Dr hab. Katarzyna Pancer: Genetyczna zmienność wirusa SARS-CoV-2

Obawiam się, że najwcześniej za 5-10 lat zobaczymy prawdziwy koszt tej pandemii. SARS-CoV-2 z nami zostanie. Na szczęście są szczepionki; to daje nadzieję – mówi dr hab. Katarzyna Pancer, p.o. kierownika Zakładu Wirusologii w Narodowym Instytucie Zdrowia Publicznego PZH – Państwowym Instytucie Badawczym, w rozmowie z Anną Kopras-Fijołek.

Co wiemy o zmienności genetycznej wirusa SARS-CoV-2 i jej wpływie na walkę z pandemią?

Zmienność koronawirusa SARS-CoV-2 nie odbiega  od innych RNA wirusów, których większość charakteryzuje się dużą zmiennością genetyczną. Istnieje takie pojęcie jak quasi species: myślimy o całym zbiorze podobnych, ale mogących się troszkę różnić genomach wirusów zbudowanych z RNA. Jest to związane z biologią wirusów, mają one polimerazy, które nie posiadają tak silnych właściwości naprawczych, jak polimerazy DNA zależne od DNA. To jest właśnie mechanizm powodujący, że RNA wirusy są zmienne genetycznie. Oczywiście, jedne bardziej, drugie mniej; na szczęście koronawirusy nie należą do tych najbardziej zmiennych.

W trakcie powielania genomu wirusowego w potomnych wirionach powstają zmiany; w zależności od tego, którego miejsca w genomie dotyczą, potomny wirus może być bardziej lub mniej zjadliwy, łatwiej lub słabiej przenoszony na kolejne osoby. Jeżeli zmiana spowoduje, że nie będzie on zdolny do namnażania się w kolejnych komórkach, to zostanie wyeliminowany z dalszego namnażania i tym samym wyeliminowany z krążenia. Natomiast jeżeli dana zmiana spowoduje, że łatwiej i szybciej dochodzi do namnażania potomnych cząstek, np. wirus szybciej wnika do komórki, to taka cecha będzie się utrwalać. W trakcie zakażenia będzie tworzonych coraz więcej cząstek potomnych, kolejne osoby będą łatwiej i szybciej ulegały zakażeniu i ten wariant wirusa stopniowo będzie się utrwalał i dominował w środowisku.

W tej chwili mamy wariant Omikron, ale w jego obrębie wykrywane są już różne podgrupy. U nas dominuje podgrupa BA.3, natomiast do niedawna, w grudniu i w styczniu w innych krajach szerzyły się podgrupy BA.1 bądź BA.2.. To dowód na zmiany zachodzące w obrębie tego wariantu.

Wyobraźmy sobie sytuację, że wszyscy jesteśmy w Warszawie zaszczepieni, czyli nasza odpowiedź immunologiczna, zarówno komórkowa jak humoralna, skierowana jest przeciwko podstawowemu, pierwszemu wariantowi, przeciwko któremu są opracowane szczepionki. Pojawiają się nagle osoby zakażone wariantem wirusa, który ma zdolność (podobnie jak Omikron czy Delta) do dużo szybszej transmisji w populacji. Do zakażenia dojdzie, ponieważ szczepionka nigdy nie chroni przed zakażeniem, wirus wniknie do naszego organizmu, ale nasz układ odpornościowy zadziała i wirus nie będzie się mógł namnożyć. A jeśli nawet, to nie będzie to masywne zakażenie. W przeważającej liczbie przypadków nie dojdzie do ostrych objawów chorobowych, nie będzie intensywnego wydalania wirusa, a skoro wszyscy będą zaszczepieni, to nastąpi blokada dalszego rozprzestrzeniania się wirusa.

            Natomiast, jeśli tylko połowa populacji będzie zaszczepiona, to wśród osób niezaszczepionych będą się namnażać wszystkie warianty wirusa, jakie są aktywne w tym momencie. Odpowiedź immunologiczna osób zaszczepionych spowoduje, że warianty najbardziej podobne do  wirusa zawartego w szczepionce będą się znacznie słabiej mnożyć. Będzie to służyło selekcji wariantów, które uciekają naszej odpowiedzi immunologicznej wśród osób niezaszczepionych. Dlatego epidemiolodzy i wirusolodzy są tak bardzo zaniepokojeni, że w Polsce tylko połowa populacji jest zaszczepiona.

Skoro zaszczepiła się tylko połowa populacji, czy warto było w ogóle zaczynać całą akcję? Nie ma obaw, że przez osoby niezaszczepione wrócimy punktu zero?

Oczywiście, że było warto. Jest szereg badań naukowych, które pokazują, że przed wnikaniem wirusa do komórki, a więc przed jej zakażeniem, broni nas układ immunologiczny m.in. poprzez produkcję przeciwciał swoistych dla wirusa. Nie wszystkie przeciwciała skierowane przeciwko wirusowi pełnią funkcję ochronną. Te broniące przed zakażeniem nazywane są przeciwciałami neutralizującymi. W przypadku SARS-CoV-2 przeciwciała neutralizujące są skierowane przeciwko białku S, tzw. białku kolca. Dlatego szczepionki przeciw SARS-CoV-2 indukują powstawanie przeciwciał neutralizujących skierowanych przeciw białku S. Natomiast w czasie zakażenia objawowego, jak i bezobjawowego, tworzone są przeciwciała przeciwko wszystkim antygenom, jakie są ujawniane są naszemu układowi immunologicznemu w cyklu namnażania się wirusa w komórce. U osób, które przechorowały/ uległy zakażeniu SARS-CoV-2, proporcja przeciwciał neutralizujących, blokujących wnikanie wirusa do komórki, jest mniejsza niż u osób, które zostały zaszczepione. Jest to powodem, dla którego poziom przeciwciał neutralizujących zdecydowanie szybciej spada u ozdrowieńców niż u osób zaszczepionych. Osoby zaszczepione są dłużej chronione przed zakażeniem z uwagi na dużo wyższy poziom przeciwciał neutralizujących.

Musimy ponadto pamiętać, że wiedza o innych wirusach np. o wirusie odry, nie ma w pełni zastosowania przy SARS-CoV-2.

Dlaczego?

Ponieważ odpowiedź wytworzona przeciw koronawirusom nie jest trwała. Wirusy mają to do siebie, że przestrajają nasz układ immunologiczny, oddziałują na niego i modyfikują jego działanie. Zakażenia jednymi wirusami indukują trwałą, wieloletnią odporność, inne nie. Ponadto, po niektórych zakażeniach wirusowych pozostają czasowe zmiany, gdyż równowaga Th1/Th2, zostaje zaburzona i przesunięta w kierunku odpowiedzi Th2. Powoduje to zaburzenie równowagi pomiędzy odpowiedzią na zakażenie w celu wyeliminowania patogenu a wytworzeniem przewlekłej odpowiedzi, powodującej objawy typu nadreaktywności. Dlatego przeciw chorobom wywołanych przez niektóre wirusy do tej pory nie uzyskano skutecznej szczepionki (np. RSV). Powoduje on poważne zakażenia u malutkich dzieci, szczególnie wcześniaków i u osób starszych. Dorośli przechorowują to na ogół bez większych problemów: infekcja trwa 10 dni, boli gardło, jest gorączka, u niektórych osób utrzymuje się przez kilka tygodni kaszel. Dlatego właśnie, że RSV modyfikuje naszą odpowiedź i równowaga przesuwa się w kierunku Th2.

Koronawirus też ma takie właściwości?

O ile wiadomo nie, ale trzeba pamiętać, że odpowiedź organizmu w dużej mierze zależy od osobniczych właściwości.

WHO zawsze najbardziej bało się tzw. choroby X, która będzie się szerzyła drogą powietrzną i kropelkową. Od dawna wiadomo, że to najgroźniejsza do opanowania epidemia. Zakażenie najszybciej się rozprzestrzenia, najłatwiej można ulec zakażeniu, najtrudniej kontrolować transmisję wirusa. W przypadku zakażeń pokarmowych wodę można dezynfekować lub przegotować, jedzenie można opracować termicznie, w przypadku gorączek krwotocznych można zastosować blokadę fizyczną (odpowiedni ubiór, brak kontaktu z wydzielinami chorego). Te zakażenia jesteśmy w stanie w pewien sposób zablokować. Natomiast SARS-CoV-2  nie dość, że szerzy się drogą oddechową, to jeszcze dochodzi do dużej liczby zakażeń bezobjawowych lub skąpoobjawowych, w czasie których wirus przenoszony jest na kolejne osoby i w sposób niekontrolowany bardzo szybko szerzy się w społeczeństwie. SARS-Co-V-2 jest przykładem czarnego scenariusza, którego zawsze się obawiano.

             W miarę upływu lat, kiedy będziemy ulegać kolejnym zakażeniom oraz się szczepić, to nasza odporność będzie na tyle skuteczna, że nawet, jeżeli zostaniemy zakażeni, to nasz układ immunologiczny będzie sobie radził. Poza tym, jak widać, jest tendencja tworzenia nowych wariantów, które bardzo dobrze się szerzą, ale wywołują zachorowania o łagodniejszych objawach.

Czy jest coś, co zaskoczyło wirusologów w czasie pandemii, co wyszło poza ramy wiedzy posiadanej przez specjalistów w tej dziedzinie?

Wiedza na temat SARS-CoV-2 jest już ogromna. Dotyczy zarówno wnikania wirusa do komórki, mechanizmów namnażania się w komórce, jak i działania poszczególnych białek. Poza tym są prowadzone badania, dotyczące jego możliwości szerzenia się w środowisku, objawów chorobowych, leczenia itp. Chyba najbardziej zaskoczyła mnie różnorodność objawów oraz to, że SARS-CoV-2 może powodować uszkodzenia w tak wielu narządach. Do tego dochodzi jeszcze tzw. long COVID, pozostają różne zmiany włącznie z neurologicznymi. Koronawirusy, które do 2019 r. wykrywaliśmy, ograniczały się do wywoływania objawów w drogach oddechowych, niekiedy także pokarmowych. Do niedawna większość osób lekceważyła zakażenie innymi koronawirusami. Obawiam się, że najwcześniej za 5-10 lat zobaczymy prawdziwy koszt tej pandemii. SARS-CoV-2 z nami zostanie. Na szczęście są szczepionki; to daje nadzieję.

Rozmawiała: Anna Kopras-Fijołek