Обяснено: Covid-19 мутации, ключови варианти и ефективност на ваксините

Мутантните щамове на Covid-19 сега остават ключов проблем, като непрекъснато развиващият се вирус поражда нови предизвикателства и много страни съобщават за скок на внезапните инфекции сред напълно ваксинираните хора.

Тестване на жителите в Giriraj Housing Society в Сийуудс. (Експресна снимка от Амит Чакраварти)

Вирусът Covid-19 е претърпял хиляди мутации, откакто е идентифициран за първи път, като някои от тях пораждат варианти, които избягват по-успешно антителата и допринасят за нарастване на инфекциите. Мутантните щамове сега остават ключов проблем, като непрекъснато развиващият се вирус предизвиква нови предизвикателства и много страни съобщават за скок на внезапните инфекции сред напълно ваксинираните хора.

Класификация на мутантни щамове Covid

Естествено е всички вируси да мутират с течение на времето и такива промени са особено чести при вируси, които имат РНК като генетичен материал, както в случая на коронавируси и грипни вируси.

След като вирусът влезе в човешкото тяло, неговият генетичен материал - РНК или ДНК - навлиза в клетките и започва да прави свои копия, които могат да заразят другите клетки. Всеки път, когато възникне грешка по време на този процес на копиране, тя задейства мутация.

Понякога се появява мутация, когато генетичните грешки, които се въвеждат по време на копирането, се окажат полезни за вируса - те помагат на вируса да се копира или да навлезе по-лесно в човешките клетки.

Всеки път, когато вирусът е широко циркулиращ в популацията, колкото повече се разпространява и възпроизвежда, шансовете му за мутация се увеличават.

Според модел на класификация, който е разработен от американското правителство SARS-CoV-2 Interagency Group (SIG) и следван от Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC), Covid-19 мутациите са разделени на три типа — Вариант на интерес, вариант на загриженост и вариант на висока последица.

Този SIG е създаден, за да подобри координацията между CDC, Националните здравни институти (NIH), Администрацията по храните и лекарствата (FDA), Органа за напреднали биомедицински изследвания и развитие (BARDA) и Министерството на отбраната (DoD). Неговата функция е да характеризира нововъзникващите варианти и да проучи как действат стандартните протоколи за лечение и ваксините срещу тези мутантни щамове.

СЗО също така класифицира значими мутантни щамове като Варианти на загриженост (VOC) и Варианти на интерес (VOI). Но класификациите на CDC могат да се различават от тези на СЗО и може да има разлики в различните страни и места.

Например, индийското правителство заяви, че Delta Plus (AY.1) е вариант на безпокойство, докато неговата родителска линия - Delta - е класифицирана като VOC от СЗО и CDC.

СЗО предложи да се използва гръцка азбука за ЛОС и VOI, за да се гарантира, че използваните етикети са лесни за произнасяне и не стигматизират.

Варианти на загриженост (VOC)

CDC дефинира ЛОС като вариант, за който има доказателства за повишаване на трансмисивността, по-тежко заболяване (напр. увеличени хоспитализации или смъртни случаи), значително намаляване на неутрализацията от антитела, генерирани по време на предишна инфекция или ваксинация, намалена ефективност на леченията или ваксините , или грешки при диагностично откриване.

ЛОС се характеризират с повишена трансмисивност и потенциал за предизвикване на по-тежки форми на заболяване, намалена неутрализация от антитела, генерирани по време на предишна инфекция, и способност да причиняват повече внезапни инфекции при ваксинираните хора.

Към момента има четири ЛОС — Алфа (B.1.1.7), Бета (B.1.251), Гама (P.1) и Делта (B.1.617.2).

Алфа вариант (B.1.1.7): Според СЗО, алфа вариантът е идентифициран за първи път в Обединеното кралство през септември 2020 г. и сега се е разпространил в най-малко 173 държави, според СЗО. Вариантът има 23 мутации и осем от тях са в шиповия протеин на вируса. От тях най-голямо въздействие оказват три белтъчни мутации - N501Y, 69-70del и P681H.

