Jak powstają nowe szczepy koronawirusa?

Chociaż jest to jeden z niewielu takich przypadków odnotowanych w przypadku SARS-CoV-2 - a badanie nie zostało jeszcze opublikowane w żadnym czasopiśmie naukowym, naukowcy zaobserwowali wcześniej podwójne infekcje różnymi szczepami innych wirusów oddechowych, takich jak grypa. Wywołało to pytania o to, jak te wirusy mogą oddziaływać na siebie u zakażonej osoby i co może to oznaczać, jeśli chodzi o powstawanie nowych szczepów.

Wirusy są mistrzami ewolucji, nieustannie mutując i tworząc nowe warianty w każdym cyklu replikacji, a te adaptacje napędza również presja selektywna u gospodarza – taka jak odpowiedź immunologiczna organizmu.

Większość z tych mutacji nie będzie miała znaczącego wpływu na wirusa, jednak te, które dają wirusowi przewagę – na przykład poprzez zwiększenie jego zdolności do replikacji lub unikania układu odpornościowego – są powodem do niepokoju i muszą być ściśle monitorowane.

Występowanie tych mutacji wynika z podatnego na błędy mechanizmu replikacji, z którego korzystają wirusy. Wirusy RNA – takie jak grypa i zapalenie wątroby typu C – generują stosunkowo dużą liczbę błędów przy każdej replikacji. Tworzy to swoisty "quasi-gatunek" populacji wirusów, w której każda ma pokrewne, ale nie identyczne sekwencje. Częstotliwość występowania poszczególnych wariantów wynika tu z interakcji z komórkami i układem odpornościowym gospodarza i może mieć wpływ na postęp choroby lub skuteczność terapii.

W porównaniu z innymi wirusami RNA koronawirusy mają niższe tempo mutacji. Dzieje się tak, ponieważ są one wyposażone w mechanizm korekcji, który może naprawiać niektóre z błędów występujących podczas replikacji. Mimo to istnieją dowody na różnorodność genetyczną wirusa u pacjentów zakażonych SARS-CoV-2, a wykrycie wielu wariantów u danej osoby może być wynikiem współzakażenia różnymi wariantami lub generowania mutacji w obrębie organizmu pacjenta po pierwotnym zakażeniu.

Jednym ze sposobów rozróżnienia tych dwóch scenariuszy jest porównanie sekwencji wariantów krążących w populacji z tymi u pacjenta.We wspomnianym brazylijskim badaniu zidentyfikowane warianty odpowiadały różnym liniom, które zostały wcześniej wykryte w populacji, co sugeruje współzakażenie przez te dwa warianty.
 

Niebezpieczna mieszanka?

Doniesienie o podwójnych zakażeniach wywołało obawy, że SARS-CoV-2 może jeszcze szybciej nabywać nowe mutacje. Dzieje się tak, ponieważ koronawirusy mogą również ulegać dużym zmianom w swojej sekwencji genetycznej w ramach procesu zwanego rekombinacją. Kiedy dwa wirusy infekują tę samą komórkę, mogą zamieniać między sobą duże części swoich genomów i tworzyć zupełnie nowe sekwencje.

Jest to znane zjawisko w przypadku wirusów RNA. Nowe warianty grypy również powstają w wyniku podobnego mechanizmu, zwanego "reasortacją". Genom wirusa grypy, w przeciwieństwie do koronawirusa, składa się z ośmiu segmentów lub nici RNA. Kiedy dwa wirusy zakażają tę samą komórkę, segmenty te mieszają się i dopasowują do siebie, tworząc wirusy z nową kombinacją genów. 

Co ciekawe, świnie mogą być zakażone różnymi szczepami wirusów grypy i w niektórych badaniach określa się je jako "naczynia mieszające". Przykładowo, wirus, który wywołał w 2009 roku pandemię H1N1, powstał z reasortacji wirusa grypy ludzkiej, ptasiej i dwóch wirusów grypy świńskiej.