Er breska afbrigðið af veirunni sem veldur COVID-19 hættulegt?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Er breska afbrigðið af veirunni sem veldur COVID-19 hættulegt?
Öll spurningin var:

Hvað er vitað um breska afbrigði veirunnar sem veldur COVID-19 og er það hættulegt?^[1]

Þann 14. desember 2020 lýsti Matt Hancock, heilbrigðisráðherra Bretlands, því yfir að nýtt afbrigði veirunnar sem veldur COVID-19 hefði fundist og að gögn bendi til þess að það smitist mun hraðar en eldri afbrigði. Yfirlýsingin byggði á gögnum frá breskum heilbrigðisyfirvöldum og erfðarannsóknahópnum COG sem vaktar veiruna SARS-CoV-2.^[2]

Þó veirur fjölgi sér hratt eru ýmsar orsakir fyrir því að veiran sem veldur COVID-19 þróast hægar en margar aðrar veirur.^[3] Talið er að um tvær stökkbreytingar verði á erfðamengi SARS-CoV-2 í hverjum mánuði. Þótt mikil meirihluti stökkbreytinga séu skaðlegar, þá verða nægilega margar breytingar í stórum stofnum sem geta aukið hæfni. Nú þegar veiran sem veldur COVID-19 hefur smitað tugmilljónir jarðarbúa er afar líklegt að svokallaðar jákvæðar breytingar hafa orðið á henni og þær munu veljast úr alveg náttúrulega.^[4]

Margvíslegar breytingar geta betrumbætt veirur, en sérstök athygli hefur beinst að breytileika í erfðasamsetningu gens sem skráir fyrir bindiprótíninu (e. spike protein, einnig nefnt broddprótín á íslensku). Bindiprótínin eru gaddarnir sem standa út úr veirunni, mjög auðkennandi á skýringarmyndum. Veirurnar nota bindiprótínin til að komast inn í frumur, í tilfelli SARS-CoV-2 með því að bindast svonefndum ACE2-viðtaka. En vegna þess að þau standa út úr veirunni, eru bindiprótínin einnig helstu mótefnavakar hennar. Mótefnin sem við myndum eftir sýkingu eða með hjálp bóluefnis, bindast við mótefnavaka og stuðla að niðurbroti á veiruögnum og hreinsun þeirra úr líkamanum.

Því geta stökkbreytingar sem breyta bindiprótíninu aukið möguleika veiranna á að sýkja okkur hraðar, fyrr eða betur. Þær geta einnig valdið því að veirurnar sleppa undan ónæmiskerfinu. Því er búist við að mótefnavakar, eins og bindiprótínið, þróist hraðar en aðrir hlutar veirunnar. Ástæðan er sú að mótefnavakarnir eru í eins konar þróunarlegu kapphlaupi við ónæmiskerfi hýsla sinna. Veirur sem hafa þróast með mönnum í ár, áratugi eða lengur sýna það sem fræðimenn kalla vakaflökt (e. antigenetic drift). Það verður útskýrt betur að neðan.

Svæðisbundin fjölgun tilfella þrátt fyrir útgöngubann

Bretar hafa vaktað framþróun smita, R-stuðla og breytileika í erfðasamsetningu veirunnar og gert gögnin aðgengileg jafnóðum á Netinu. Bæði mynstur smita og erfðabreytileikans verða tekin fyrir hér.

Í kjölfar útgöngubanns í Englandi haustið 2020 tóku yfirvöld eftir því að smitum hélt áfram að fjölga í Kent, á meðan hægðist á þeim á öðrum svæðum undir banni. Þegar erfðagögn voru könnuð kom í ljós að ákveðin gerð veirunnar (B.1.1.7) hafði aukist í tíðni í Kent og nágrenni.^[5] Fyrstu niðurstöður bresks sérfræðingateymis í veirum^[6] er að smittíðni nýja afbrigðisins sé 71% hærri en annarra gerða. Vísbendingar voru um að R-stuðullinn væri hærri fyrir B1.1.7-gerðina, sem þýðir að einstaklingar smitaðir af bresku gerðinni smiti að meðaltali fleiri aðra. Það eru einnig vísbendingar um að einstaklingar smitaðir af gerðinni hafi fleiri veiruagnir í líkama sínum, en aðrir smitaðir. Þetta virðist hafa stuðlað að hraðri dreifingu gerðarinnar, frá því hún fannst fyrst í september fram til nóvemberbyrjunar 2020.^[7]