Мутацията N501Y помага на белтъка на вируса да се прикрепи по-здраво към ACE2 рецепторите на човешките клетки, докато другите две ключови мутации увеличават трансмисибилността. Според CDC, вариантът Alpha е с 50% по-преносим от оригиналния щам и може да причини по-тежки инфекции.

Бета вариант (B.1.251): За първи път открит в Южна Африка през май 2020 г., B.1.251 е определен като VOC през декември 2020 г. Вариантът е открит в поне 122 държави сега. Щамът има осем мутации, три от които са значими - N501Y, K417N и E484K.

Както в случая с алфа варианта, мутацията N501Y помага на вируса да се свърже по-здраво с ACE2 рецепторите, докато другите две мутации помагат на вируса да избегне имунитета по-лесно.

Бета вариантът също е с около 50% по-преносим от оригиналния щам и може да причини по-тежки инфекции.

Гама вариант (P.1): Вариантът Gamma произхожда от Бразилия през ноември 2020 г., след което предизвика значителен скок на инфекции и увеличаване на хоспитализациите в южноамериканската нация. Той беше открит в Япония през януари 2021 г. и впоследствие се разпространи в 74 държави.

Вариантът има 11 мутации в своя шипов протеин, от които мутациите N501Y и K417T помагат на вируса да се свърже по-здраво с клетките, докато E484K го прави по-устойчив на антитела.

Вариантът Gamma е два пъти по-преносим от оригиналния щам Covid-19.

Делта вариант (B.1.617.2): Най-бързо разпространяващият се вариант, който също предизвика рязък скок в случаите по време на втората вълна в Индия, Deltait е подлиния на варианта B.1.617, който е известен като двоен мутантен щам.

За първи път открит в Индия, вариантът Delta според СЗО е показал значително повишена преносимост. Той е два пъти по-преносим от оригиналния щам Covid-19 и с 60 процента по-предаваем от варианта Alpha. Щамът има няколко ключови мутации, като L452R и D6146 му позволяват да се прикрепи по-здраво към рецепторните клетки, а други като P681R му позволяват по-лесно да избягва имунитета.

PHE каза, че Delta причинява повишен риск от хоспитализация в сравнение със съвременните случаи на Alpha. Вариантът вече се е разпространил в поне 104 държави.

Варианти на интерес (VOI)

CDC дефинира VOI като вариант със специфични генетични маркери, които са били свързани с промени в рецепторното свързване, намалена неутрализация от антитела, генерирани срещу предишна инфекция или ваксинация, намалена ефикасност на лечението, потенциално диагностично въздействие или прогнозирано увеличаване на трансмисивността или тежестта на заболяването .

СЗО казва, че вариантът, който представлява интерес, може да се превърне в вариант на безпокойство, ако демонстрира повишаване на трансмисивността или вредна промяна в епидемиологията на COVID-19, увеличаване на вирулентността или промяна в клиничното представяне на заболяването или намаляване на ефективността на общественото здраве и социалните мерки или налични диагностики, ваксини, терапевтични средства.

Въпреки това, те са класифицирани като VOI, стига да няма убедителни доказателства, които да предполагат, че са достатъчно смъртоносни, за да бъдат класифицирани като VOC. Например, на Капа вариант (B.1.617.1) произлиза от същата линия като Delta, но последната се оказа много по-опасна и широко разпространена.

За разлика от това, на Ламбда вариант (C.37), който за първи път е открит в Перу, се разглежда като нововъзникваща заплаха, като изследванията в Чили показват, че има по-голяма инфекциозност от Alpha и Gamma. Въпреки че учените продължават да наблюдават внимателно ламбда, сега няма достатъчно убедителни доказателства, за да бъде класифицирана като ЛОС. Това е често срещан фактор за други мутантни щамове, които са класифицирани като VOI - или те не са разбрани достатъчно добре, или предварителните изследвания предполагат, че те не могат да бъдат свързани с повишен риск от инфекции на значително ниво.

Но значителни белтъчни мутации и рискът от по-лесно избягване на имунитета са общи за всички тях, както във варианта Eta (B.1.525), идентифициран в Обединеното кралство и Нигерия, вариант Iota (B.1.526), ​​открит за първи път в Ню Йорк, Вариант на Epsilon (B.1.427/B.1.429), открит за първи път в Калифорния, Zeta вариант (P.2), открит за първи път в Бразилия, или B.1.617.3 (неназован вариант), открит в Индия, който споделя същата родителска линия (B .1.617) като Делта и Капа.

R-нулева стойност и висока инфекциозност на мутантните варианти

Наскоро публикувано проучване, проведено през май и юни в Гуанджоу, Китай, установи, че от пробите, които анализира, вирусният товар на пациентите, заразени с варианта Delta, е около 1000 пъти по-висок от този в щамовете 9A/19B от 2020 г. Това предполага потенциално по-бърза скорост на вирусна репликация и по-голяма инфекциозност на варианта Delta в ранен стадий на инфекцията. Вариантът също имаше много по-добър имунен механизъм за бягство.

Сравняване на R-нищо ( R0 ) стойности ни дава справедлива представа за това как вариантите на безпокойство сега са по-заразни от оригиналния щам Covid-19. R-nough, или основният репродукционен номер, представлява средно броя на хората, на които може да се очаква, че един заразен човек ще предаде това заболяване и следователно степента на разпространение на инфекциозна болест.

Повечето проучвания достигнаха до стойност R-ноул от 2,4-2,6 за оригиналния щам Covid-19, открит в Ухан. Последващи проучвания установиха, че стойността на R-night е 4-5 за варианта Alpha и 5-8 за щама Delta. Това означава, че Delta е по-инфекциозна от едра шарка, която през 70-те години на миналия век е имала R-nol от 3,5 до 4,5.

Това може да помогне да се обясни колко (средно) нови хора са заразени от случаи на различни вируси, включително варианти на COVID. R0 е основната възпроизводствена стойност. За едра шарка през 70-те години на миналия век беше около 3,5-4,5. Така че вариантът Delta е по-преносим от едра шарка. pic.twitter.com/tQziWBzPOI

— Лари Брилянт MD, MPH (@larrybrilliant) 27 юни 2021 г

Проучването в Гуанджоу установи също, че в случай на варианта Delta има изключително високо ниво на инфекциозност при пациентите дори в предсимптоматичната фаза. Това означава, че хората са застрашени от разпространение на вируса, дори преди да подозират, че може да са заразени.

Добър пример в това отношение, който също подчертава инфекциозността на варианта Delta, е случай на мимолетно, безконтактно предаване, както беше съобщено наскоро от мол близо до Бонди Бийч в Сидни. Както е заснето от камерата за видеонаблюдение, шофьор на лимузина, който е бил заразен с варианта Delta, но не е знаел за това, завършва със заразяване на друг мъж, който просто е минал близо до него и е застанал близо до него за кратко. Австралийски служители взеха сериозно внимание на кадрите и само дни по-късно беше обявено блокиране в Сидни.

бюлетин| Кликнете, за да получите най-добрите обяснения за деня във входящата си кутия

Спайк протеинови мутации

Вирусите са обвити с мастни мембранни протеини (или гликопротеини, тъй като те често са покрити с хлъзгави захарни молекули), които им помагат да се слеят с клетъчната мембрана на тялото.

Шиповият протеин на коронавирусите е един от тези вирусни гликопротеини под формата на линейна верига от 1273 аминокиселини, спретнато нагънати в структура, осеяна с до 23 захарни молекули.

В случай на SARS-CoV-2, шиповият протеин е залепен върху приблизително сферичната вирусна частица, вградена в обвивката и прожектирана в космоса. Всеки Covid вирус има около 26 шипове тримера, които му помагат да се придържа към човешките клетки – един от тях се свързва с протеин на повърхността на човешките клетки, наречен ACE2, което позволява на вируса да влезе в тялото.

Мутациите, които включват значителни промени в шиповия протеин, могат да бъдат тревожни, тъй като предизвикват трансформации в структурата и биохимичните свойства на вируса. Това може да се случи чрез мутации, които правят шиповете по-лесни за залепване към клетките или предотвратяват свързването на антитела към тях.

Скорошно изследване, публикувано в Cell, установи, че единична мутация на протеин с шипове може да е изиграла значителна роля в подпомагането на коронавируса да прескочи от животни към хора. По време на проучването, водено от Джеймс Вегер-Лукарели, вирусолог от Virginia Tech в Блексбърг, учените откриха, че аминокиселината треонин, открита в коронавирусите, които заразени прилепи или панголини, е била заменена с аминокиселината аланин, която се намира в коронавирус, който причинява Covid-19. Изследователите откриха, че размяната е станала възможна от една мутация, наречена T372A, която премахва някои захари, покриващи шиповия протеин и дава на вируса по-добър достъп до ACE2, за да проникне в човешките клетки.

Тъй като много лекарства и ваксини срещу Covid са насочени към вирусните гликопротеини, промените в шиповия протеин могат да ги направят по-малко ефективни. Например, мутацията D614G постига това, като предупреждава генетичния код за протеина Covid spike чрез промяна на една буква на аминокиселина. Мутацията също така прави шиповете по-стабилни, което улеснява свързването на вируса с ACE2 рецепторите.

Друг посочен пример е вариантът на Epsilon, който има две различни линии, B.1.427 и B.1.429, и някога е бил считан за VOC от CDC, но по-късно е понижен до VOI. Вариантът Epsilon намалява неутрализиращата сила на антителата, предизвикани от ваксини или минали Covid инфекции поради мутации, които доведоха до значителни пренареждания в критични области на шиповия протеин на вируса, установи изследователски проект, ръководен от Университета на Вашингтон в Сиатъл и Vir Biotechnology. .

Изследванията с електронна криомикроскопия върху варианта на Epsilon показват, че мутация в рецепторния свързващ домен върху шиповия протеин намалява активността на 14 от 34 неутрализиращи антитела. Две други мутации доведоха до пълна загуба на неутрализация от всичките 10 антитела, специфични за N-терминалния домен на шиповия протеин.

Мутантни щамове и намалена ефективност на ваксината

Повечето проучвания стигат до заключението, че ваксините са по-малко ефективни срещу вариантите на Covid, отколкото срещу оригиналния щам на вируса.

Например, проучване на PHE установи, че ефективността на ваксината Oxford-AstraZeneca намалява до 74% срещу варианта Alpha и 64% срещу варианта Delta. По-рано клинично проучване фаза 1b-2, публикувано в New England Journal of Medicine, установи, че ваксината AstraZeneca е само с 10,4% ефикасност срещу леки до умерени инфекции, причинени от бета варианта.

Bharat Biotech каза, че Covaxin предлага 65,2% защита срещу варианта Delta.

Последните данни от Министерството на здравеопазването на Израел показват, че две снимки на Pfizer предлагат 64% защита срещу Covid, като наблюдението идва в момент, когато над 90% от случаите, докладвани в близкоизточната страна в последно време, са причинени от Делта вариант.

Освен това проучване в The Lancet установи, че една доза от ваксината Pfizer предлага само 32% защита срещу Delta, а нивото на неутрализиращи антитела дори след две инжекции е над пет пъти по-ниско срещу варианта Delta, отколкото срещу оригиналния Covid-19. щам.

Освен ваксините, повечето варианти са по-малко податливи на терапевтични интервенции и лечение с моноклонални антитела.

Въпреки това, повечето проучвания показват, че почти всички ваксини са много ефективни срещу предотвратяване на хоспитализация.

С някои доклади, в които се посочва, че бустерните ваксини могат да предложат по-добра защита срещу вариантите, много страни сега пускат трета доза ваксина за възрастни хора и хора с отслабен имунитет.

Споделете С Приятелите Си: