Ο κορονοϊός θα μας εκπλήξει ξανά

Για να κατανοήσουμε πώς ο κοροναϊός εξελίσσεται συνεχώς σε νέες εκπληκτικές παραλλαγές με νέες μεταλλάξεις, βοηθάει να έχουμε κάποιο πλαίσιο: Το γονιδίωμα του ιού έχει μήκος 30. 000 γράμματα, πράγμα που σημαίνει ότι ο αριθμός των πιθανών συνδυασμών μεταλλάξεων είναι εξωφρενικά τεράστιος. Όπως μου είπε ο Jesse Bloom, ιολόγος στο Κέντρο Ερευνών για τον Καρκίνο Fred Hutchinson, ο αριθμός αυτός υπερβαίνει κατά πολύ τον αριθμό των ατόμων στο γνωστό σύμπαν.

Οι επιστήμονες προσπαθούν να αντιληφθούν αυτές τις δυνατότητες σε ένα “τοπίο καταλληλότητας” – έναν υπερδιάστατο χώρο με κορυφές και κοιλάδες. Όσο υψηλότερες κορυφές ανακαλύπτει ο κοροναϊός, τόσο πιο “κατάλληλος” ή καλύτερος στο να μολύνει ανθρώπους γίνεται. Όσο περισσότερο πολλαπλασιάζεται ο ιός, τόσο περισσότερες μεταλλάξεις δοκιμάζει, τόσο περισσότερο έδαφος εξερευνά και τόσο περισσότερες κορυφές μπορεί να βρει. Για να προβλέψουμε τι θα μπορούσε να κάνει ο κορονοϊός στη συνέχεια, θα έπρεπε απλώς να γνωρίζουμε την τοπογραφία ολόκληρου του τοπίου της φυσικής κατάστασης – κάτι που, ίσως το μαντέψατε, δεν κάνουμε. Καθόλου. Ούτε κατά διάνοια. “Στην πραγματικότητα δεν γνωρίζουμε ποιες κορυφές υπάρχουν εκεί έξω. Δεν ξέραμε ότι η κορυφή Omicron ήταν εκεί έξω“, λέει η Sarah Otto, εξελικτική βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας. “Δεν μπορούμε πραγματικά να μαντέψουμε τι άλλο είναι δυνατόν να συμβεί. ”

Αυτό που μπορούμε να πούμε είναι ότι η συντριπτική πλειονότητα των μεταλλάξεων θα κάνει έναν ιό λιγότερο κατάλληλο (κοιλάδες) ή δεν θα έχει καθόλου επίδραση (κορυφογραμμές), αλλά ένα πολύ μικρό ποσοστό θα είναι κορυφές. Δεν γνωρίζουμε πόσο υψηλές είναι αυτές οι κορυφές ή πόσο συχνά εμφανίζονται. Όταν η Delta κατέκτησε τον κόσμο, φάνηκε ότι θα σάρωνε όλες τις άλλες γενεαλογικές γραμμές. “Θα πίστευα σίγουρα ότι η επόμενη παραλλαγή θα προερχόταν από το Δέλτα”, λέει η Katia Koelle, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Emory. Τότε ο Όμικρον εμφανίστηκε σε μια μακρινή κορυφή, προς μια κατεύθυνση που κανείς δεν είχε σκεφτεί να κοιτάξει.

Η επόμενη παραλλαγή μπορεί να μας εκπλήξει ξανά. Θα μπορούσε, κατά τύχη, να γίνει πιο μολυσματική. Θα μπορούσε να γίνει πιο μεταδοτική. Σίγουρα θα βρει νέους τρόπους να ξεφύγει από τα αντισώματα που έχουμε δημιουργήσει. Ο ιός θα συνεχίσει να βρίσκει αυτές τις κορυφές φυσικής κατάστασης.

Για να γίνουν οι προβλέψεις σχετικά με την εξέλιξη των ιών ακόμη πιο δύσκολες, το τοπίο της φυσικής κατάστασης αναδιαμορφώνεται συνεχώς, καθώς το μείγμα της ανοσίας μας μετατοπίζεται μέσω του εμβολιασμού και της μόλυνσης από νέες παραλλαγές. Αυτό στην πραγματικότητα αλλάζει το τι σημαίνει για τον ιό να είναι σε φόρμα. Κάποια βουνά θα βυθιστούν, κάποιοι λόφοι θα ανυψωθούν. Ωστόσο, είναι εξαιρετικά απίθανο ο ιός να μεταλλαχθεί τόσο πολύ ώστε η ανοσία μας έναντι σοβαρής μόλυνσης να μηδενιστεί. Καθώς όλο και μεγαλύτερο μέρος του κόσμου αποκτά αρχική ανοσία από εμβόλια ή λοιμώξεις, αυτό θα αμβλύνει τα πιο σοβαρά αποτελέσματα. Το αν οι μελλοντικές παραλλαγές θα εξακολουθούν να προκαλούν τεράστιους αριθμούς λοιμώξεων θα εξαρτηθεί από το πόσο γρήγορα ο ιός μπορεί να συνεχίσει να εξελίσσεται και πόσο καλά αντέχει η ανοσία μας μετά από επανειλημμένες εκθέσεις. Σε αντίθεση με άλλα παθογόνα που διατρέχουν το τοπίο της φυσικής κατάστασης των ανθρώπων εδώ και πολύ καιρό, ο κορονοϊός μόλις ξεκίνησε.

Οι παραλλαγές του κοροναϊού μας εκπλήσσουν συνεχώς, επειδή τα εξελικτικά του άλματα δεν μοιάζουν με τίποτα άλλο που έχουμε δει στο παρελθόν. Το Omicron συγκέντρωσε περισσότερες από 50 μεταλλάξεις, με περισσότερες από 30 μόνο στην πρωτεΐνη spike. Από τους τέσσερις εποχικούς κορονοϊούς που προκαλούν κοινό κρυολόγημα, δύο συσσωρεύουν μόνο 0,3 ή 0,5 προσαρμοστικές μεταλλάξεις ετησίως στις πρωτεΐνες αιχμής τους. Ένα τρίτο δεν φαίνεται να αλλάζει πολλά πράγματα. Το τέταρτο είναι ένα μυστήριο – δεν έχουμε αρκετά μακροπρόθεσμα δεδομένα γι’ αυτό. Η γρίπη είναι ικανή για μεγάλα άλματα μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αναδιανομή, η οποία μπορεί να προκαλέσει πανδημίες (όπως ο Η1Ν1 το 2009), αλλά η εποχική γρίπη έχει κατά μέσο όρο μόνο μία ή δύο αλλαγές το χρόνο στην πρωτεΐνη-κλειδί της, μου είπε ο Koelle. .

Yπάρχουν τρεις πιθανές εξηγήσεις για το γιατί η εξέλιξη του SARS-CoV-2 μοιάζει τόσο διαφορετική από εκείνη άλλων ιών, και δεν αποκλείουν η μία την άλλη. Πρώτα απ’ όλα, δεν έχουμε εξετάσει τόσο πολύ άλλους αναπνευστικούς ιούς. Έχουν αλληλουχηθεί περισσότερα από 7,5 εκατομμύρια γονιδιώματα του SARS-CoV-2, ενώ για καθέναν από τους τέσσερις εποχικούς κορονοϊούς έχουν αλληλουχηθεί μόλις μερικές εκατοντάδες ή μερικές δεκάδες. Όταν οι επιστήμονες προσπαθούν να ανακατασκευάσουν τη σχέση μεταξύ αυτών των αλληλουχθέντων ιών σε εξελικτικά δέντρα, “τα δέντρα είναι τόσο αραιά”, λέει η Sarah Cobey, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Μια ολόκληρη σειρά άλλων ιών προκαλεί επίσης κοινό κρυολόγημα: ρινοϊοί, αδενοϊοί, παραϊνφλουένζα, αναπνευστικός συγκυτιακός ιός, μεταπνευμονοϊός κ. ο. κ. Και αυτά, επίσης, έχουν φτωχή δειγματοληψία. Περισσότεροι από 100 τύποι ρινοϊών μόνο μολύνουν τον άνθρωπο, αλλά δεν έχουμε μεγάλη κατανόηση για το πώς δημιουργήθηκε ή εξελίχθηκε αυτή η ποικιλομορφία με την πάροδο του χρόνου.

Δεύτερον, ο κορονοϊός θα μπορούσε πράγματι να είναι μια ακραία περίπτωση που είναι εγγενώς καλύτερη από άλλους ιούς στην εξερεύνηση του τοπίου καταλληλότητάς του. “Βοηθάει να είναι ένας ιός RNA” -ο οποίος αποκτά μεταλλάξεις πιο γρήγορα από έναν ιό DNA- “και στη συνέχεια βοηθάει να κινείται πολύ γρήγορα”, μου είπε ο Cobey. Η ιλαρά χρειάζεται, κατά μέσο όρο, 11 ή 12 ημέρες μεταξύ της μόλυνσης ενός ατόμου και της μόλυνσης ενός άλλου ατόμου- ο κοροναϊός χρειάζεται μόνο 1,5 έως τρεις ημέρες. Όσο περισσότερους ανθρώπους μπορεί να μολύνει, τόσο μεγαλύτερο μέρος του τοπίου της φυσικής κατάστασης μπορεί να εξερευνήσει.

Τρίτον, ο κοροναϊός ήταν ένα νέο παθογόνο. Όποια και αν ήταν η εγγενής μεταδοτικότητά του, ήταν επίσης ανεμπόδιστος από την ανοσία όταν έφτασε για πρώτη φορά στον ανθρώπινο πληθυσμό. Αυτό σημαίνει ότι ο ιός SARS-CoV-2 μπόρεσε να μολύνει ένα εντυπωσιακό ποσοστό του κόσμου μέσα σε δύο χρόνια – πολύ περισσότερους ανθρώπους απ’ ό,τι οι παλαιότεροι ιοί είναι συνήθως σε θέση να μολύνουν. Και κάθε φορά που μολύνει κάποιον, αντιγράφει τον εαυτό του δισεκατομμύρια φορές. Ορισμένα αντίγραφα που δημιουργούνται σε κάθε μόλυνση θα περιέχουν τυχαίες μεταλλάξεις- ορισμένες μεταλλάξεις θα είναι ακόμη και ωφέλιμες για τον ιό. Αλλά αυτές οι μεταλλάξεις μπορεί να δυσκολευτούν να γίνουν κυρίαρχες στη σύντομη πορεία μιας τυπικής μόλυνσης COVID-19. “Χρειάζεται αρκετός χρόνος συνήθως για να φτάσει μια μετάλλαξη από το μηδέν στο 5-10%” των ιών σε ένα μολυσμένο άτομο, λέει ο Adam Lauring, ιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Αυτό το άτομο μεταδίδει στη συνέχεια μόνο έναν ελάχιστο αριθμό σωματιδίων του ιού στο επόμενο άτομο, οπότε το μεγαλύτερο μέρος της ποικιλομορφίας χάνεται. Σε εκατομμύρια μολύνσεις, ορισμένες από αυτές τις μεταλλάξεις μεταβιβάζονται και σταδιακά συσσωρεύονται σε μια ιική σειρά. Η Delta φαίνεται να έχει εξελιχθεί με αυτόν τον τρόπο. Η πανταχού παρούσα παρουσία του κορονοϊού θα μπορούσε επίσης να έχει δημιουργήσει έναν ασυνήθιστο αριθμό χρόνιων λοιμώξεων ταυτόχρονα, οι οποίες, σύμφωνα με τους ειδικούς, αποτελούν έναν άλλο μεγάλο παράγοντα εξέλιξης των ιών. Σε μια χρόνια λοίμωξη, με την πάροδο εβδομάδων και μηνών, αυτές οι ευεργετικές μεταλλάξεις του ιού έχουν χρόνο να γίνουν κυρίαρχες και στη συνέχεια να μεταδοθούν. Ίσως έτσι προέκυψε το Alpha.

Η προέλευση του Omicron είναι ακόμη άγνωστη. Μπορεί να εξελίχθηκε αποσπασματικά όπως το Delta, αλλά ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι οι πρόγονοί του θα είχαν βρεθεί μέσω της αλληλούχισης. Δύο άλλες πιθανότητες υπάρχουν: μια χρόνια λοίμωξη σε κάποιον με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα ή μια δεξαμενή ζώων που διαχέεται στον άνθρωπο. Και στις δύο περιπτώσεις, οι πιέσεις επιλογής σε έναν ανοσοκατεσταλμένο ασθενή ή σε έναν ζωικό πληθυσμό είναι ελαφρώς διαφορετικές από εκείνες που ασκούνται σε έναν ιό που μεταδίδεται μεταξύ ανθρώπων. Αυτό μπορεί να ήταν που επέτρεψε στον ιό να διασχίσει ένα χάσμα φυσικής κατάστασης και να ανακαλύψει μια νέα κορυφή στο Όμικρον. Η κατανόηση των εξελικτικών δυνάμεων που δημιούργησαν το Όμικρον μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε το πεδίο του εφικτού – ακόμη και αν δεν μπορεί να μας πει ακριβώς πώς θα μοιάζει η επόμενη παραλλαγή.

“Με το Omicron, νομίζω ότι σταθήκαμε τυχεροί”, λέει ο Sergei Pond, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Temple. Το σύνολο των μεταλλάξεων που κάνει την παραλλαγή τόσο καλή στο να μολύνει ακόμη και εμβολιασμένους ανθρώπους, τυχαίνει να την κάνει επίσης λίγο λιγότερο εγγενώς ιογενή. Δεν υπάρχει κανένας λόγος να είναι πάντα έτσι. Η μολυσματικότητα του κοροναϊού είναι υποπροϊόν δύο άλλων παραγόντων που δέχονται πιο άμεση εξελικτική πίεση: πόσο εγγενώς μεταδοτικός είναι και πόσο καλά μπορεί να αποφύγει την προηγούμενη ανοσία. Το πόσο θανατηφόρος είναι δεν έχει τόσο μεγάλη σημασία, επειδή ο κοροναϊός συνήθως μεταδίδεται νωρίς σε μια λοίμωξη, πολύ πριν σκοτώσει τον ξενιστή του.

Σε όλο το τεράστιο τοπίο καταλληλότητας, ο κορονοϊός έχει πολλούς, πολλούς διαφορετικούς δρόμους προς υψηλότερη εγγενή μεταδοτικότητα ή ανοσολογική διαφυγή. Πάρτε το παράδειγμα της μεταδοτικότητας, λέει ο Otto. Ένας ιός θα μπορούσε να πολλαπλασιαστεί πολύ, πολύ γρήγορα, έτσι ώστε οι ασθενείς να αποβάλλουν υψηλά επίπεδα αυτού. Η Delta φαίνεται να το κάνει αυτό, και ήταν πιο έντονη. Ή ο ιός μπορεί να αρχίσει να πολλαπλασιάζεται κυρίως στη μύτη και το λαιμό, όπου είναι ευκολότερο να μεταδοθεί, παρά βαθιά στους πνεύμονες. Το Omicron φαίνεται να το κάνει αυτό, και είναι λιγότερο μολυσματικό. Η επόμενη παραλλαγή θα μπορούσε να πάει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση – ή να χαράξει μια εντελώς νέα πορεία. Μια έκδοση του Omicron με την ονομασία BA. 2 ανταγωνίζεται τώρα την κλασική παραλλαγή Omicron στο Ηνωμένο Βασίλειο και τη Δανία, αν και δεν είναι ακόμη σαφές ποιο είναι το πλεονέκτημα που μπορεί να έχει.

Το Omicron δεν έχει απλώς πολλές μεταλλάξεις, αλλά και μερικές πραγματικά ασυνήθιστες. Δεκατρείς από τις μεταλλάξεις συγκεντρώνονται σε περιοχές όπου οι επιστήμονες δεν έχουν παρατηρήσει πολλές αλλαγές στο παρελθόν. Αυτό υποδηλώνει ότι οι μεταλλάξεις εκεί συνήθως καθιστούν τον ιό λιγότερο κατάλληλο και εξαλείφονται. Αλλά σύμφωνα με ένα προ-έκτυπο από την ομάδα του Pond, αυτές οι 13 μεμονωμένες δυσπροσαρμοστικές αλλαγές μπορεί να είναι προσαρμοστικές όταν είναι παρούσες όλες μαζί. Μπορείτε να φανταστείτε, μου είπε, έναν ιό υπό πίεση για να ξεφύγει από τα υπάρχοντα αντισώματα. Αποκτά μια σειρά από μεταλλάξεις που το καθιστούν λιγότερο αναγνωρίσιμο από τα αντισώματα, αλλά ίσως και χειρότερο στο να εισέρχεται στα κύτταρα. Στο ελαφρώς διαφορετικό περιβάλλον επιλογής μέσα σε έναν ανοσοκατεσταλμένο ασθενή ή σε μια δεξαμενή ζώων, ο ιός μπορεί να παραμείνει – μέχρι να βρει τον κατάλληλο συνδυασμό μεταλλάξεων για να αντισταθμίσει τις προηγούμενες αλλαγές. Στο Omicron, η διαδικασία αυτή αναδιαμόρφωσε βασικά τμήματα της πρωτεΐνης spike, έτσι ώστε να γίνει λιγότερο αναγνωρίσιμη από τα υπάρχοντα αντισώματα και να βρει μια διαφορετική στρατηγική για την είσοδο στα κύτταρα. Ο κοροναϊός έχει κανονικά δύο τρόπους μόλυνσης των κυττάρων, είτε συγχωνεύεται απευθείας με αυτά είτε εισέρχεται μέσω μιας φυσαλίδας. Η Omicron έχει ειδικευτεί στο τελευταίο, το οποίο τυχαίνει να λειτουργεί λιγότερο καλά στα κύτταρα των πνευμόνων απ’ ό,τι στα κύτταρα της μύτης και του λαιμού και μπορεί να εξηγήσει τη χαμηλότερη εγγενή σοβαρότητα της παραλλαγής. Για να παρακάμψει το ανοσοποιητικό σύστημα, ο ιός κατέληξε να αλλάξει μια από τις πιο βασικές λειτουργίες του.

Μήπως άλλα σύνολα μεταλλάξεων αλληλεπιδρούν με άγνωστους τρόπους για να αλλάξουν βασικές λειτουργίες του ιού Σχεδόν σίγουρα. Απλά δεν ξέρουμε ακόμα ποια είναι αυτά. Θα πρέπει να περιμένουμε και να παρακολουθήσουμε τον SARS-CoV-2 τα επόμενα χρόνια και δεκαετίες. “Αν κοιτάξετε την ανθρώπινη γρίπη ή τους εποχικούς κορονοϊούς, εξελίσσονται στον άνθρωπο εδώ και πολύ καιρό και δεν έχουν σταματήσει να εξελίσσονται”, δήλωσε ο ιολόγος Bloom.

Υπάρχουν όρια στο πόσο μεταδοτικός μπορεί να γίνει ο ιός. Η ιλαρά, ο πιο μεταδοτικός γνωστός ιός, έχει R0 από 12 έως 18, σε σύγκριση με το R0 της Delta που είναι 5. Το R0 του Omicron είναι ακόμη ασαφές, επειδή μεγάλο μέρος του πλεονεκτήματός του έναντι του Delta φαίνεται να προέρχεται από την αποφυγή των υφιστάμενων αντισωμάτων και όχι από την εγγενή μεταδοτικότητα. Καθώς όμως ο κορονοϊός έχει όλο και λιγότερους μη ανοσοποιημένους ανθρώπους να μολύνει, η αποφυγή του ανοσοποιητικού συστήματος θα αποτελεί όλο και πιο σημαντικό περιορισμό στην εξέλιξή του. Και εδώ, ο ιός δεν θα ξεμείνει ποτέ από νέες στρατηγικές, επειδή το βέλτιστο αλλάζει συνεχώς. Αυτό το κύμα Omicron, για παράδειγμα, δημιουργεί πολλή ανοσία Omicron καθώς κινείται στον πληθυσμό, γεγονός που στην πραγματικότητα έχει κάνει το Omicron λιγότερο κατάλληλο από ό,τι όταν εμφανίστηκε. «Η επόμενη παραλλαγή είναι πιο πιθανό να μην είναι το Omicron, ή κάτι όσο το δυνατόν πιο αντιγονικά διαφορετικό από το Omicron», λέει ο Άρης Κατζουράκης, ιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Αλλά πώς ακριβώς μοιάζει αυτό; Ίσως γνωρίζουμε αρκετά τώρα για να ξέρουμε ότι δεν πρέπει να προσπαθήσουμε να το προβλέψουμε.

Πηγή: theatlantic.com