstoename veroorzaakt
door Steven R. Gundry
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen voeding, gezondheid en ziekte en biedt inzichten en strategieën om de algehele gezondheid en het welzijn te verbeteren.
Klik voor meer info of om te bestellen
De immuniteitscode: het nieuwe paradigma voor echte gezondheid en radicale antiveroudering
door Joël Greene
Dit boek biedt een nieuw perspectief op gezondheid en immuniteit, gebaseerd op principes van epigenetica en biedt inzichten en strategieën voor het optimaliseren van gezondheid en veroudering.
Klik voor meer info of om te bestellen
De complete gids voor vasten: genees uw lichaam door middel van intermitterend, afwisselende dagen en langdurig vasten
door dr. Jason Fung en Jimmy Moore
Dit boek onderzoekt de wetenschap en praktijk van vasten en biedt inzichten en strategieën voor het verbeteren van de algehele gezondheid en welzijn.
