Pół roku z koronawirusem i nadal wiele do wyjaśnienia

Pierwsze doniesienia o tajemniczej chorobie atakującej płuca mieszkańców 11-milionowego Wuhan pojawiły się pod koniec grudnia 2019. Chińscy naukowcy szybko odkryli, że winowajcą jest koronawirus (SARS-CoV-2) odlegle spokrewniony z wirusem SARS (SARS pojawił się w Chinach w roku 2003 i trafił do wielu krajów, zabijając niemal 800 osób).

W ciągu sześciu miesięcy zakażeniu SARS-CoV-2 uległo ponad 10 milionów ludzi, a pandemia COVID-19 stała się największym kryzysem zdrowotnym od 100 lat. Na świecie zmarło ponad pół miliona zakażonych. Naukowcy i lekarze ze wszystkich krajów pracują w zawrotnym tempie, by zrozumieć chorobę i wirusa, opracowali niemal 200 potencjalnych szczepionek, jednak nadal nie znają odpowiedzi na ważne pytania. Kwestie te podsumowało ostatnio „Nature”.

Zagadką pozostaje na przykład, dlaczego u niektórych osób zakażenie przebiega bezobjawowo, podczas gdy u innych - teoretycznie zdrowych - rozwija się ciężka, czasem śmiertelna choroba.

Badaniem wariantów genów, które mogłyby mieć związek z tego rodzaju różnicami, zajmuje się na przykład Kári Stefánsson z DeCODE Genetics w Reykjaviku. Populacja Islandii jest wyjątkowo dobrze zbadana genetycznie, stosunkowo jednolita, a zapisy pozwalające śledzić genealogię jej obywateli sięgają tysiąc lat wstecz. Główną przeszkodą w badaniach może być to, że niewielu Islandczyków zachorowało na COVID-19.

Chorych nie brakowało natomiast we Włoszech i Hiszpanii. Genomy około 4000 z nich przeanalizował międzynarodowy zespół związany z globalnym konsorcjum COVID-19 Host Genetics Initiative. Opublikowane w ubiegłym miesiącu wyniki wskazują, że u osób jednym lub dwoma szczególnymi wariantami genów może częściej dochodzić do niewydolności oddechowej. Jeden z tych wariantów ulokowany jest w części genomu odpowiedzialnej za grupę krwi, drugi sąsiaduje z genami kodującymi białko mające związek z wnikaniem wirusa do komórek oraz z odpowiedzią immunologiczną.

Zespół, którym kieruje Jean-Laurent Casanova, immunolog z Rockefeller University w Nowym Jorku, poszukuje bardziej istotnych wariantów genetycznych, porównując całe genomy zdrowych osób przed 50. rokiem życia, u których COVD-19 miał ciężki przebieg. Wcześniejsze badania pozwoliły odnaleźć mutacje w pojedynczych genach, powodujące ekstremalną wrażliwość na gruźlicę czy chorobę spowodowaną przez wirusa Epsteina – Barra.

Mimo nieustających wysiłków immunologów nadal nie wiadomo dokładnie, jaki jest mechanizm odporności na SARS-CoV-2, ani jak długo się ona utrzymuje. Większość badań dotyczy „przeciwciał neutralizujących”, które wiążą się z białkami wirusa i bezpośrednio zapobiegają infekcji. Poziom tych właśnie przeciwciał pozostaje na wysokim poziomie przez kilka tygodni po infekcji, a potem zaczyna się obniżać. W przypadku osób, które chorowały szczególnie ciężko, wysoki poziom przeciwciał może się utrzymywać dłużej. Podobny efekt zaobserwowano wcześniej przy zakażeniu pokrewnym wirusem SARS - po szczególnie ciężkich infekcjach wykrywano je nawet 12 lat później. Nadal nie wiadomo, jaki poziom przeciwciał neutralizujących może ochronić przed zachorowaniem albo przynajmniej złagodzić objawy.

Wirusolog Andrés Finzi z University of Montreal w Kanadzie chce zbadać rolę innego rodzaju przeciwciał –tych, które wiążą się z zakażonymi komórkami i oznaczają je jako przeznaczone do zniszczenia przez komórki odpornościowe (cytotoksyczność komórkowa zależna od przeciwciał, ADCC).

Odporność to nie tylko przeciwciała. Jak wskazują badania, długotrwała odporność zależy od limfocytów T, na razie nie ma jednak metody pozwalającej ją zmierzyć.

Badania dotyczące innych koronawirusów sugerują, że ochrona przed zakażeniem może utrzymywać się tylko przez kilka miesięcy, podczas gdy odporność zapobiegająca wystąpieniu objawów lub je łagodząca trwa znacznie dłużej.

Wszystkie wirusy w przebiegu zakażenia ulegają mutacjom, co zresztą epidemiolodzy wykorzystują do śledzenia dróg i ich rozprzestrzeniania. Mutacje SARS-CoV-2 zwykle nie powodują istotnych klinicznie skutków, ale mogą prowadzić np. do większej zjadliwości wirusa, uczynić go bardziej zakaźnym lub odpornym na szczepionki. Katalogowaniem mutacji zajmuje się miedzy innymi David Robertson, wirusolog z University of Glasgow.

Odmiany SARS-CoV-2 zidentyfikowane w początkowej fazie epidemii w Lombardii czy w Madrycie mogą się wydawać bardziej niebezpieczne od występujących później czy w innych lokalizacjach. Jednak zdaniem Williama Hanage z Harvardu jest to złudzenie. We wczesnej, niekontrolowanej fazie epidemii łatwiej jest identyfikować ciężkie przypadki, a duże rozpowszechnienie określonych mutacji może wynikać z tego, że były one typowe dla odmiany, która zaatakowała najwcześniej i miała okazję się rozpowszechnić. Możliwe, że to właśnie „efekt założyciela” (founder effect) odpowiada za powszechność mutacji dotyczącej wypustek (spikes) wirusa. Mutacja po raz pierwszy pojawiła się w Europie w lutym, a obecnie występuje na całym świecie. Nieopublikowane jeszcze badania sugerują, że taka mutacja może zwiększać zakaźność wirusa SARS-CoV-2 w stosunku do hodowli komórek, nie wiadomo jednak, czy odnosi się to także do zakażania ludzi.

Być może jedynym sposobem zakończenia pandemii COVID-19 jest opracowanie skutecznej i bezpiecznej szczepionki. Trwają prace nad niemal 200 szczepionkami, przy czym około 20 z nich jest już w fazie badań klinicznych. W ciągu kilku miesięcy mają się zacząć badania na dużą skalę, porównujące odsetek zainfekowanych COVID-19 wśród zaszczepionych i otrzymujących placebo.

Na razie dostępne są wyniki badań na zwierzętach oraz dotyczących głownie bezpieczeństwa szczepionki testów z udziałem ludzi. W przypadku małp (makaków) naukowcy z University of Oxford wykazali, ze szczepionka zapobiegła zapaleniu płuc, ale nie ochroniła reszty organizmu, w tym nosa. Dlatego możliwe, że jeśli nawet szczepionka zapobiegnie wielu zgonom, to nie ograniczy szerzenia się infekcji. Skąpe dane dotyczące ludzi nie dają odpowiedzi, czy szczepionka zapobiegnie zakażeniu - ani jak długo przetrwa nabyta odporność.

Biorąc pod uwagę, ile miliardów przeznaczają firmy i rządy na rozwój szczepionek, powinny się one pojawić w rekordowym czasie, co jednak nie jest gwarancją wysokiej skuteczności. W maju wypowiadający się dla Nature wirusolog Dave O’Connor z University of Wisconsin–Madison przewidywał, że użyteczne szczepionki mogłyby się pojawić w ciągu 12-18 miesięcy, będą jednak wymagały dalszego dopracowania.

Nadal nie jest jasne samo pochodzenie wirusa. Zdaniem większości badaczy SARS-CoV-2 prawdopodobnie pochodzi od nietoperzy, zwłaszcza podkowców. U nietoperzy znaleziono dwa koronawirusy blisko spokrewnione z SARS-CoV-2. W południowo-zachodniej chińskiej prowincji Yunnan w roku 2013 wirusa RATG13 znaleziono u ośmiu podkowców z gatunku Rhinolophus affinis. Jego genom jest w 96 proc. identyczny z genem SARS-CoV-2. Koronawirus RmYN02, znaleziony w malajskich podkowcach Rhinolophus malayanus), dzieli 93 proc. swojej sekwencji genetycznej z SARS-CoV-2.

Również kompleksowa analiza ponad 1200 koronawirusów pochodzących od chińskich nietoperzy wskazuje na podkowce z Yunnan jako prawdopodobne źródło nowego koronawirusa. Nie jest jednak wykluczone, że wirus pochodzi od nietoperzy z sąsiednich krajów - Myanmaru, Laosu czy Wietnamu.

Czteroprocentowa różnica pomiędzy genomami RATG13 i SARS-CoV-2 reprezentuje dekady ewolucji. Zdaniem naukowców sugeruje to, że przed rozprzestrzenieniem się na ludzi wirus mógł przejść przez gospodarza pośredniego (uważa się że podobnie było w przypadku SARS). Być może tym pośrednim ogniwem był pokryty łuską pangolin – najczęściej przemycany ssak na świecie.

Naukowcy wyodrębnili koronawirusy z malezyjskich pangolinów (Manis javanica), skonfiskowanych podczas operacji przeciwko przemytnikom w południowych Chinach. Wirusy te dzielą do 92 proc. swoich genomów z nowym koronawirusem. Badania potwierdzają, że pangoliny mogą przyjmować koronawirusy, które mają wspólnego przodka z SARS-CoV-2, ale nie dowodzą, że wirus „przeskoczył” z pangolina na ludzi.

Aby jednoznacznie prześledzić drogę wirusa od zwierząt do ludzi, naukowcy musieliby znaleźć u zwierzęcia wersję w ponad 99 proc. podobną do SARS-CoV-2. Komplikacją jest jednak to, że wirus rozprzestrzenił się szeroko i ludzie przekazali go zwierzętom – psom, kotom czy hodowlanym norkom.

Według Zhanga Zhiganga, mikrobiologa ewolucyjnego z Yunnan University w Kunming, wysiłki grup badawczych w Chinach, mające na celu izolację wirusa od zwierząt gospodarskich i dzikich (w tym - cywet) nie dały wyników. W Azji Południowo-Wschodniej trwają poszukiwania dotyczące tkanek nietoperzy, pangolinów i cywet.

PAP