Úr hvaða afbrigði varð ómíkron til?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Úr hvaða afbrigði varð ómíkron til?
Spurningin öll hljóðaði svona:

Úr hvaða afbrigði varð ómíkron til og hvað getur það sagt okkur um þróun faraldursins?

Veiran sem veldur COVID-19 þróaðist í nokkur ólík afbrigði og framan af voru alfa, beta og delta þeirra þekktust. Nýtt veiruafbrigði fannst síðla árs 2021 og var það nefnt ómíkron. Samanburður á erfðamengi afbrigðisins sýnir að það hafði mjög margar stökkbreytingar í geninu sem myndar bindiprótínið, um 30 breytingar alls. Þótt sumar þessara breytinga þekkist úr öðrum afbrigðum sýna gögnin, svo óyggjandi er, að það spratt ekki úr neinu af hinum 10 afbrigðunum sem þekkt voru á þeim tímapunkti. Þetta kann að hljóma eins og mótsögn, en verður útskýrt í þarnæstu efnisgrein.

Vísindamenn um víða veröld hafa hlaðið DNA-röðum úr smituðum einstaklingum inn í opna gagnabanka, sem hægt er að bera ný sýni við. Með því að skoða erfðasamsetninguna má rekja saman ættmeiða og finna sameiginlegan forföður tveggja sýna (1. mynd). Slíkar greiningar sýna að ómíkron virðist hafa skilist frá þróunartré veirunnar um miðbik ársins 2020. Töluverð óvissa er með tímasetninguna, því ómíkron-afbrigðið er svo fjarskylt og raðir vantar úr sýnum frá Afríku. Svarið við fyrri hluta spurningarinnar er því þetta: ómíkron varð ekki til úr neinu öðru afbrigði, heldur spratt það frá upprunalegu gerðinni. Mögulegar ástæður fyrir því af hverju ómíkron er svo frábrugðið hinum afbrigðunum eru raktar í svari við spurningunni Hvað er sérstakt við ómíkron-afbrigðið?

Svarið við seinni hluta spurningarinnar, það er hvað þetta geti sagt okkur um þróun faraldursins, liggur að hluta til í hinni meintu mótsögn: af hverju eru ómíkron og delta af ólíkum meiði en deila samt mörgum samskonar stökkbreytingum? Ástæðan er samspil lítils erfðamengis og gríðarlegs fjölda stökkbreytinga. Í fyrsta lagi er erfðamengi veirunnar tæplega 30.000 basar, og við fjölgun veirunnar, það er hvert nýtt smit, eru ákveðnar líkur á að stökkbreyting verði í erfðaefninu. Þá fær afkomendaveiran erfðaefni sem er eins og foreldra-gerðin, nema ákveðin breyting verður á röðinni. Til dæmis getur gúanínbasa verið skipt út fyrir adenínbasa á stað 4689 í DNA-strengnum. Flestar stökkbreytingar eru skaðlegar en örlítill minnihluti getur breytt erfðaefninu veirunni í hag.^[1]

Í öðru lagi, litlar líkur í hverju tilfelli verða umtalsverðar líkur þegar tilfellin verða gríðarlega mörg. Veiran sem veldur COVID-19 hefur smitað hundruð milljóna manna, og hvert einasta smit er tækifæri fyrir veiruna að „ná í“ slíkar jákvæðar stökkbreytingar. Möguleikar veirunnar á að betrumbæta sig eru umtalsverðir en ekki óendanlega margir, þess vegna sést að um leið og tugmilljónir höfðu smitast þá hafði hver einasti staður í erfðamengi veirunnar orðið fyrir endurteknum stökkbreytingum. Hið ólíklega varð þar með líklegt, og að endingu mögulega óumflýjanlegt. Dæmi um slíkar stökkbreytingar má sjá í töflu 1.

Endurteknar stökkbreytingar af þessu tagi hafa orðið í geninu fyrir bindiprótínið, en einnig annars staðar í erfðamenginu. Til dæmis varð úrfelling í geninu sem skráir fyrir fjölprótíni A (Orf1a, S3675-) nokkrum sinnum í þróunarsögu veirunnar. Þessi úrfelling finnst í sex skilgreindum afbrigðum, þeirra á meðal ómíkron en ekki í delta. Úrfellingin veldur því að 3 amínósýrur falla úr prótíninu (3675-3677) en upplýsingar skortir um virkni prótínsins og byggingu til að hægt sé að segja til um hvaða áhrif þetta hefur á eiginleika veirunnar eða fjölgunargetu.

Nokkrar stökkbreytingar sem orðið hafa tvisvar eða oftar í þróunarsögu COVID-19-veirunnar
Stökkbreyting	Gen	Afbrigði/gerð (Nextstrain-númer)
S:N501	bindiprótín	alfa (20I)
		beta (20H)
		gamma (20J)
S:E484	bindiprótín	beta (20H)
		gamma (20J)
		kappa (21B)
		P.2 (20B)
S:H655Y	bindiprótín	gamma (20J)
		ómíkron (21L/21K)
Orf1a, S3675-	opinn lesrammi A, fjölprótín	alfa (20I)
		beta (20H)
		gamma (20J)
		eta (21D)
		jóta (21F)
		ómíkron (21L/21K)
Tafla 1. Dæmi um nokkrar stökkbreytingar sem orðið hafa tvisvar eða oftar í veirunni sem veldur COVID-19. Tilgreint er í síðasta dálki í hvaða afbrigðum (eða undirgerð) veirunnar þær finnast. Byggt á samantekt Nextstrain-hópsins um erfðabreytileika í veirunni: CoVariants.

Krafturinn sem veldur þessu er náttúrlegt val. Ef stökkbreyting eykur hæfni gerðar, miðað við aðrar gerðir í stofni, þá mun hún rísa í tíðni. Breytingar sem auka hæfni veirunnar eru þess vegna líklegri til að verða algengar eða jafnvel allsráðandi. Sem er einmitt leið sem líffræðingar hafa beitt til að finna og skilgreina mögulega hættulegar stökkbreytingar í stofni veirunnar, samanber upplýsingar á vefsíðu Nextstrain-verkefnisins um hættulegar stökkbreytingar í veirunni. Þetta var ein ástæðan fyrir því að viðvörunarbjöllum var hringt vegna ómíkron. Í henni fundust þó nokkuð margar stökkbreytingar sem vitað var að gætu gert veiruna meira smitandi.

Það viðurkennist að eftir að delta-afbrigðið var orðið mjög algengt áttu fáir von á því að nýtt afbrigði myndi skáka því. Til áminningar þá er metið að delta hafi 50% meiri smithæfni en alfa, sem var 50% meira smitandi en upprunalega gerðin.^[2] Það er mjög mikil aukning í hæfni. Ómíkron kom því flestum fagmönnum á sviðinu á óvart, bæði sú staðreynd að hún spratt úr „þróunarlegri“ rót ættartrésins og það hversu margar breytingar höfðu orðið á ættmeið afbrigðisins.

Tvær sviðsmyndir þykja nú líklegastar, að ómíkron verði allsráðandi, það er að segja útrými hinum gerðunum, eða að ómíkrón og delta (eða önnur afbrigði) muni ríkja saman um ókomin ár. Um þetta má lesa meira í svari við spurningunni Mun ómíkron útrýma delta og öðrum afbrigðum veirunnar?

Á meðan ýmsir eiginleikar ómíkron komu á óvart, var það fyrirsjáanlegt að það sprytti upp í þeim heimshluta þar sem bóluefni hafa verið af skornum skammti. Bóluefnin vernda gegn alvarlegum einkennum, draga úr smiti og auka líkurnar á hjarðónæmi í stofnum, og vernda þannig viðkvæma hópa og ungviði. Eins og Ingileif Jónsdóttir, prófessor í ónæmisfræði, hefur bent á, er misdreifing bóluefna raunverulegt vandamál.^[3] Í upphafi árs 2022 höfðu um 10 milljarðar skammta af bóluefni gegn veirunni verið framleiddir, en ennþá hafði um þriðjungur jarðarbúa ekki einu sinni fengið einn skammt. Af þeim fimm afbrigðum sem Alþjóðaheilbrigðisstofnunin segir nú varhugaverð, urðu fjögur til í löndum þar sem bólusetningar eru ónógar. Það bendir sterklega til að besta leiðin til að stoppa nýliðun afbrigða sé að gera bóluefni aðgengileg fyrir alla á jörðinni.

Að síðustu, ómíkron hættir ekki að þróast þótt það verði algengasta afbrigði á jörðinni. Strax í upphafi sást að sýni sem greind voru sem ómíkron voru ekki öll eins. Töluverður erfðabreytileiki finnst milli greina ómíkron, þó ekki sé tilefni til þess, þegar þetta svar er skrifað, að skilgreina þessar greinar sem ný afbrigði með aðra eiginleika en ómíkron-1. Það er óvíst hvaða leið veiran fer, en með hliðsjón af smithæfni ómíkron, slakari sóttvarnaraðgerðum og gríðarlegum fjölda ómíkron-smitaðra er ljóst að steypiregn nýrra stökkbreytinga mun í raun „leyfa“ veirunni að kanna mjög marga þróunarfræðilega möguleika.^[4]

Margvíslegur þrýstingur er á veiruna, en í framhaldinu vegur líklega þyngst að í fólki með fyrri smit eða bólusetningar, hefur ónæmiskerfið „minni“ um veiruna. Kerfið þekkir hana og getur lamið niður ný smit, eða að minnsta kosti mildað áhrif þeirra. Veiran getur þróast og „brugðist“ við þessu á tvo vegu. Líklegast er að með tímanum verði svokallað vakaflökt (e. antigenic drift), sem eru margar smáar breytingar á byggingu þeirra prótína sem ónæmiskerfin þekkja og nota til að óvirkja veirur og yfirvinna sýkingar. Eftir mánuði eða ár mun uppsöfnun marga slíkra breytinga leiða til þess að veiran verður nægilega ólík fyrri gerðum til að smita einstakling aftur. Í tilbúnu dæmi um slíkt myndi einstaklingur sem fékk ómíkron í desember 2021 mögulega smitast af ómíkron-2 einhvern tímann á árinu 2023.

Hin leiðin er svokallað vakastökk (e. antigenic shift). Eins og orðið ber með verður í þessum tilfellum mikil breyting á byggingu prótína veirunnar sem ónæmiskerfið þekkir, til dæmis vegna endurröðunar erfðaefnis eða mjög róttækra breytinga á röð ákveðins gens. Þekktasta dæmið um slíkt er endurröðun í veirunni sem veldur venjulegri inflúensu. Það er líklegra að SARS-CoV-2 muni þróast með vakaflökti en vakastökki, en ómíkron sýnir að veiruna má ekki vanmeta.

Samantekt:

• Ómíkron spratt ekki út úr öðru afbrigði.
• Ómíkron varð til út frá upprunalegu gerðinni, og varð fyrir mörgum stökkbreytingum á þeirri leið.
• Ný afbrigði verða aðallega til í löndum þar sem bólusetningar eru af skornum skammti.
• Bólusetningar gætu verið besta leiðin til að aftra þróun nýrra afbrigða veirunnar.
• Vakaflökt er líklegast í framhaldinu, þá víkur veiran sér hægt og rólega undan minni ónæmiskerfis einstaklinga og getur að endingu sýkt þá aftur.

Tilvísanir:

1. ^ Sjá nánar um það í svari við spurningunni Hvort er líklegra að veiran sem veldur COVID-19 verði hættulegri eða hættuminni fyrir menn vegna stökkbreytinga?
2. ^ Sjá hér: 5 Things To Know About the Delta Variant > News > Yale Medicine. (Sótt 25.01.2022).
3. ^ Bólusetjum börnin gegn COVID-19, þau eiga rétt á því. (Sótt 25.01.2022).
4. ^ Pistlahöfundur treystir sér ekki til að segja að veiran geti kannað alla möguleika, því það fæli í sér allar mögulegar samsetningar 2, 3 eða fleiri nýrra breytinga sem verður fljótt stjarnfræðilega stór tala.

Ítarefni og heimildir:

• Centers for Disease Control and Prevention. (2021, 21. september). How Flu Viruses Can Change: “Drift” and “Shift”. (Sótt 25.1.2022).
• Katella, K. (2022, 6. janúar). 5 Things To Know About the Delta Variant. Yale Medicine. (Sótt 25.1.2022).
• World Health Organizations. Tracking SARS-CoV-2 variants. (Sótt 25.1.2022).
• Ingileif Jónsdóttir. (2022, 6. janúar). Bólusetjum börnin gegn COVID-19, þau eiga rétt á því. Kjarninn. (Sótt 25.1.2022).

Myndir:

• Arnar Pálsson. Birt undir leyfinu CC BY-NC 2.0.
• File:Omicron SARS-CoV-2 radial distance tree 2021-Dec-01.svg - Wikimedia Commons. (Sótt 27.01.2022). Mynd unnin af notandanum Soupvector. Myndin er byggð á gögnum frá Nextstrain.org, frá 1. des. 2021, unnin af Emmu Hodcroft. Birt undir leyfinu Creative Commons — Attribution-ShareAlike 4.0 International — CC BY-SA 4.0.

...