Οι μελλοντικές μεταλλάξεις του κορονοϊου

Μια ομάδα με επικεφαλής ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ μοντελοποίησε τις μελλοντικές μεταλλάξεις του SARS-CoV-2 και προέβλεψε τη...

Μια ομάδα με επικεφαλής ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ μοντελοποίησε τις μελλοντικές μεταλλάξεις του SARS-CoV-2 και προέβλεψε την ικανότητά τους να αποφεύγουν τις ανοσολογικές άμυνες του ανθρώπινου οργανισμού που αναπτύσσονται από τα εμβόλια και τις θεραπείες με αντισώματα.

Τα αποτελέσματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν στις 2 Δεκεμβρίου στο περιοδικό «Science», θα βοηθήσουν τους ερευνητές να εκτιμήσουν πώς μπορεί να εξελιχθεί ο SARS-CoV-2 καθώς συνεχίζει να προσαρμόζεται στους ανθρώπινους ξενιστές του. Η παραλλαγή Όμικρον όπως διαπίστωσε η ομάδα, περιείχε αρκετές από τις μεταλλάξεις που καταστρέφουν τα αντισώματα και τις οποίες είχε προβλέψει στη μελέτη της. Οι ερευνητές προειδοποίησαν ωστόσο, ότι τα ευρήματα της μελέτης δεν είναι άμεσα εφαρμόσιμα στην παραλλαγή Όμικρον, καθώς η συμπεριφορά της θα εξαρτηθεί από την αλληλεπίδραση του δικού της μοναδικού συνόλου μεταλλάξεων -τουλάχιστον 30 στην πρωτεΐνη ακίδα του ιού- με άλλα ενεργά στελέχη που κυκλοφορούν σε όλο τον κόσμο.

«Τα ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι συνιστάται μεγάλη προσοχή με την παραλλαγή Όμικρον, επειδή αυτές οι μεταλλάξεις έχουν αποδειχθεί αρκετά ικανές να αποφεύγουν τα μονοκλωνικά αντισώματα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία των ασθενών και τα αντισώματα που προέρχονται από εμβόλια mRNA», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Τζόναθαν Έιμπρααμ, επίκουρος καθηγητής μικροβιολογίας στο Ινστιτούτο Blavatnik  και ειδικός στις λοιμώδεις νόσους στο Νοσοκομείο Brigham and Women’s. Η ομάδα δεν μελέτησε την άμυνα του ιού έναντι των αντισωμάτων που αναπτύχθηκαν ως απόκριση σε εμβόλια μη-mRNA.

Όσο ο ιός συνεχίζει να πολλαπλασιάζεται στους ανθρώπους, σημείωσε ο ερευνητής, τόσο πιο πιθανό είναι να αναπτύξει νέες μεταλλάξεις που θα μπορούν να αποφύγουν τα εμβόλια και τις θεραπείες. Αυτό σημαίνει ότι οι προσπάθειες δημόσιας υγείας για την πρόληψη της εξάπλωσης του ιού, συμπεριλαμβανομένων των μαζικών εμβολιασμών σε όλο τον κόσμο το συντομότερο δυνατό, είναι ζωτικής σημασίας τόσο για την πρόληψη της ασθένειας όσο και για τη μείωση των ευκαιριών εξέλιξης του ιού, τόνισε ο επιστήμονας.

Τα ευρήματα υπογραμμίζουν επίσης τη σημασία της συνεχιζόμενης έρευνας για την πιθανή μελλοντική εξέλιξη όχι μόνο του SARS-CoV-2 αλλά και άλλων παθογόνων, δήλωσαν οι ερευνητές.

«Η προσέγγισή μας είναι μοναδική γιατί αντί να μελετήσουμε τις μεταλλάξεις μεμονωμένα, τις μελετήσαμε ως μέρος σύνθετων παραλλαγών που περιέχουν πολλές μεταλλάξεις ταυτόχρονα. Δυστυχώς, αυτό φαίνεται να συμβαίνει και με την Όμικρον», δήλωσε η Κάθριν Νέιμπελ φοιτήτρια στο πρόγραμμα MD-Ph.D. του Harvard/MIT και συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Το περασμένο καλοκαίρι, ο Έιμπρααμ ξεκίνησε έρευνα για να προσδιορίσει πώς οι πιθανές μελλοντικές μεταλλάξεις, θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ικανότητα του ιού να μολύνει τα κύτταρα και να αποφεύγει τις άμυνες του ανοσοποιητικού συστήματος. Μαζί με τους συνεργάτες του, μελέτησαν τη χημική και τη φυσική δομή του ιού και αναζήτησαν σπάνιες μεταλλάξεις που βρέθηκαν σε ανοσοκατεσταλμένα άτομα και σε μια παγκόσμια βάση δεδομένων με αλληλουχίες του ιού.

Σε εργαστηριακές μελέτες με τη χρήση μη μολυσματικών σωματιδίων που μοιάζουν με ιό, οι ερευνητές βρήκαν συνδυασμούς πολλαπλών πολύπλοκων μεταλλάξεων που θα επέτρεπαν στον ιό να μολύνει ανθρώπινα κύτταρα μειώνοντας ή εξουδετερώνοντας την προστατευτική δύναμη των αντισωμάτων.

Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν σε ένα τμήμα της πρωτεΐνης ακίδας του κορονοϊού που ονομάζεται «περιοχή πρόσδεσης του υποδοχέα», την οποία χρησιμοποιεί ο ιός για να προσκολληθεί στα ανθρώπινα κύτταρα. Η πρωτεΐνη ακίδα επιτρέπει στον ιό να εισέλθει στα κύτταρα, όπου ξεκινά τον αναδιπλασιασμό και τελικά προκαλεί τη μόλυνση.

Η μετάλλαξη και η εξέλιξη αποτελούν φυσιολογικό μέρος της φυσικής ιστορίας ενός ιού. Κάθε φορά που δημιουργείται ένα νέο αντίγραφο ενός ιού, υπάρχει η πιθανότητα να εμφανιστεί κάποιο σφάλμα αντιγραφής του γονιδιώματος. Αυτά τα σφάλματα που  βοηθούν τον ιό να αποφύγει τα υπάρχοντα αντισώματα, έχουν περισσότερες πιθανότητες να επιβιώσουν και να συνεχίσουν να πολλαπλασιάζονται.

Οι μεταλλάξεις που επιτρέπουν σε έναν ιό να αποφεύγει τα αντισώματα με αυτόν τον τρόπο, είναι γνωστές ως μεταλλάξεις διαφυγής. Οι ερευνητές απέδειξαν ότι ο ιός μπορεί να αναπτύξει μεγάλο αριθμό ταυτόχρονων μεταλλάξεων διαφυγής, διατηρώντας παράλληλα την ικανότητα να συνδέεται με τους υποδοχείς που χρειάζεται για να μολύνει ένα ανθρώπινο κύτταρο.

Η επιστημονική ομάδα χρησιμοποίησε ψευδότυπους, εργαστηριακά υποκατάστατα ενός ιού που κατασκεύασε συνδυάζοντας ακίνδυνα, μη μολυσματικά ιόμορφα σωματίδια με κομμάτια της πρωτεΐνης ακίδας του SARS-CoV-2 που περιείχαν τις ύποπτες μεταλλάξεις διαφυγής. Οι ερευνητές έδειξαν ότι οι ψευδότυποι που περιέχουν έως και επτά από αυτές τις μεταλλάξεις διαφυγής, είναι πιο ανθεκτικοί στα θεραπευτικά αντισώματα και τον ορό από λήπτες εμβολίων mRNA.

Αυτό το επίπεδο σύνθετης εξέλιξης δεν είχε ακόμη παρατηρηθεί σε ευρέως διαδεδομένα στελέχη του ιού όταν οι ερευνητές ξεκίνησαν τα πειράματά τους. Η παραλλαγή Δέλτα έχει μόνο δύο μεταλλάξεις στην περιοχή δέσμευσης του υποδοχέα, ενώ η παραλλαγή Όμικρον φαίνεται να έχει δεκαπέντε, δήλωσε ο Έιμπρααμ.

Σε μια σειρά πειραμάτων, οι ερευνητές πραγματοποίησαν βιοχημικές αναλύσεις και δοκιμές με ψευδοτύπους για να δουν πώς θα προσδεθούν τα αντισώματα στις πρωτεΐνες ακίδες που περιέχουν μεταλλάξεις διαφυγής. Αρκετές από τις μεταλλάξεις, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων από αυτές που βρέθηκαν στην Όμικρον, επέτρεψαν στους ψευδότυπους να αποφύγουν εντελώς τα θεραπευτικά αντισώματα, συμπεριλαμβανομένων των κοκτέιλ θεραπειών με μονοκλωνικά αντισώματα.

Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης ένα αντίσωμα που ήταν σε θέση να εξουδετερώσει αποτελεσματικά όλες τις παραλλαγές που μελέτησαν. Ο ιός θα μπορούσε να αποφύγει αυτό το αντίσωμα εάν η πρωτεΐνη ακίδα εμφάνιζε μία μόνο μετάλλαξη που προσθέτει ένα μόριο σακχάρου στη θέση όπου το αντίσωμα συνδέεται με τον ιό. Αυτό στην ουσία, θα εμπόδιζε το αντίσωμα να κάνει τη δουλειά του. Οι ερευνητές σημείωσαν ότι αυτό συμβαίνει σπάνια και ότι είναι πιθανότατα το αποτέλεσμα επιλεκτικής πίεσης που ασκεί το ανοσοποιητικό σύστημα.

Αν και οι ερευνητές δεν μελέτησαν άμεσα την ικανότητα του ψευδότυπου να διαφεύγει της ανοσίας από φυσική μόλυνση, τα ευρήματα από προηγούμενες εργασίες της ομάδας με παραλλαγές που φέρουν λιγότερες μεταλλάξεις, υποδηλώνουν ότι αυτές οι νεότερες, ιδιαίτερα μεταλλαγμένες παραλλαγές, θα μπορούσαν επίσης να αποφεύγουν τα αντισώματα που αποκτώνται μέσω της φυσικής μόλυνσης.

Σε ένα άλλο πείραμα, οι ψευδότυποι εκτέθηκαν σε ορό αίματος από άτομα που είχαν κάνει εμβόλιο mRNA. Σε δείγματα που ελήφθησαν από άτομα που είχαν κάνει και τις δύο δόσεις του εμβολίου, αποδείχθηκε η αποτελεσματικότητα των εμβολίων έναντι όλων των παραλλαγών, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων μεταλλαγμένων ψευδοτύπων.

Οι συγγραφείς τονίζουν ότι η επαναλαμβανόμενη ανοσοποίηση ακόμη και με το αρχικό αντιγόνο της πρωτεΐνης ακίδας, μπορεί να είναι κρίσιμη για την αντιμετώπιση των εξαιρετικά μεταλλαγμένων παραλλαγών της πρωτεΐνης αιχμής του SARS-CoV-2.

«Η μεγάλη δομική ευελιξία που είδαμε στην πρωτεΐνη ακίδα του SARS-CoV-2 υποδηλώνει ότι η Όμικρον δεν θα είναι η τελευταία παραλλαγή», δήλωσε ο Έιμπρααμ.

ΠΗΓΗ: Medicalxpress