EPA

Ris stökkbrigðanna

Hvaða þýðingu munu ný afbrigði kórónuveirunnar hafa fyrir mannkynið og baráttuna gegn COVID-19? Var viðbúið að veiran myndi stökkbreytast með þessum hætti – að til yrðu ný og meira smitandi afbrigði og jafnvel hættulegri? Kjarninn leitaði svara við þessum spurningum og fleirum hjá erfðafræðingnum Arnari Pálssyni.

Þau eru kennd við löndin sem þau fyrst uppgötvuðust í: Breska afbrigðið. Suðurafríska afbrigðið. Það brasilíska. Þau virðast eiga það sameiginlegt að vera meira smitandi en önnur afbrigði SARS-CoV-2, kórónuveirunnar sem veldur COVID-19 sjúkdómnum og heimsbyggðin hefur nú glímt við í meira en ár.


Svo eru einnig vísbendingar um að þau geti verið hættulegri. Þannig hafa frumrannsóknir sýnt að dánarlíkur þeirra sem sannarlega hafa smitast af breska afbrigðinu séu mögulega um 35 prósent hærri en þeirra sem smitast af flestum öðrum afbrigðum veirunnar. Vísbendingar eru einnig um að eldri karlmenn séu líklegri til að veikjast alvarlega og deyja vegna þess en aðrir. Þar sem afbrigðið er bráðsmitandi gæti sá eiginleiki einn og sér verið að hafa þessi áhrif; að fleiri einstaklingar í viðkvæmum hópum smitist og sýkist þar með alvarlega. Á þessari stundu er það einfaldlega ekki vitað.


Auglýsing

Vísindamenn setja ýmsa fyrirvara á þessar frumniðurstöður rannsókna. Svo skammt er síðan afbrigðin uppgötvuðust að engu er enn hægt að slá föstu. En vísbendingarnar eru til staðar.


Það eru einnig vísbendingar um að bóluefni Pfizer-BioNtech og Moderna veiti vörn gegn breska og suðurafríska afbrigðinu. En það eru líka vísbendingar um að bóluefni AstraZeneca geri það ekki. Að minnsta kosti ekki jafnmikla og gegn öðrum afbrigðum kórónuveirunnar.


Af því að óvissan er enn mikil og af því að vísbendingar eru um að veirunni hafi tekist að stökkbreytast rækilega sér í hag en okkur hýslum hennar í óhag þá er mjög eðlilegt að viðhalda áfram strangri skimum gagnvart veirunni á landamærum, segir Arnar Pálsson, erfðafræðingur og prófessor í lífupplýsingafræði, við Kjarnann. „En vandamálið er alheimslegt,“ bendir hann á. „Fjölgun veirunnar í öðrum löndum og stökkbreytingar þar geta haft afleiðingar hér síðar. Þetta er því ekki við og hinir. Við erum mannkynið. Eins og með loftslagsvandann, þá þurfum við að tækla veirufaraldurinn á heimsvísu með því að fækka tilfellum og bólusetja alla heimsbyggðina.“


Arnar Pálsson, erfðafræðingur og prófessor í lífupplýsingafræði.
Kristinn Ingvarsson/Háskóli Íslands

Bólusetning gegn COVID-19 er hafin víða um heim. Ef undan eru skilin fátækari lönd. Það er staðreynd sem rímar ekki við það sem Arnar segir um að málið snúist ekki um okkur og hina. Ekki í ljósi þess að fái faraldurinn áfram að geisa nær hömlulaust í ákveðnum heimshlutum, hversu fjarri okkur sem þeir eru, gefur það veirunni tækifæri til að halda áfram ferðalagi sínu á milli líkama og þar með til að stökkbreytast. Verða öðruvísi. Erfiðari viðfangs. Jafnvel hættulegri.


Kjarninn lagði nokkrar spurningar um nýju afbrigðin fyrir erfðafræðinginn Arnar og byrjaði á að spyrja hvaða þýðingu þau muni hafa fyrir mannkynið og baráttuna gegn COVID-19?


„Hætt er við að þær stökkbreytingar á veirunni sem breyta eiginleikum hennar og gera hana hæfari í að fjölga sér eða smita okkur, muni gera okkur erfiðar fyrir í baráttunni gegn henni,“ byrjar Arnar á að svara. „Nokkur afbrigði sem skilgreind hafa verið út frá mynstri stökkbreytinga hafa vakið athygli erfðafræðinga, sérstaklega þegar gögn benda til að eiginleikar veiranna hafi breyst.“

Ferðatakmarkanir eru víða strangari nú en í fyrstu bylgjunni enda hefur reynslan sýnt að lítið þarf útaf að bregða svo faraldurinn fari á flug á ný.
EPA

Arnar heldur áfram: „Í upphafi faraldursins voru allar veirurnar mjög svipaðar, enda spruttu þær allar af sama meiði og voru náskyldar. Síðan þá hafa þær greinst sundur og með hverju smiti eru líkur á nýjum stökkbreytingum. Þótt að erfðamengi veirunnar telji innan við 30.000 svokallaða basa, þá er fjöldi tilfella svo gríðarlegur að hver einasti staður í erfðamengi veirunnar hefur orðið fyrir nokkrum stökkbreytingum.


Það þýðir að þó að mikill minnihluti stökkbreytinga sé veirunni í hag, því flestar breytingar skemma veiruna, og draga úr fjölgunarhæfni hennar og „lífslíkum“, þá leiðir fjöldi tilfella til þess að hið ólíklega verður mögulegt. Þannig að líkurnar aukast á að stökkbreytingar verði sem auka færni veirunnar til að smita fólk, bindast frumum, fjölga sér hraðar, mynda fleiri veiruagnir í hverjum einstaklingi og jafnvel smjúga undan vörnum ónæmiskerfisins.“


Auglýsing

Aðallega er nú rætt um þrjú ný afbrigði: Það breska, suðurafríska og loks það brasilíska. Hvað vitum við um þau og muninn þeirra á milli?


„Afbrigðin þrjú sem hlotið hafa mesta athygli eru ólík í erfðasamsetningu en eiga viss sameiginleg einkenni,“ svarar Arnar. Víkjum fyrst að erfðasamsetningunni. „Þau spruttu hvert af sinni grein ættartrés veirunnar. Breska afbrigðið til dæmis fannst fyrst í Bretlandi í september, en ekki er loku fyrir það skotið að það hafi orðið til annars staðar.“

Eins og lykill í skráargat

 Það sem gerir breska afbrigðið sérstakt að sögn Arnars er að það hefur sautján breytingar sem skera það frá sínum nánustu veiru-„ættingjum“, líkt og hann orðar það. Hann segir þetta reyndar mjög forvitnilegt í sjálfu sér og bendi til að þróunarhraðinn hafi verið mjög hraður – jafnvel innan eins einstaklings.

Mestar erfðaupplýsingar eru til um afbrigðin sem kennd eru við Bretland og Suður-Afríku og virðist sem endurteknar stökkbreytingar hafi orðið í geni sem skráir fyrir svokölluðu bindiprótíni veirunnar. „Það prótín virkar eins og lykill í skráargat,“ útskýrir Arnar. Þótt að ólíkar stökkbreytingarnar finnist í afbrigðunum þremur er talið að þær hafi svipaðar afleiðingar: Geri veirunni kleift að komast betur inn í frumur. Suðurafríska afbrigðið er með níu breytingar í bindiprótíninu og það brasilíska þrjár.

Með hliðsjón af líkingunni um lykilinn og skráagatið, þá komst lykillinn í skráagatið í upphafi faraldurs – en var ef til vill stífur., segir Arnar. „En þessar nýju breytingar gera það að verkum að lykilinn passar betur í skráagatið, er betur slípaður og rennur inn. Þannig er mögulegt að stökkbreytt bindiprótín opni veirunni greiðari leið inn í frumur.“

Margir töldu ólíklegt að hún myndi aðlagast manninum jafn hratt og raun ber vitni, þar á meðal ég sjálfur. Ég sá ekki fyrir hversu hratt meira smitandi afbrigði komu fram.
Nokkur afbrigði sem skilgreind hafa verið út frá mynstri stökkbreytinga hafa vakið sérstaka athygli erfðafræðinga,
EPA

„Þau virðast flest fjölga sér hraðar en eldri gerðir,“ segir Arnar um bresku og suðurafrísku afbrigðin. Mögulega búa þau yfir breyttum eiginleikum sem tengjast ólíkum skrefum í fjölgunarferli veiranna og leiðum þeirra til að smitast manna á milli. Mjög virkar rannsóknir eru gerðar á líffræðilegum og lífefnafræðilegum eiginleikum þeirra og hvernig þær hegða sér í frumum og vefjum og svörun við vörnum ónæmiskerfisins. „En heilbrigðisyfirvöld hafa áhyggjur af því að þessar breytingar muni jafnvel gera veirunum kleift að sleppa undan ónæmiskerfinu,“ segir Arnar. „Versta tilfelli væri ef einstaklingar sem smituðust og lifðu af eldri gerð veirunnar væru næmir fyrir stökkbreyttum afbrigðum og myndu sýkjast alvarlega aftur. Einnig er mögulegt að bóluefni gætu ekki veitt vörn gegn öllum afbrigðum veirunnar.“

Bóluefni byggð á veiru síðasta sumars

Hann bendir á að bóluefnin sem nú eru í þróun og á markaði séu flest byggð á upplýsingum um erfðaefni veirunnar frá síðasta sumri, en nýju afbrigðin spruttu upp á síðasta ársfjórðungi 2020. Hins vegar séu sum bóluefnin þess eðlis að tiltölulega einfalt er að breyta mixtúrunni þannig að hún veiti vörn gagnvart mörgum gerðum veirunnar. Það á t.d. við um bóluefni Pfizer og Moderna sem byggð eru á því að sprauta RNA-streng með sömu raðir og erfðamengi veirunnar inn í fólk. „Með því að breyta RNA-strengjunum eða gefa blöndu af strengjum mætti kynna líkama bóluefnisþegans fyrir mörgum gerðum veirunnar í einni sprautu. Og þá myndar viðkomandi vörn gegn öllum þeim gerðum.“

Veirur lúta lögmálum þróunar eins og aðrar lífverur, segir Arnar. „Best er að líta á þróun veira frá þeirra sjónarhorni og spyrja: Hvað er gott fyrir tiltekna gerð af veiru?“
Kristinn Ingvarsson/Háskóli Íslands

Var viðbúið að veiran myndi stökkbreytast með þessum hætti – að til yrðu ný og meira smitandi afbrigði og jafnvel hættulegri eða kemur þetta á óvart?


„Það var algerlega fyrirséð að veiran myndi stökkbreytast,“ segir Arnar. „Margir töldu ólíklegt að hún myndi aðlagast manninum jafn hratt og raun ber vitni, þar á meðal ég sjálfur. Ég sá ekki fyrir hversu hratt meira smitandi afbrigði komu fram. Ef til vill hefði verið hægt að spá fyrir um þetta, sérstaklega þegar ljóst var að faraldurinn yrði ekki afmarkaður eins og í tilfelli faraldra MERS og SARS. Þá smituðust bara 2500 til 8000 einstaklingar. En um leið og við misstum tök á veirunni, og tilfelli fóru upp í milljónir, þá var óhjákvæmilegt að stökkbreytingar yrðu sem gerðu veiruna betri í því sem hún gerir.“


Arnar segir að veirur sem hoppi frá einum hýsli í annan séu alltaf „van-aðlagaðar“ sínum nýja hýsli. „Sem þýðir að þeim standa margar leiðir til betrunar í boði og stærra hlutfall stökkbreytinga gæti leitt til þess að veiran verði hæfari.“


Auðvelt er að breyta uppskrift sumra bóluefnanna sem þegar eru komin á markað svo að þau verji gegn fleiri afbrigðum veirunnar.
EPA

En hvernig mun veiran þróast héðan í frá?


Veirur lúta lögmálum þróunar eins og aðrar lífverur, segir Arnar. „Best er að líta á þróun veira frá þeirra sjónarhorni og spyrja: Hvað er gott fyrir tiltekna gerð af veiru?“


Og SARS-CoV-2 er engin undantekning frá reglunni – hún mun þróast og breytast – svo lengi sem hún hefur hýsla (mannslíkama) til að taka sér bólstað í. En hvernig hún þróast er auðvitað ekki enn að fullu ljóst. Smithæfni getur aukist eða minnkað og alvarleiki sýkingar getur einnig aukist eða minnkað. Það er mismunandi eftir sýklum og hýslum þeirra hvaða leið er farin í hverju tilfelli.


Arnar dregur í svari á Vísindavefnum upp fjórar sviðsmyndir af mögulegri þróun veirunnar:


A.      Aukin smithæfni, en engin breyting á alvarleika einkenna: Líklegt.


B.      Aukin smithæfni, aukin alvarleiki einkenna: Ólíklegt en mögulegt.


C.      Aukin smithæfni, vægari einkenni: Líklegt.


D.      Minni smithæfni og óbreyttur alvarleiki einkenna: Mjög ólíklegt.


Auglýsing

„Tvær þróunarleiðir eru líklegastar fyrir veiruna en erfitt að meta hvor leiðin verður ofan á,“ segir hann. Ástæðan fyrir því að breytingar í átt að verri einkennum séu ólíklegar er sú að sjaldgæft er að það sé veirum í hag að drepa hýslana (okkur) hraðar og betur. „Slíkt er ekki ákjósanlegt og því þróast fáar veirur í þá átt.“


Til langs tíma, yfir einn áratug eða fleiri, er líklegt að veiran þróist í átt að aukinni smithæfni og vægari einkennum. „Skammtímaþróunin kann annars vegar að vera aukin smithæfni, og mögulega alvarlegri einkenni ef því fylgir aukin fjölgunarhæfni innan einstaklinga. Eða hins vegar að aukin smithæfni sem fylgir engin breyting á alvarleika einkenna,“ segir Arnar. „Hið seinna er ákaflega alvarlegt, því smithraði leiðir einnig til dauðsfalla og alvarlegra veikinda. Til að fyrirbyggja báðar sviðsmyndir er mikilvægast að fækka tilfellum og þar með möguleikum veirunnar á að breytast og aðlagast okkur.“


Styrkir þú Kjarnann?

Kjarninn reiðir sig á framlög lesenda. Með því að styrkja Kjarnann mánaðarlega tekur þú þátt í að halda úti öflugum fjölmiðli.

Kjarninn hefur verið til taks fyrir kröfuharða lesendur í sjö ár og býður almenningi upp á vandaða umfjöllun þar sem áhersla er á gæði og dýpt.  

Ef þú ert nú þegar styrkjandi leyfum við okkur að benda á að hægt er að óska eftir að hækka styrkinn með því að senda póst á takk@kjarninn.is


Já takk, ég vil styrkja Kjarnann!
Efnisflokkar:
Meira eftir höfundinnSunna Ósk Logadóttir
Meira úr sama flokkiFréttaskýringar