Uppruni þessarar gerðar veirunnar er á huldu en hún virðist hafa orðið til í Bretlandi eða mögulega Evrópu (sjá mynd 1.) Samkvæmt lögmálum þróunarfræðinnar er vitað að nýr erfðabreytileiki, sem leiðir til þess að veira smitast greiðar en aðrar gerðir, mun að öllum líkindum aukast í tíðni.^[8]

Sú staðreynd að B.1.1.7 jókst mjög hratt í tíðni innan afmarkaðs svæðis veldur mestum áhyggjum. Stungið hefur verið upp á að ef til vill sé það tilviljun.^[9] Hugsanlega voru einstaklingar sem smituðust af einni gerð á einum stað kærulausari en þeir sem smituðust af annarri gerð. Sannarlega er erfitt að leggja mat á mun á smithæfni ólíkra afbrigða veira, en vonir standa til að gögn Bretanna leiði það í ljós. Þar sem vísindi byggja á gögnum, þá getur sú skelfilega staðreynd að mjög margir hafa smitast á Bretlandseyjum, nýst vísindamönnum til að meta eiginleika veirunnar og ólíkra undirstofna. Á móti kemur að ef færri hefðu smitast á Bretlandseyjum eða í heiminum öllum, þá hefðum við minni áhyggjur af stökkbreytingum á veirunni og myndun undirstofna eða afbrigða.

Erfðafræði bresku gerðarinnar veldur áhyggjum

Erfðafræðin bendir einnig til að B.1.1.7-gerðin sé varhugaverð. Erfðagögn hafa afhjúpað vissar breytingar í bindiprótíninu í stofni veirunnar og sumar þeirra eru orðnar mjög algengar. Til þessa hefur breytingin D614G hlotið mesta athygli.^[10] Aðrar breytingar á bindiprótíninu, N439K og D501Y (leiða báðar til skipta á amínósýrum) eru einnig athyglisverðar. Það sem veldur heilbrigðisyfirvöldum áhyggjum er að B.1.1.7-gerðin hefur þrjár mögulegar stökkbreytingar í geni bindiprótínsins sem gætu haft áhrif á virkni. Um er að ræða D501Y (sem gerir veirunni kleift að bindast viðtakanum sterkar), úrfellingu á amínósýrum 69 og 70 (sem kunna að hafa áhrif á mótefnavaka), og P681H (breyting sem gæti auðveldað svonefnt fúrín-rof, sem getur aukið virkni margra veira). Að auki er úrfelling innan ORF8-gensins, sem kann að auka smithæfni.^[11]

Ein leið til að greina smithæfni er að kanna virkni ólíkra veirugerða í frumurækt. Ef ein gerð veiru smitar frumur hraðar en aðrar gerðir, er hægt að mæla það við staðlaðar aðstæður. Slíkt hefur verið gert fyrir ólíkar gerðir veirunnar sem veldur COVID-19, til að kanna lífvirkni breytileika sem ná vissri tíðni í stofni hennar. Varnaglinn er sá að frumurækt er eitt, en líkamar annað. Hafnar hafa verið rannsóknir á breska afbrigðinu og stökkbreytingum sem einkenna það, en of snemmt er fullyrða um áhrif þeirra á smithæfni og aðra þætti lífsferils veirunnar.

Dánartíðni vegna veirunnar sprettur frá tveimur þáttum. Hversu margir smitast, og hversu margir smitaðir fá alvarleg einkenni. Breska gerðin er uggvænleg því hún er meira smitandi. Blessunarlega er hún samt ennþá fátíð á heimsvísu, í Evrópu var hún metin í 7% tíðni (mynd 2). Þeirri tölu þarf þó að taka með miklum fyrirvara. Mat á tíðni gerða er ónákvæmt þar sem sýnataka er misjöfn eftir svæðum og löndum, og aðgengi að gögnum misjafnt. Það er óskandi að skorður á ferðalögum, skimanir á landamærum og sóttvarnir hamli dreifingu hennar og áþekkra afbrigða sem gætu verið meira smitandi.

