Hvernig getur Omicron afbrigði af COVID-19 orðið til?

Einn af óvenjulegum og forvitnustu eiginleikum mjög stökkbreytts Omicron afbrigðis er að það öðlaðist allar stökkbreytingarnar í einu hlaupi á mjög stuttum tíma. Umfang breytinganna er svo mikið að sumir halda að það gæti vel verið nýr stofn af kransæðaveiru manna (SARS-CoV-3 ?). Hvernig getur svo mikil stökkbreyting átt sér stað á svona stuttum tíma? Sumir halda því fram að Omicron gæti hafa þróast úr ónæmisbældum sjúklingi með einhverja langvarandi sýkingu eins og HIV/alnæmi. Eða gæti það hafa þróast í núverandi bylgju í Evrópu sem hefur orðið vitni að mjög háum flutningshraða? Eða gæti það tengst einhverjum Gain-of function (GoF) rannsóknum eða einhverju öðru? Hver hagnast? Ekki er hægt að draga neina ályktun á þessu stigi. Engu að síður er í þessari grein reynt að varpa ljósi á ýmsar víddir sem tengjast fyrirbærinu.  

Nýlega tilkynnt nýja COVID-19 afbrigðið frá Suður-Afríku þann 25^th Nóvember 2021 hefur breiðst út til nokkurra landa í heiminum, nefnilega Bretlandi, Kanada, Japan, Ástralíu, Austurríki, Hongkong, Ísrael, Spáni, Belgíu, Danmörku og Portúgal. Þetta hefur verið tilgreint sem nýtt afbrigði af áhyggjum (VOC) af WHO og nefnt Micron. Omicron einkennist af 30 amínósýrubreytingum, þremur litlum úrfellingum og einni lítilli innsetningu í topppróteinið samanborið við upprunalegu vírusinn¹. Hins vegar miðað við stökkbreytingartíðni² af RNA veirum er ekki hægt að þróa 30 plús stökkbreytingar yfir nótt. Það myndi taka að minnsta kosti 3 til 5 mánuði að búa til 6 stökkbreytingar í 30kb erfðamengi SARS-CoV-2 byggt á stökkbreytingarhraðanum sem vírusinn gangast undir náttúrulega² við sendingu frá hýsil til hýsils. Miðað við þennan útreikning hefði það átt að taka 15 – 25 mánuði fyrir eitthvað eins og Omicron að koma fram, með 30 stökkbreytingar. Hins vegar hefur heimurinn ekki séð þessa hægfara stökkbreytingu hækka á umræddu tímabili. Því er haldið fram að þetta afbrigði hafi þróast út frá langvinnri sýkingu hjá ónæmisbældum sjúklingi, hugsanlega ómeðhöndluðum HIV/alnæmissjúklingi. Miðað við hversu breytingin er, ætti það vel að flokkast sem nýr veirustofn (SARS-CoV-3 gæti verið). Engu að síður gæti fjöldi stökkbreytinga sem eru til staðar verið vísbending um meiri smithæfni þess en önnur afbrigði. Hins vegar þarf fleiri rannsóknir til að staðfesta þetta. 

Næstu vikur eru mikilvægar til að ákvarða smithæfi nýja afbrigðisins og alvarleika sjúkdómsins sem það veldur. Hingað til hafa öll tilfellin verið væg og einkennalaus og góðu fréttirnar eru þær að engin dánartíðni hefur verið. Við þurfum líka að meta að hve miklu leyti nýja afbrigðið getur sloppið við ónæmisvörnina sem núverandi bóluefni veita. Þetta gerir okkur kleift að ákveða hversu lengi við getum haldið áfram með núverandi bóluefni áður en við sníðum þau fyrir nýja afbrigðið. Pfizer og Moderna hafa þegar tekið skref í átt að því að fínstilla bóluefni sín. Hins vegar er enn yfirvofandi spurningin um uppruna þessa afbrigðis. Það er líklegt að Omicron afbrigðið gæti hafa þróast í núverandi bylgju hærri tíðni tilfella í Evrópu miklu fyrr, en það var tilkynnt af yfirvöldum í Suður-Afríku nýlega (byggt á erfðamengisraðgreiningu). Hins vegar gæti þetta ekki verið raunin þar sem núverandi bylgja hefur verið þar undanfarna 4-5 mánuði og samkvæmt stökkbreytingartíðni hefði hún ekki átt að leiða til fleiri en 5-6 stökkbreytinga. 

Eða var Omicron, afurð Gain of Function (GoF) rannsókna sem leiddi til þróunar á heimsfaraldri hugsanlegra sýkla (PPP)^3,4. Rannsóknir á hagnaði af virkni vísar til tilrauna þar sem sýkill (í þessu tilfelli SARS-CoV-2) öðlast getu til að framkvæma virkni sem annars var ekki hluti af reglulegri tilveru hans. Í þessu tilviki gæti það leitt til aukinnar smithæfni og aukinnar meinvirkni. Þetta getur hugsanlega leitt til þróunar lífveru sem er ný og hafði ekki verið til í náttúrunni. Ætlunin með GoF rannsóknum er að öðlast skilning á sjúkdómsvaldandi afbrigðum og vera tilbúinn með lækningalyf eða bóluefni, ef slíkt afbrigði kemur upp í náttúrunni. Fjöldi stökkbreytinga sem PPP fá gerir, gerir stofninn ekki aðeins smitberan heldur hjálpar einnig til við að komast undan hlutleysandi mótefnum sem myndast gegn upprunalegu vírusnum hjá einstaklingum sem eru á batavegi. Að auki er stofnmeðferð möguleg með því að nota nútíma erfðatækni sem byggir á markvissri RNA endurröðun⁵. Þetta getur einnig leitt til nýrra sjúkdómsvaldandi afbrigða/stofna með meiri fjölda stökkbreytinga, sem leiðir til mjög smitandi og illvígrar veiru. Rannsóknir hafa sýnt að 20 stökkbreytingar sem eiga sér stað í topppróteininu, þar á meðal breytingar og úrfellingar, nægja til að komast hjá meirihluta mótefna sem myndast í plasma einstaklinga sem hafa verið sýktir af eða bólusettir gegn SARS-CoV-2⁶. Samkvæmt annarri rannsókn, undir miklum ónæmisþrýstingi, getur SARS-CoV-2 öðlast getu til að sleppa við mótefnin með því að gera aðeins 3 breytingar, tvær úrfellingar í N enda léninu og eina stökkbreytingu (E483K) í topppróteininu⁷. 

Ætti að leyfa svona rannsóknir sem leiða til myndunar PPP? Reyndar var ávinningur af virknirannsóknum bönnuð af Bandaríkjunum árið 2014 af NIH, eftir röð slysa þar sem sýkla sem voru illa meðhöndlaðir á bandarísku miðstöðvum fyrir sjúkdómseftirlit og forvarnir, sem bendir til þess að áhættan sem tengist slíkum rannsóknum sé mun meiri en ávinning sem það kann að veita. Hverjir græða á tilkomu og útbreiðslu slíkra PPP? Þetta eru erfiðar spurningar sem krefjast raunverulegra svara.  

*** 

Tilvísanir:  

1. Evrópumiðstöð um forvarnir og eftirlit með sjúkdómum. Afleiðingar tilkomu og útbreiðslu SARSCoV-2 B.1.1. 529 afbrigði af áhyggjuefni (Omicron), fyrir ESB/EES. 26. nóvember 2021. ECDC: Stokkhólmur; 2021. Fæst á netinu á https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/threat-assessment-brief-emergence-sars-cov-2-variant-b.1.1.529   

2. Simmonds P., 2020. Gríðarleg C→U ofstökkbreyting í erfðamengi SARS-CoV-2 og annarra kórónuveirra: orsakir og afleiðingar fyrir skammtíma- og langtímaþróunarferil þeirra. 24. júní 2020. DOI: https://doi.org/10.1128/mSphere.00408-20 

3. NIH. Rannsóknir sem fela í sér aukna hugsanlega heimsfaraldurssýkla. (síða skoðuð 20. október 2021. https://www.nih.gov/news-events/research-involving-potential-pandemic-pathogens  

4. Flækingar á „gain-of-function“ rannsóknum. Náttúra 598, 554-557 (2021). doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02903-x 

5. Bert Jan Haijema, Haukeliene Volders og Peter JM Rottier. Skipta um tegund hitabeltis: áhrifarík leið til að vinna með erfðamengi kórónaveirunnar. Tímarit um veirufræði. Vol. 77, nr. 8. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.77.8.4528-4538.20033 

6. Schmidt, F., Weisblum, Y., Rutkowska, M. o.fl. Há erfðafræðileg hindrun fyrir SARS-CoV-2 fjölstofna hlutleysandi mótefnaflótta. Náttúran (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04005-0 

7. Andreano E., et al 2021. SARS-CoV-2 flótti úr mjög hlutleysandi COVID-19 bataplasma. PNAS 7. september 2021 118 (36) e2103154118; https://doi.org/10.1073/pnas.2103154118 

***