Forklart: Covid-19 mutasjoner, nøkkelvarianter og effektivitet av vaksiner

Covid-19-mutantstammer er nå fortsatt en sentral bekymring, med et virus i kontinuerlig utvikling som gir nye utfordringer og mange land rapporterer en økning i gjennombruddsinfeksjoner blant fullt vaksinerte mennesker.

Testing av beboere ved Giriraj Housing Society i Seawoods. (Ekspressfoto av Amit Chakravarty)

Covid-19-viruset har gjennomgått tusenvis av mutasjoner siden det først ble identifisert, med noen av disse som gir opphav til varianter som unngår antistoffer mer vellykket og bidrar til en økning i infeksjoner. Mutante stammer er nå fortsatt et viktig problem, med et virus i stadig utvikling som gir nye utfordringer og mange land rapporterer en økning i gjennombruddsinfeksjoner blant fullt vaksinerte mennesker.

Klassifisering av mutante Covid-stammer

Det er naturlig at alle virus muterer over tid og slike endringer er spesielt vanlige hos virus som har RNA som arvestoff, som i tilfellet med koronavirus og influensavirus.

Når et virus kommer inn i menneskekroppen, kommer dets genetiske materiale - RNA eller DNA - inn i cellene og begynner å lage kopier av seg selv som kan infisere de andre cellene. Når det oppstår en feil under denne kopieringsprosessen, utløser den en mutasjon.

Noen ganger kommer en mutasjon når de genetiske feilene som introduseres under kopiering viser seg å være fordelaktige for viruset - disse hjelper viruset med å kopiere seg selv eller lettere komme inn i menneskelige celler.

Når et virus sirkulerer mye i en populasjon, jo mer det sprer seg og replikerer, øker sjansene for mutasjon.

I henhold til en klassifiseringsmodell som ble utviklet av en amerikansk regjering SARS-CoV-2 Interagency Group (SIG) og fulgt av Centers for Disease Control and Prevention (CDC), er Covid-19-mutasjoner av betydning delt inn i tre typer - Variant av interesse, Variant of Concern og Variant of High Consequence.

Denne SIG ble dannet for å forbedre koordineringen mellom CDC, National Institutes of Health (NIH), Food and Drug Administration (FDA), Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA) og Department of Defense (DoD). Dens funksjon er å karakterisere nye varianter og studere hvordan standard behandlingsprotokoller og vaksiner virker mot disse mutantstammene.

WHO klassifiserer også betydelige mutantstammer som Variants of Concern (VOC) og Variants of Interest (VOI). Men CDC-klassifiseringer kan avvike fra WHO, og det kan også være forskjeller mellom land og steder.

For eksempel har den indiske regjeringen sagt at Delta Plus (AY.1) er en variant av bekymring, mens dens foreldres avstamning – Delta – har blitt klassifisert som en VOC av WHO og CDC.

WHO har foreslått å bruke gresk alfabet for VOC og VOI for å sikre at etikettene som brukes er enkle å uttale og ikke stigmatiserende.

Varianter av bekymring (VOC)

CDC definerer en VOC som en variant der det er bevis for en økning i overførbarhet, mer alvorlig sykdom (f.eks. økte sykehusinnleggelser eller dødsfall), betydelig reduksjon i nøytralisering av antistoffer generert under tidligere infeksjon eller vaksinasjon, redusert effektivitet av behandlinger eller vaksiner , eller feil på diagnosedeteksjon.

VOC er preget av økt overførbarhet og potensial til å indusere mer alvorlige former for sykdom, redusert nøytralisering av antistoffer generert under tidligere infeksjon og evnen til å forårsake flere gjennombruddsinfeksjoner hos vaksinerte personer.

Det er fire VOC-er per nå - Alfa (B.1.1.7), Beta (B.1.251), Gamma (P.1) og Delta (B.1.617.2).

Alfavariant (B.1.1.7): I følge WHO ble Alpha-varianten først identifisert i Storbritannia i september 2020 og har nå spredt seg til minst 173 land, ifølge WHO. Varianten har 23 mutasjoner og åtte av disse er i virusets spikeprotein. Av disse er det tre piggproteinmutasjoner - N501Y, 69-70del og P681H - som har størst innvirkning.

