Do września 2021 na całym świecie koronawirus SARS-CoV-2 doprowadził do zakażeń prawie 230 mln osób oraz 4,5 mln zgonów w wyniku zachorowań na COVID-19. Przez cały czas trwania pandemii pojawiło się wiele wariantów wirusa SARS-CoV-2 spowodowanych mutacjami. Zmiany SARS-CoV-2 są często niezrozumiałym zagadnieniem, stając się w ten sposób źródłem wielu fake newsów, które analizowaliśmy na łamach Demagoga.

Czym są mutacje i warianty COVID-19?

Kiedy wirus replikuje, czasami następują w nim drobne zmiany, co jest naturalne dla wirusów. Te zmiany są nazywane „mutacjami”. Wirus z jedną lub większą liczbą mutacji jest określany jako „wariant” oryginalnego wirusa. Wewnątrz wirusa znajdują się molekuły zwane nukleotydami, ułożone w wiele różnych kombinacji. Zgodnie z informacjami Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) takich sekwencji w wirusie może być ok. 30 tys. Za każdym razem, kiedy wirus się powiela, przekazuje dalej te sekwencje. Może się zdarzyć, że w czasie replikacji dojdzie do małych zmian w którejś z tych sekwencji. Większość z nich nie wpływa na to, jak działa wirus. Czasem jednak nowe sekwencje wzmacniają wirusa, tj. pomagają mu lepiej się przenosić z jednej osoby na drugą lub uodparniają go na działalność systemu immunologicznego. Taki wariant ma szansę rozwijać się dalej. 

Im więcej okazji ma wirus do rozprzestrzeniania się, tym bardziej będzie się replikował, tym więcej ma okazji do tego, aby się zmieniać, mutować. WHO cały czas śledzi mutacje i warianty koronawirusa SARS-CoV-2. Globalna sieć laboratoriów SARS-CoV-2 obejmuje dedykowaną grupę roboczą ds. ewolucji wirusów, której celem jest szybkie wykrywanie nowych zmian i ocena ich możliwego wpływu. WHO ustanowiła również ramy monitorowania i oceny ryzyka SARS-CoV-2 w celu identyfikacji, monitorowania i oceny wariantów budzących obawy.

SARS-CoV-2 nosi nie jedno imię. Jakie są warianty koronawirusa SARS-CoV-2 i czym różnią się one od siebie?

W celu nadania priorytetu globalnemu monitorowaniu i badaniom Światowa Organizacja Zdrowia zainicjowała stworzenie klasyfikacji wariantów koronawirusa. WHO podzieliła nowe odmiany koronawirusa na  warianty wzbudzające zainteresowanie (Variants of Interest) i warianty wzbudzające obawy (Variants of Concern). Warianty wzbudzające zainteresowanie to te ze zmianami genetycznymi, które są przewidywane lub o których wiadomo, że wpływają na cechy wirusa takie jak przenoszenie, ciężkość choroby czy ucieczka immunologiczna, oraz są dowody, że stanowią przyczynę zwiększonego odsetka przypadków lub unikalnych skupisk epidemii. 

Obecnie wśród wariantów wzbudzających zainteresowanie WHO wylicza dwa: wariant Lambda (wykryty w grudniu 2020 roku w Peru) oraz wariant Mu (pierwsze udokumentowane próbki pojawiły się w styczniu 2021 roku). 

Z kolei warianty wzbudzające obawy mogą charakteryzować się jedną z poniższych cech:

• zwiększonym poziomem transmisji lub szkodliwą zmianą w epidemiologii COVID-19,
• wzrostem zjadliwości lub zmianami w klinicznej prezentacji choroby,
• spadkiem skuteczności środków w celu zachowania zdrowia publicznego, spadkiem skuteczności diagnostyki, szczepionek i terapii po zachorowaniu.

Warianty wzbudzające obawy to:

Wariant Alfa (B.1.1.7)

Po raz pierwszy został wykryty jesienią 2020 roku w  Wielkiej Brytanii w rejonie południowo-wschodniej Anglii. Brytyjska odmiana koronawirusa charakteryzuje się 17 mutacjami, z których 8 dotyczyło białka kolca determinującego wnikanie w komórki ludzkie. Co najmniej trzy mutacje potencjalnie wpływają na funkcję wirusa. Przeprowadzone obserwacje pozwoliły na wyliczenie poziomu zaraźliwości nowej odmiany SARS-CoV-2. Szacunki z kwietnia pokazywały, że wariant może przenosić się na 43–90 proc. więcej osób niż poprzednie warianty. Z kolei szacunki dotyczące dotkliwości nowego wariantu są jeszcze niepewne.

Liczba wszystkich wykrytych przypadków wariantu Alfa (stan na 17 września 2021)

Źródło: www.statista.com

Wariant Beta (B.1.351)

Jego pojawienie się odnotowano po raz pierwszy w grudniu 2020 roku w Republice Południowej Afryki. Wirus charakteryzuje się 8 zmianami w białku kolca. Według szacunków badaczy wariant Beta był o 50 proc. bardziej zaraźliwy od pozostałych obecnych w środowisku wariantów przy założeniu, że naturalna odporność zapewnia pełną ochronę przed reinfekcją. Znaleziono również pewne dowody na to, że odmiana Beta jest bardziej dotkliwa od oryginalnego SARS-CoV-2, jednak istniała znaczna niepewność przy zbieraniu informacji, z tego względu naukowcy nie uznali tych danych za wiarygodne.

Liczba wszystkich wykrytych przypadków wariantu Beta (stan na 17 września 2021)

Źródło: www.statista.com

Wariant Gamma (P.1)

Po raz pierwszy wariant Gamma został wykryty w Brazylii w listopadzie 2020 roku. Brazylijska odmiana SARS-CoV-2 charakteryzuje się 17 mutacjami, z których 3 dotyczą białka kolca odpowiedzialnego za wnikanie do komórek ludzkich. Wariant ten może być od 1,7 do 2,4 razy bardziej zakaźny niż pierwotna wersja wirusa. Przechorowanie innej odmiany koronawirusa może zapewniać od 54 do 79 proc. ochrony przed infekcją wariantem Gamma.

Liczba wszystkich wykrytych przypadków wariantu Gamma (stan na 17 września 2021)

Źródło: www.statista.com

 Wariant Delta (B.1.617.2)

Po raz pierwszy jego pojawienie odnotowano w grudniu 2020 roku w Indiach. Charakteryzuje się m.in. 9 mutacjami dotyczącymi białka kolca. Zgodnie z wyliczeniami brytyjskich badaczy obecny wariant jest ponad 50 proc. bardziej zaraźliwy od wariantu Alfa. To sprawiło, że wariant Delta zaczął wypierać najczęściej występujący przez jakiś czas w Wielkiej Brytanii wariant Alfa. Wciąż nie ma pełnego potwierdzenia na istnienie większych powikłań związanych z zarażeniem się wariantem Delta, jednak wstępne badania wskazują na zwiększone ryzyko hospitalizacji, zwłaszcza dla osób niezaszczepionych. 

Liczba wszystkich wykrytych przypadków wariantu Delta (stan na 20 września 2021)

Źródło: www.statista.com

Jak szczepionki radzą sobie z nowymi wariantami SARS-CoV-2?

Obecnie najpowszechniej wykorzystywane szczepionki przeciwko COVID-19 koncentrują się na białku kolca SARS-CoV-2, dzięki któremu wirus może wnikać do komórek ludzkiego ciała. Zarówno preparaty mRNA, jak i preparaty wektorowe „uczą” układ immunologiczny, jak wykształcić odporność przeciwko temu białku, dzięki czemu minimalizuje się szansę na zachorowanie, jak i na ciężki przebieg choroby. Pojawianie się mutacji tego białka w nowych wariantach koronawirusa SARS-CoV-2 budzi obawy dotyczące skuteczności szczepionki. 

Żadna szczepionka wykorzystywana przeciwko COVID-19 nie działa w 100 proc., jak i każda inna szczepionka czy też leki. Wyjściową skuteczność szczepionek mRNA przeciw COVID-19 oszacowano na ok. 94–95 proc. w zapobieganiu choroby. W przypadku wariantu Delta skuteczność ta okazuje się niższa w zapobieganiu choroby, a z czasem może słabnąć, co podnosi wymagany próg odporności zbiorowej do wyższego poziomu, niż początkowo zakładano. Wiadomo jednak, że kampanie szczepień (nawet w przypadku wariantu Delta) przekładają się na zmniejszenie liczby chorych z ciężkim przebiegiem i zgonów z tego powodu.

Skuteczność szczepień w ochronie przed zgonem z powodu COVID-19 pokazuje poniższa grafika. W okresie od 2 stycznia do 2 czerwca br. w Anglii ponad 37 proc. zgonów z powodu COVID-19 stanowiły osoby niezaszczepione. 23,5 proc. osób zmarło w okresie krótszym niż 21 dni po pierwszej dawce. Niemal 10 proc. zmarło w okresie 21 dni po przyjęciu szczepienia. Najskuteczniejszą ochroną okazały się dwie dawki szczepienia. W okresie 21 dni po przyjęciu drugiej dawki odsetek zgonów na COVID-19 wyniósł 1,6 proc. Z kolei odsetek zgonów po dwóch dawkach szczepienia po osiągnięciu pełnej odporności wyniósł 0,8 proc.

Źródło: www.statista.com

W przypadku, gdyby okazało się, że któraś ze szczepionek jest wyraźnie mniej skuteczna w radzeniu sobie z nowymi wariantami, możliwa jest zmiana jej składu w celu ochrony przed nową odmianą. Jak powiedział JAMA Network Norman Baylor, były dyrektor działu szczepionek w amerykańskiej Agencji Leków i Żywności: „W przypadku szczepionek i leków biologicznych to proces produkcyjny definiuje produkt, a proces produkcyjny się nie zmienia”.

Pojawienie się wariantu Delta może jednak spowodować, że w przypadku niektórych grup zalecona będzie trzecia dawka szczepionki w celu zapewnienia skutecznej ochrony. Przykładem takich działań jest decyzja podjęta przez władze Izraela, które pozwoliły na szczepienie trzecią dawką osób powyżej 60. roku życia od 30 czerwca 2021 roku. Efektem tego były znacznie niższe wskaźniki potwierdzonych przypadków COVID-19 i ciężkiej choroby u osób, które otrzymały przypominającą (trzecią) dawkę szczepionki. 

Skuteczność trzeciej dawki szczepionki widać na podstawie danych z 22 września 2021 roku zebranych przez izraelskie Ministerstwo Zdrowia. Liczba osób ciężko chorych na COVID-19 powyżej 60. roku życia na 100 tys. osób w przypadku tych zaszczepionych trzecią dawką jest bliska zeru (ciemnozielony). Niskie wyniki są widoczne również dla grupy zaszczepionej dwoma dawkami (jasnozielony). Dane z 22 września 2021 informują o 44,8 osób ciężko chorych na 100 tys. osób. Liczba ciężko chorych na 100 tys. osób jest najwyższa dla osób niezaszczepionych w tej grupie wiekowej –175,7 osób na 100 tys. osób ciężko przechodzi COVID-19. 

Źródło: www.datadashboard.health.gov.il

Czy szczepienia mogą sprzyjać powstawaniu nowych wariantów koronawirusa SARS-CoV-2? Im więcej odpornych osób, tym mniejsza szansa na kolejne mutacje

Szczepienia populacyjne przeciw COVID-19 i ich sposób działania wzbudzają niepokój w pewnych środowiskach. W jednym z wpisów na Facebooku pojawia się teza, że szczepienia sprzyjają pojawianiu się nowych wariantów i mutacji koronawirusa. Teza oparta jest na słowach Byrama Birdla, który sugeruje, że działanie szczepionki skoncentrowane na jednym konkretnym białku SARS-CoV-2 (biału kolca) może spowodować presję selekcyjną i sprawić, że pojawią się nowe warianty odporne na tego typu działania. Postać Byrama Birdla pojawiła się już w jednej z naszych analiz, gdzie sprawdzaliśmy słowa kanadyjskiego immunologa w sprawie toksyczności szczepionek.

Źródło: Facebook

Przywołana we wpisie presja selekcyjna to pojęcie używane w fitopatologii, oznaczające wpływ określonego czynnika środowiskowego na populację patogenu, w wyniku czego są eliminowane ze środowiska osobniki (warianty) patogenu nieprzystosowane do działania tego czynnika. W wyniku presji selekcyjnej może pojawić się tzw. unik odporności, czyli taka zmiana strategii działania organizmów chorobotwórczych, która ma na celu uniknięcie odpowiedzi układu immunologicznego nosiciela, aby zmaksymalizować prawdopodobieństwo przeniesienia na nowego gospodarza lub dalsze replikowanie się w obecnym nosicielu. Tego typu unik może wyselekcjonować warianty patogenu zakaźnego zdolnego ominąć działanie szczepionki. Może to zrobić na dwa sposoby — albo w czasie infekcji, albo podczas transmisji na nowego nosiciela. Oba typy selekcji determinują liczebność patogenu w populacji.

Argumenty o ewolucji patogenów spowodowanych szczepionką muszą uwzględniać skłonność wariantów uodparniających się na szczepionkę do rozprzestrzeniania się między nosicielami i tempo generowania tych wariantów. Przy zmniejszonej częstości występowania i przenoszenia się pomiędzy nosicielami zmniejsza się także szansa na wystąpienie mutacji, w tym także tej odpowiedzialnej za unik odpornościowy. Im mniejsza liczba potencjalnych nosicieli, tym mniejsza liczba szans na powstanie nowych mutacji. Zmniejsza się w ten sposób dostępna zmienność genetyczna, na którą może działać selekcja. Potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć dokładny wpływ szczepień na ewolucję SARS-CoV-2, ale wiele dowodów sugeruje, że strategie szczepień, które zmniejszają częstość występowania wirusa, raczej zmniejszą niż przyspieszą tempo adaptacji, w tym ewolucję antygenową. Tym samym częstość występowania mutacji odpornych na działanie szczepionek będzie maleć w dłuższej perspektywie.

Zdaniem naukowców działanie na białko kolca odpowiedzialne za replikacje wirusa jest główną strategią obrony organizmu zarówno w przypadku szczepionki, jak i nabycia odporności w wyniku naturalnego przechorowania. Naukowcy już wykryli mutacje, które są w stanie unikać z większym prawdopodobieństwem odporności wytworzonej w ramach naturalnego przechorowania, jak i w wyniku szczepienia. Naturalne nabyta odporność także jest źródłem presji selekcyjnej.

Badacze cały czas porównują skuteczność naturalnego przechorowania i zaszczepienia w kontekście transmisji wirusa. Wstępne wnioski sugerują, przenoszenie się patogenu może następować szybciej u osób po infekcji COVID-19, które się nie zaszczepiły. Dlatego szczepienie jest obecnie najskuteczniejszym narzędziem pozwalającym na zmniejszenie transmisji SARS-CoV-2. 

Główne wnioski wynikające z badania „Concerns about SARS-CoV-2 evolution should not hold back efforts to expand vaccination” brzmią: „Powstawanie mutacji i dalsze ich przenoszenie niekoniecznie jest bardziej prawdopodobne w przypadku osób zaszczepionych niż u niezaszczepionych, w tym osób uodpornionych w wyniku naturalnej infekcji. Zamiast tego najsilniejsza selekcja i powstawanie mutacji odpornych na działanie szczepionki dokonuje się poprzez transmisje patogenu”.

Zatrzymanie tej transmisji to najskuteczniejszy sposób na zmniejszenie liczby nowych wariantów COVID-19. Zdaniem amerykańskiego Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom Zakaźnym (CDC) szczepionki odgrywają kluczową rolę w ograniczaniu nowych infekcji. Potwierdzają to obserwacje przeprowadzone przez naukowców w Izraelu. Z obserwacji tych wynika, że liczba wirusów w wymazach z nosa była znacznie mniejsza u osób zaszczepionych niż u osób niezaszczepionych. Oznacza to mniejsze prawdopodobieństwo rozniesienia choroby dla osób po szczepionce.

Podsumowanie

Nowe mutacje koronawirusa pojawiają się w trakcie naturalnego procesu przenoszenia się patogenów pomiędzy nosicielami. Presja selekcyjna, wywołana albo przez szczepionkę, albo przez naturalne przechorowanie, oddziałuje na to samo białko wirusa. Jak wskazują naukowcy, największe prawdopodobieństwo wystąpienia mutacji, pojawia się w momencie przenoszenia się wirusa z jednego nosiciela na drugiego. Dlatego tak ważne jest ograniczenie transmisji, między innymi poprzez szczepienia. 

Z wiarygodnymi informacjami na temat szczepionek przeciw COVID-19 można zapoznać się na stronach Światowej Organizacji Zdrowia, Amerykańskiego Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób, Europejskiej Agencji Leków, a także w białej księdze pt. „Szczepienia przeciw COVID-19. Innowacyjne technologie i efektywność” opracowanej przez inicjatywę Nauka przeciw pandemii.