Istraživači HSE-a, u saradnji sa svojim kolegama iz Skolteha i Centralnog istraživačkog instituta za epidemiologiju, otkrili su mehanizme koji stoje iza pojave novih i opasnih varijanti koronavirusa, kao što su alfa, delta, omikron i drugi. Otkrili su da verovatnoća zamene na određenom mestu genoma SARS-CoV-2 zavisi od podudarnih supstitucija koje se dešavaju na drugim mestima.
Ovo objašnjava zašto nove i zaraznije varijante virusa mogu da se pojave neočekivano i značajno se razlikuju od onih koje su ranije cirkulisale. Nalazi studije objavljeni su u eLife-u.
Svi virusi, uključujući virus SARS-CoV-2 odgovoran za pandemiju koronavirusa, vremenom se menjaju. Što virus duže cirkuliše unutar populacije i što više pojedinaca inficira, to više promena (mutacija) akumulira. Tipično, novi sojevi virusa su slični njihovim roditeljskim sojevima.
Međutim, u nekim slučajevima, mutacije mogu rezultirati varijantama koje su bolje prilagođene životnoj sredini i predstavljaju veći rizik po ljudsko zdravlje. Ove varijante imaju tendenciju da se šire brže, možda neće reagovati na postojeće vakcine ili tretmane i mogu biti teže za dijagnosticiranje.
Tokom istorije koronavirusa, bilo je različitih slučajeva da su se neočekivano pojavile visoko aktivne varijante. Sojevi otkriveni u Velikoj Britaniji, kao i sojevi delta i omikron, naizgled su se pojavili niotkuda i proširili se brzinom munje. Svi ovi sojevi se značajno razlikuju od originalnog Vuhan soja i jedni od drugih po višestrukim mutacijama. Međutim, naučnici nisu bili u mogućnosti da otkriju bilo kakve srednje ili prelazne varijante koje bi pokazale dosledno nagomilavanje ovih promena.
„Evolucija virusa unutar populacije može se uporediti sa putovanjem preko ogromnog terena sa gudurama, dolinama i brdima. Virus nasumično luta ovim pejzažom, brzo umire ako padne u šupljinu, preživljavajući duže u dolinama i uspevaju kada su na vrhuncu“, kaže koautor studije, viši istraživač Međunarodne laboratorije za statističku i računarsku genomiku HSE Aleksej Neverov.
„Pejzaž za fitnes korona virusa više liči na ogromno vodeno prostranstvo sa raštrkanim ostrvima koji predstavljaju varijante virusa koji se međusobno razlikuju po specifičnom skupu mutacija. Da biste se kretali sa jednog ostrva na drugo, morate dugo putovati čamcem dok i izbegavajte utapanje. Nauka još nema precizan odgovor kako virus putuje između ovih ostrva.“
Nakon što su analizirali preko tri miliona sekvenci genoma različitih sojeva SARS-CoV-2, ruski istraživači su uspeli da identifikuju određena mesta na površinskom proteinu koronavirusa gde su se desile supstitucije aminokiselina, razlikuju varijante i od originalnog Vuhan soja i od jedno drugog.
Činilo se da se mnoga od ovih mesta razvijaju u skladu, tako da su promene u amino kiselinama na jednom mestu bile brzo praćene promenama na drugom mestu. Sve aktivne i opasne varijante virusa razlikovale su se od ranije rasprostranjenih varijanti po obrascima višestrukih supstitucija.
„Proces premeštanja sa jednog ostrva na drugo podrazumeva nagomilavanje mutacija. Dok je virus „na plutanju“, on je ranjiv i loše prilagođen. Zaista, na drugo ostrvo može da stigne samo ako ima neku vrstu čamca. koronavirusa, pojedinci sa dugotrajnim COVID-19 mogu potencijalno imati akumulaciju varijanti koje su loše prilagođene za preživljavanje u opštoj populaciji. Međutim, tokom vremena, ove varijante mogu evoluirati u jače oblike koji imaju potencijal da se široko šire i osvoje svet“, objašnjava Neverov.
Autori studije predlažu objašnjenje zašto srednje varijante koje se razlikuju od originalnog virusa samo po jednoj ili dve zamene možda nisu vidljive. Moguće je da ove ‘slabe’ varijante postanu ‘jake’ tek kada sakupe ceo obrazac individualno štetnih zamena. Kao rezultat toga, teško je predvideti pojavu novog visoko prilagodljivog soja.
Statistički metod koji koriste autori studije je svestran i može se koristiti za istraživanje evolucije brojnih drugih patogena. Posebno, ovaj pristup je uspešno primenjen u proučavanju evolucije gripa i tuberkuloze.