N501Y-mutasjonen hjelper virusets piggprotein til å feste seg tettere til ACE2-reseptorene til menneskecellene, mens de to andre nøkkelmutasjonene øker overførbarheten. I følge CDC er Alpha-varianten 50 % mer overførbar enn den opprinnelige stammen og kan forårsake mer alvorlige infeksjoner.

Betavariant (B.1.251): B.1.251 ble først oppdaget i Sør-Afrika i mai 2020, og ble utpekt som VOC i desember 2020. Varianten er påvist i minst 122 land nå. Stammen har åtte mutasjoner, hvorav tre er signifikante - N501Y, K417N og E484K.

Som i tilfellet med Alpha-varianten, hjelper N501Y-mutasjonen at viruset binder seg tettere til ACE2-reseptorene, mens de to andre mutasjonene hjelper viruset med å unngå immunitet lettere.

bj novak kone

Beta-varianten er også omtrent 50 % mer overførbar enn den opprinnelige stammen og kan forårsake mer alvorlige infeksjoner.

nicki minaj lønn

Gammavariant (P.1): Gamma-varianten oppsto i Brasil i november 2020, hvoretter den forårsaket en betydelig økning i infeksjoner og økte sykehusinnleggelser i den søramerikanske nasjonen. Den ble oppdaget i Japan i januar 2021 og spredte seg deretter til 74 land.

Varianten har 11 mutasjoner i piggproteinet, hvorav N501Y- og K417T-mutasjoner hjelper viruset til å binde seg tettere til cellene mens E484K gjør det mer motstandsdyktig mot antistoffer.

Gamma-varianten er dobbelt mer overførbar enn den originale Covid-19-stammen.

Delta variant (B.1.617.2): Den raskeste spredningsvarianten som også forårsaket en skarp økning i tilfeller under den andre bølgen i India, Deltait er en underlinje av B.1.617-varianten, som var kjent som den doble mutantstammen.

Delta-varianten ble først oppdaget i India, ifølge WHO har vist betydelig økt overføringsevne. Den er dobbelt så overførbar som den originale Covid-19-stammen og 60 prosent mer smittebar enn Alpha-varianten. Stammen har flere nøkkelmutasjoner, med L452R og D6146 som lar den feste seg mer fast til reseptorceller og andre som P681R som gjør at den lettere kan unngå immunitet.

PHE har sagt at Delta forårsaker økt risiko for sykehusinnleggelse sammenlignet med samtidige Alpha-tilfeller. Varianten har nå spredt seg til minst 104 land.

Varianter av interesse (VOI)

CDC definerer en VOI som en variant med spesifikke genetiske markører som har vært assosiert med endringer i reseptorbinding, redusert nøytralisering av antistoffer generert mot tidligere infeksjon eller vaksinasjon, redusert effekt av behandlinger, potensiell diagnostisk påvirkning eller spådd økning i overførbarhet eller sykdomsgrad. .

WHO sier at en variant av interesse kan bli en variant av bekymring hvis den viser en økning i overførbarhet eller skadelig endring i COVID-19 epidemiologi, økning i virulens eller endring i klinisk sykdomspresentasjon eller en reduksjon i effektiviteten av folkehelse og sosiale tiltak eller tilgjengelig diagnostikk, vaksiner, terapi.

Imidlertid er de klassifisert som VOI så lenge det ikke er noen avgjørende bevis som tyder på at de er dødelige nok til å bli klassifisert som VOC. For eksempel Kappa variant (B.1.617.1) kom fra samme slekt som Delta, men sistnevnte har vist seg å være langt mer farlig og utbredt.

Derimot Lambda variant (C.37), som først ble oppdaget i Peru, blir sett på som en voksende trussel, med forskning i Chile som viser at den har større smitteevne enn alfa og gamma. Selv om forskere fortsetter å overvåke Lambda nøye, er det ikke nok avgjørende bevis nå til at den kan klassifiseres som en VOC. Dette er en felles faktor for andre mutantstammer som har blitt klassifisert som VOI - enten blir de ikke forstått godt nok eller foreløpig forskning tyder på at de ikke kan knyttes til økt risiko for infeksjoner på et betydelig nivå.