Vakaflökt og framhald faraldursins

Eins og áður sagði sýna margar veirur sem þróast með ónæmiskerfum hýsla sinna vakaflökt. Sú staðreynd að tugmilljónir manna hafa nú smitast af veirunni sem veldur COVID-19 þýðir að stökkbreytingar sem verða veirunni til hagsbóta eru líklegar. Trevor Bedford, líffræðingur við Fred Hutchinson-rannsóknarstofnunina í Seattle, telur líklegt að veiran sem veldur COVID-19 muni þróast á þennan hátt og jafnvel sýna að endingu vakaflökt. Nýleg gögn um 229E-kórónaveiruna,^[12] benda til að vakaflöktið breyti þeirri veiru nægilega til að hún geti sýkt sama einstakling aftur eftir 3 ár (mynd 3). Líklegt er talið, en ósannað enn, að það sama gildi fyrir veiruna sem veldur COVID-19.

Gögnin frá Bretlandi benda til að ný gerð sem smitast hraðar hafi orðið til. Mögulega greindist hún fyrst þar í landi vegna góðrar vöktunar og margra tilfella, en líklegt er að aðrir undirstofnar veirunnar með svipaða eiginleika þróist í öðrum löndum. Þar sem bólusetning heillar þjóðar og heimsbyggðarinnar tekur tíma, verðum við að viðhalda smitvörnum og skorðum á ferðalögum.

Munu bóluefnin virka gegn breska afbrigðinu?

Álit flestra sérfræðinga er að svo sé. Bóluefni byggt á erfðaefni veirunnar (mRNA) veitir vörn gegn smiti. Munurinn á breska afbrigðinu og öðrum stofnum veirunnar er smávægilegur. Björn Rúnar Lúðvíksson, yfirlæknir á ónæmisfræðideild Landspítalans, ræddi breska afbrigði veirunnar á morgunútvarpi Rásar 2 þann 22. desember 2020. Í umfjöllun var sagt að Björn „líkir stökkbreytingunni við lítinn sprota á jólatré, jólatréð sé samt sem áður jólatré þó að það bætist við sproti.“

En ef svo illa færi að eitthvert afbrigði veirunnar sleppi frá bóluefnunum sem kynnt hafa verið, er öryggisnet til staðar. Talið er auðvelt að búa til aðra útgáfu bóluefnis sem passar betur við það afbrigði. Ugur Sahin, forstjóri BioNTech, sagði við fréttamenn í desember 2020, að það taki um það bil sex vikur að útbúa nýjar útgáfur af bóluefninu sem BioNTech og Pfizer hafa sett á markað. Það er mjög stuttur tími, samanborið við þau um það bil þrjú ár sem hraði vakaflökts kórónuveira er talinn vera (ef hægt er að framreikna hraðann frá kórónuveiru 229E sem getið var að ofan). Bóluefni BioNtech og Moderna eru bæði byggð á mRNA veirunnar, og auðvelt að framleiða ólík tilbrigði á tilraunastofu til að mæta mögulegum breytingum á veirunni, ef þörf krefur.

Því er ólíklegt að breska afbrigði veirunnar geti smitað þá bólusettu.

Samnatekt:

• Veiran breytist hægt og við getum fylgst með breytingum á erfðasamsetningu hennar.
• Vísbendingar eru um að breska gerðin fjölgi sér um 70% hraðar en algengari gerðir veirunnar.
• Frávik eins og breska afbrigðið eru ennþá sjaldgæf á heimsvísu.
• Ólíklegt að frávik á veirunni eins og breska afbrigðið geri bóluefnið ónothæft.

Tilvísanir:

1. ^ Þegar þetta svar birtist var hugtakið „enska afbrigðið“ notað. Sóttvarnalæknir og fjölmiðlar á Íslandi tala yfirleitt um „breska afbrigðið“ og til samræmis er hugtakanotkuninni breytt 5.1.2021.
2. ^ Erfðarannsóknahópurinn nefnist fullu nafni COVID-19 Genomics UK Consortium. Sjá meira hér: Update on new SARS-CoV-2 variant and how COG-UK tracks emerging mutations – COG-UK Consortium. (Sótt 26.12.2020).
3. ^ Sjá til dæmis um þetta í svari við spurningunni Mun bóluefni við COVID-19 nokkuð virka á alla stofna veirunnar? (Sótt 26.12.2020).
4. ^ Aðeins örlítill minnihluti stökkbreytinga er jákvæður og eykur hæfni einstaklinga (í þessu tilfelli veira) sem bera þær. Þessar stökkbreytingar geta aukið hæfni með því til dæmis að gera veirunni kleift að fjölga sér hraðar eða smita meira. Jákvætt náttúrulegt val mun leiða til þess að veirum með slíkar jákvæðar stökkbreytingar fjölgar í tíðni á kostnað annarra gerða. Sjá meira um það í svari við spurningunni Getur kórónuveiran sem veldur COVID-19 stökkbreyst og orðið hættulegri? (Sótt 26.12.2020).
5. ^ Þessi gerð gengur undir nokkrum nöfnum: B.1.1.7 samkvæmt nafnakerfi breska COG-hópsins, 20B/501Y.V1 í bókhaldi Nextstrain, og VUI-202012/01 í kerfi Public Health England.
6. ^ Sérfræðingateymið nefnist NERVTAG, en skammstöfunin stendur fyrir: New and Emerging Respiratory Virus Threats Advisory Group).
7. ^ Samkvæmt Sharon Peacock í COG-hópnum er uppruni þessarar gerðar af veirunni ekki þekktur.
8. ^ Tölurnar liggja ekki fyrir, en ímynda má sér að hún væri mjög fátíð í upphafi (kannski 1 af hverjum 15.000 tilfellum), en verði síðan mun algengari (ef til vill 1000 af hverjum 15000). Slík aukning í tíðni væri dæmi um náttúrulegt val eins og Darwin og Wallace skilgreindu það.
9. ^ Ef skoðaðar eru 20 sýslur má búast við einhverju fráviki í einni sýslu.
10. ^ Fjallað verður sérstaklega um hana í öðru svari á Vísindavefnum.
11. ^ Alls eru 23 breytingar á gerð B.1.1.7 miðað við algengu gerð veirunnar. Sex þeirra hafa ekki áhrif á lesramma, en hinar 17 leiða til skipta á amínósýrum (14) eða úrfellingum (3). Nánari lýsingu er að finna í handriti COG-hópsins eftir Andrew Rambaut og félaga.
12. ^ Önnur gerð sem einnig sýkir menn en veldur aðeins meinlausu kvefi, sjá nánar í svari við spurningunni Hvað eru til margar kórónuveirur sem sýkja menn og dugar ónæmi gegn einni þeirra fyrir hinum?. (Sótt 26.12.2020).

Heimildir:

• 'New variant' of coronavirus identified in England. (2020, 14. desember). BBC News. (Sótt 26.12.2020).
• GOV.UK. (2020, 14. desember). PHE investigating a novel variant of COVID-19. (Sótt 26.12.2020).
• COG-UK Consortium. (2020, 14. desember). Update on new SARS-CoV-2 variant and how COG-UK tracks emerging mutations. (Sótt 26.12.2020).
• Peacock, S. (2020, 22. desember). Here's what we know about the new variant of coronavirus.. The Guardian. (Sótt 26.12.2020).
• Andrew Rambaut, Nick Loman, Oliver Pybus, Wendy Barclay, Jeff Barrett, Alesandro Carabelli, Tom Connor, Tom Peacock, David L Robertson, Erik Volz, on behalf of COVID-19 Genomics Consortium UK (CoG-UK). 2020. Preliminary genomic characterisation of an emergent SARS-CoV-2 lineage in the UK defined by a novel set of spike mutations - nCoV-2019 Genomic Epidemiology - Virological. (Sótt 26.12.2020).
• Rachel Eguia, Katharine H.D. Crawford, Terry Stevens-Ayers, Laurel Kelnhofer-Millevolte, Alexander L. Greninger, Janet A. Englund, Michael J. Boeckh, Jesse D Bloom 2020. A human coronavirus evolves antigenically to escape antibody immunity | bioRxiv. (Sótt 26.12.2020). bioRxiv 2020.12.17.423313; doi: https://doi.org/10.1101/2020.12.17.423313. (Athugið að þetta er óritrýnt handrit, sem kann að innihalda veilur eða rangfærslur).
• Líkir nýju afbrigði veirunnar við sprota á jólatré | RÚV. (Sótt 26.12.2020).
• Covid vaccine 'highly likely' to work on UK variant, BioNTech says | World news | The Guardian. (Sótt 26.12.2020).
• Nextstrain - Genomic epidemiology of novel coronavirus - Global subsampling. (Sótt 28.12.2020).

Myndir:

• Myndir 1 og 2 eru fengnar af vefsíðu Nextstrain-hópsins
í Seattle. (Sótt 26.12.2020).
• Mynd 3 er fengin úr handriti Rachel Eguia og félaga. Hún er birt með leyfinu CC-BY 4.0. Bloom Lab on Twitter. (Sótt 26.12.2020).

...