Jak mohla vzniknout varianta Omicron COVID-19?

One of unusual and most intriguing feature of heavily mutated Omicron variant is that it acquired all the mutations in a single burst in a very short span of time. The degree of change is so much so that some people think it could well be a new strain of human koronavirus (SARS-CoV-3 ?). How such a high level of mutation may have occurred in such a short span? Some argue that Omicron may have evolved from an immune suppressed patient with some chronic infection like HIV/AIDS. Or, could it have evolved in the current wave in Evropa which has witnessed very high transmission rates? Or, could it be associated with some Gain-of function (GoF) research or anything else? Who benefits? It is not possible to draw any conclusion at this stage. Nevertheless, this article attempts to throw light on various dimensions associated with the phenomenon.  

Nedávno hlášená nová varianta COVID-19 z Jižní Afriky dne 25^th Listopad 2021 se rozšířil do několika zemí světa, jmenovitě do Velké Británie, Kanady, Japonska, Austrálie, Rakouska, Hongkongu, Izraele, Španělska, Belgie, Dánska a Portugalska. To bylo WHO označeno jako nová varianta obav (VOC) a pojmenováno Omicron. Omicron se vyznačuje 30 změnami aminokyselin, třemi malými delecemi a jednou malou inzercí v spike proteinu ve srovnání s původním virem¹. Nicméně na základě počtu mutací² RNA virů není možné vyvinout 30 plus mutací přes noc. Generování 3 mutací v 5kb genomu SARS-CoV-6 by trvalo nejméně 30 až 2 měsíců na základě rychlosti mutací, kterými virus přirozeně prochází.² při přenosu z hostitele na hostitele. Podle tohoto výpočtu by mělo trvat 15 – 25 měsíců, než se objevilo něco jako Omicron s 30 mutacemi. Svět však tuto postupnou mutaci během uvedeného časového období nezaznamenal. Tvrdí se, že tato varianta se vyvinula z chronické infekce imunokompromitovaného pacienta, pravděpodobně neléčeného pacienta s HIV/AIDS. Na základě stupně změny by měl být klasifikován jako nový kmen viru (může být SARS-CoV-3). Nicméně počet přítomných mutací může naznačovat vyšší přenositelnost než jiné varianty. K potvrzení této skutečnosti je však zapotřebí více studií. 

Příštích několik týdnů je rozhodujících pro určení přenosnosti nové varianty a závažnosti onemocnění, které způsobuje. Až dosud byly všechny případy mírné a asymptomatické a dobrou zprávou je, že nedošlo k žádné úmrtnosti. Musíme také posoudit, do jaké míry může nová varianta uniknout imunitní ochraně, kterou poskytují současné vakcíny. To nám umožní rozhodnout se, jak dlouho můžeme pokračovat se současnými vakcínami, než je vyrobíme na míru pro novou variantu. Společnosti Pfizer a Moderna již podnikly kroky k vylepšení svých vakcín. Stále se však rýsuje otázka o původu této varianty. Je pravděpodobné, že varianta Omicron se mohla vyvinout v současné vlně vyššího výskytu případů v Evropě mnohem dříve, ale jihoafrické úřady ji nedávno oznámily (na základě sekvenování genomu). To však nemusí být tento případ, protože současná vlna tam byla posledních 4-5 měsíců a podle četnosti mutací by neměla vést k více než 5-6 mutacím. 

Nebo byl Omicron, a product of Gain of Function (GoF) research leading to development of pandemic potential pathogens (PPPs)^3,4. Výzkum zisku funkce se týká experimentů, ve kterých patogen (v tomto případě SARS-CoV-2) získává schopnost vykonávat funkci, která jinak nebyla součástí jeho běžné existence. V tomto případě by to mohlo vést ke zvýšené přenositelnosti a zvýšené virulenci. To může potenciálně vést k vývoji organismu, který je nový a v přírodě neexistoval. Záměrem výzkumu GoF je porozumět patogenním variantám a být připraven s terapeutikem nebo vakcínou, pokud se taková varianta v přírodě objeví. Počet mutací získaných PPP nejen činí kmen vysoce přenosným, ale také pomáhá uniknout neutralizačním protilátkám vytvořeným proti původnímu viru u rekonvalescentních jedinců. Kromě toho je možná manipulace s kmeny pomocí moderních technik genetického inženýrství založených na cílené rekombinaci RNA⁵. To může také vést k novým patogenním variantám/kmenům s větším počtem mutací, což vede k vysoce přenosnému a virulentnímu viru. Výzkum ukázal, že 20 mutací vyskytujících se v spike proteinu, včetně změn a delecí, stačí k úniku většiny protilátek generovaných v plazmě jedinců, kteří byli infikováni nebo očkováni proti SARS-CoV-2.⁶. Podle jiné studie může SARS-CoV-2 pod silným imunitním tlakem získat schopnost uniknout protilátkám provedením pouhých 3 změn, dvou delecí v N-terminální doméně a jedné mutace (E483K) ve vrcholovém proteinu.⁷. 

Měl by být povolen tento druh výzkumu, který vede k vytváření PPP? Ve skutečnosti byl zisk z funkčního výzkumu zakázán v USA v roce 2014 NIH po sérii nehod s nesprávně manipulovanými patogeny v amerických centrech pro kontrolu a prevenci nemocí, což naznačuje, že rizika spojená s takovým druhem výzkumu daleko převyšují výhody, které může poskytnout. Kdo těží ze vzniku a šíření takových PPP? To jsou těžké otázky, které vyžadují skutečné odpovědi.  

*** 

Reference:  

1. Evropské centrum pro prevenci a kontrolu nemocí. Důsledky vzniku a šíření SARSCoV-2 B.1.1. 529 varianta koncernu (Omicron), pro EU/EHP. 26. listopadu 2021. ECDC: Stockholm; 2021. Dostupné online na https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/threat-assessment-brief-emergence-sars-cov-2-variant-b.1.1.529   

2. Simmonds P., 2020. Nekontrolovatelná hypermutace C→U v genomech SARS-CoV-2 a dalších koronavirů: Příčiny a důsledky jejich krátkodobých a dlouhodobých evolučních trajektorií. 24. června 2020. DOI: https://doi.org/10.1128/mSphere.00408-20 

3. NIH. Výzkum zahrnující zvýšené potenciální pandemické patogeny. (stránka zkontrolována 20. října 2021. https://www.nih.gov/news-events/research-involving-potential-pandemic-pathogens  

4. Pohyblivé písky výzkumu „zisk funkce“. Nature 598, 554-557 (2021). doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02903-x 

5. Bert Jan Haijema, Haukeliene Volders a Peter JM Rottier. Přepínání druhů Tropismus: Efektivní způsob, jak manipulovat s genomem kočičího koronaviru. Virologický časopis. sv. 77, č. 8. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.77.8.4528-4538.20033 

6. Schmidt, F., Weisblum, Y., Rutkowska, M. et al. Vysoká genetická bariéra pro únik polyklonální neutralizační protilátky SARS-CoV-2. Příroda (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04005-0 

7. Andreano E., et al 2021. SARS-CoV-2 unikl z vysoce neutralizující rekonvalescentní plazmy COVID-19. PNAS 7. září 2021 118 (36) e2103154118; https://doi.org/10.1073/pnas.2103154118 

***