Men betydelige piggproteinmutasjoner og risikoen for å unngå immunitet lettere er felles for dem alle, som i Eta-varianten (B.1.525) identifisert i Storbritannia og Nigeria, Iota-varianten (B.1.526) først oppdaget i New York City, Epsilon-variant (B.1.427/B.1.429) først funnet i California, Zeta-variant (P.2) først oppdaget i Brasil, eller B.1.617.3 (unavngitt variant) funnet i India som deler samme foreldreslekt (B .1.617) som Delta og Kappa.

R-intet verdi og høy smittsomhet av mutante varianter

En nylig publisert studie, utført gjennom mai og juni i Guangzhou, Kina, fant at fra prøvene analyserte den at virusmengden til pasienter infisert med Delta-varianten var omtrent 1000 ganger høyere enn i 9A/19B-stammene fra 2020. Dette antydet en potensielt raskere viral replikasjonshastighet og mer smittsomhet av Delta-varianten på et tidlig stadium av infeksjonen. Varianten hadde også en mye bedre immunfluktmekanisme.

Sammenligning av R-intet ( R0 ) verdier gir oss en god idé om hvordan variantene av bekymring nå er mer smittsomme enn den opprinnelige Covid-19-stammen. R-nuten, eller det grunnleggende reproduksjonsnummeret, representerer i gjennomsnitt antallet mennesker som en enkelt smittet person kan forventes å overføre den sykdommen til og dermed spredningsevnen til en smittsom sykdom.

De fleste studiene kom frem til en R-nought-verdi på 2,4-2,6 for den originale Covid-19-stammen funnet i Wuhan. Etterfølgende studier fant at R-nought-verdien er 4-5 for Alpha-varianten og 5-8 for Delta-stammen. Det betyr at deltaet er mer smittsomt enn kopper som på 1970-tallet hadde en R-null på 3,5 til 4,5.

Dette kan bidra til å forklare hvor mange (i gjennomsnitt) nye mennesker som er infisert av tilfeller av ulike virus inkludert COVID-varianter. R0 er den grunnleggende reproduksjonsverdien. For kopper på 1970-tallet var det omtrent 3,5-4,5. Så Delta-varianten er mer smittsom enn kopper. pic.twitter.com/tQziWBzPOI

— Larry Brilliant MD, MPH (@larrybrilliant) 27. juni 2021

Guangzhou-studien fant også at i tilfelle av Delta-varianten, er det et ekstremt høyt nivå av infeksjon hos pasienter selv i den presymptomatiske fasen. Dette betyr at folk står i fare for å spre viruset selv før de mistenker at de kan være smittet.

Et godt eksempel i denne forbindelse, som også understreker infeksjonsevnen til Delta-varianten, er et tilfelle av en flyktig, kontaktfri overføring som nylig ble rapportert fra et kjøpesenter nær Sydneys Bondi Beach. Som fanget på CCTV-kamera, endte en limousinsjåfør, som var infisert med Delta-varianten, men som ikke visste det på det tidspunktet, med å infisere en annen mann som nettopp passerte nær ham og sto i nærheten av ham et kort øyeblikk. Australske tjenestemenn tok opptakene alvorlig til etterretning, og bare dager senere ble det kunngjort en låsing i Sydney.

Nyhetsbrev| Klikk for å få dagens beste forklaringer i innboksen din

hvor mye er fergie verdt

Spike proteinmutasjoner

Virus er innhyllet med fettmembranproteiner (eller glykoproteiner da de ofte er dekket av glatte sukkermolekyler) som hjelper dem å smelte sammen med kroppens cellemembran.

Spikeproteinet til koronavirus er et av disse virale glykoproteinene i form av en lineær kjede på 1273 aminosyrer, pent foldet til en struktur, besatt med opptil 23 sukkermolekyler.

Ved SARS-CoV-2 sitter piggproteinet fast på den omtrent sfæriske virale partikkelen, innebygd i konvolutten og rager ut i verdensrommet. Hvert Covid-virus har omtrent 26 piggtrimere som hjelper det å klamre seg til menneskelige celler - en av disse binder seg til et protein på overflaten av menneskelige celler kalt ACE2, som lar viruset komme inn i kroppen.

Mutasjoner som involverer betydelige endringer i piggproteinet kan være bekymringsfulle fordi de utløser transformasjoner i strukturen og den biokjemiske egenskapen til viruset. Dette kan skje gjennom mutasjoner som gjør at piggene lettere fester seg til cellene eller hindrer antistoffer i å binde seg til den.

En fersk forskning publisert i Cell fant at en enkelt piggproteinmutasjon kan ha spilt en betydelig rolle i å hjelpe koronaviruset med å hoppe fra dyr til mennesker. I løpet av studien ledet av James Weger-Lucarelli, en virolog ved Virginia Tech i Blacksburg, fant forskerne at aminosyren treonin funnet i koronavirusene som infiserte flaggermus eller pangoliner var blitt erstattet med aminosyren alanin som finnes i koronavirus som forårsaker Covid-19. Forskerne fant at byttet ble muliggjort av én mutasjon, kalt T372A, som fjernet noen sukkerarter som dekket piggproteinet og ga viruset bedre tilgang til ACE2 for å bryte seg inn i menneskelige celler.

Siden mange anti-Covid-medisiner og vaksiner retter seg mot de virale glykoproteinene, kan endringer i piggproteinet gjøre dem mindre effektive. For eksempel oppnår D614G-mutasjonen dette ved å varsle den genetiske koden for Covid-spikeproteinet ved å endre en enkelt aminosyrebokstav. Mutasjonen gjør også piggene mer stabile, noe som gjør det lettere for viruset å binde seg til ACE2-reseptorer.

Et annet eksempel er Epsilon-varianten, som har to distinkte avstamninger, B.1.427 og B.1.429, og en gang ble ansett for å være en VOC av CDC, men ble senere nedgradert til en VOI. Epsilon-varianten reduserer den nøytraliserende styrken til antistoffer indusert av vaksiner eller tidligere Covid-infeksjoner på grunn av mutasjoner som førte til betydelige omorganiseringer i kritiske områder av spikeproteinet til viruset, har et forskningsprosjekt ledet av University of Washington i Seattle og Vir Biotechnology funnet. .

Elektronkryomikroskopistudier på Epsilon-varianten viste at en mutasjon på reseptorbindingsdomenet på piggproteinet reduserte aktiviteten til 14 av 34 nøytraliserende antistoffer. To andre mutasjoner førte til totalt tap av nøytralisering av alle de 10 antistoffene som er spesifikke for det N-terminale domenet på spikeproteinet.

Mutante stammer og redusert vaksineeffektivitet

De fleste studier har konkludert med at vaksiner er mindre effektive mot Covid-varianter enn mot den opprinnelige stammen av viruset.

For eksempel har en studie av PHE funnet at effektiviteten til Oxford-AstraZeneca-vaksinen kommer ned til 74 % mot Alpha-varianten og 64 % mot Delta-varianten. Tidligere hadde en fase 1b-2 klinisk studie publisert i New England Journal of Medicine funnet ut at AstraZeneca-vaksinen bare hadde en effekt på 10,4 % mot milde til moderate infeksjoner forårsaket av Beta-varianten.

Bharat Biotech har sagt at Covaxin tilbyr 65,2% beskyttelse mot Delta-varianten.

Nylige data fra det israelske helsedepartementet viser at to skudd av Pfizer gir 64 % beskyttelse mot Covid, med observasjonen som kommer på et tidspunkt da over 90 prosent av tilfellene som ble rapportert i Midtøsten-landet i nyere tid er forårsaket av Delta variant.

Dessuten har en studie i The Lancet funnet at én dose av Pfizer-vaksinen gir kun 32 % beskyttelse mot Delta, og nivået av nøytraliserende antistoffer selv etter to skudd er over fem ganger lavere mot Delta-varianten enn mot den originale Covid-19 press.

Bortsett fra vaksiner er de fleste varianter mindre mottakelige for terapeutiske intervensjoner og monoklonalt antistoffbehandling.

De fleste studier har imidlertid vist at nesten alle vaksiner er svært effektive mot å forhindre sykehusinnleggelse.

Med noen rapporter som sier at booster-skudd kan gi bedre beskyttelse mot variantene, lanserer mange land nå en tredje vaksinedose for eldre og immunkompromitterte personer.

Del Med Vennene Dine: