محققان برای تعیین اینکه چرا واریانت های شناسایی شده در انگلیس و آفریقای جنوبی به این سرعت گسترش می یابند و آیا واکسن ها را به خطر می اندازند یا نه ، رقابت می کنند.

Ewen Callaway

A hospital worker and COVID patient in South Africa, where a new variant of SARS-CoV-2 has been identified.Credit: Rodger Bosch/AFP/Getty

همزمان با افزایش نگرانیها در مورد ویروس کرونا که به سرعت در حال انتشار است ، آزمایشگاه ها در سراسر جهان در تلاشند تا بیولوژی این ویروس را شناسایی کنند.  دانشمندان می خواهند بدانند که چرا به نظر می رسد انواع SARS-CoV-2 شناسایی شده در انگلستان و آفریقای جنوبی به سرعت در حال گسترش هستند و آیا آنها ممکن است از قدرت واکسن ها بکاهند یا بر مصونیت طبیعی غلبه کنند و منجر به افزایش عفونت مجدد شوند؟ جرمی لوبان ، ویروس شناس در دانشگاه پزشکی ماساچوست می گوید: "بسیاری از ما برای درک واریانتهای جدید در تلاش هستیم و سوال بسیار مهم این است که این مسئله چه تاثیری در اثربخشی واکسن ها خواهد داشت؟"

اولین نتایج آزمایشگاهی به صورت قطره چکانی منتشر می‌گردد و انتظار می رود بسیاری دیگر در روزهای آینده منتشر شوند. محققان در جستجوی انواع ویروسی و جهش های تشکیل دهنده آنها در مدل های سلولی و حیوانی SARS-CoV-2 و آزمایش آنها در برابر آنتی بادی های تولید شده توسط واکسن ها و عفونت های طبیعی تلاش بسیاری دارند.  مقاله ای که در 8 ژانویه منتشر شد نشان داد که جهش مشترک هر دو واریانت ، فعالیت آنتی بادی های تولید شده توسط افرادی را که واکسن تولید شده توسط Pfizer  و BioNtech را دریافت می کنند ، تغییر نمی دهد. به زودی داده های مربوط به سایر جهش ها و واکسن ها نیز انتظار می رود منتشر گردند.

محققان هر دو نوع واریانت ویروس کرونا را در اواخر نوامبر و اوایل دسامبر سال 2020 از طریق تعیین توالی ژن مشاهده کردند. تلاش برای شناخت ژنتیکی ویروس COVID-19 در سراسر انگلیس مشخص كرد كه یك نوع ویروس كه امروزه با عنوان B.1.1.7 شناخته می شود ، در پشت سر افزایش تعداد موارد در جنوب شرقی انگلیس و لندن بوده است. این نوع در حال حاضر به بقیه انگلستان گسترش یافته و در ده ها کشور در سراسر جهان شناسایی شده است(2و1).

 یک تیم به سرپرستی Tulio de Oliveira ، متخصص بیوانفورماتیک ، در دانشگاه کوازولو- ناتال در دوربان ، آفریقای جنوبی ، یک بیماری همه گیر سریع در استان کیپ شرقی کشور را به یک نوع ویروس کرونا که آنها Y.V2501 می گویند مرتبط دانسته است. واریانتهای انگلستان و آفریقای جنوبی به طور مستقل ظهور کردند ، اما هر دو دارای یک دسته جهش هستند - برخی از آنها مشابه هستند - در پروتئین شعاعی ویروس کرونا ، که از طریق آن ویروس سلولهای میزبان را شناسایی و آلوده می کنند و به عنوان هدف اصلی پاسخ ایمنی بدن ما عمل می کنند.

اپیدمیولوژیست ها در بررسی رشد واریانت ویروس B.1.1.7 در انگلستان تخمین زده اند که انتقال آن در حدود 50٪ بیشتر از ویروس های موجود است (3) .  بینشی که به تصمیم دولت انگلیس برای ورود به سومین قرنطینه ملی در 5 ژانویه منجر شده است . وندی بارکلی ، ویروس شناس در امپریال کالج لندن و عضوی از گروهی که به دولت انگلیس در مورد مواجهه با B.1.1.7 مشاوره می دهد ، می گوید: "دانستن اینکه چه خصوصیاتی از ویروس باعث انتقال بیشتر آن می شود ، به ما امکان می دهد تا در مورد تصمیمات جهت سیاست گذاری اطلاعات بیشتری داشته باشیم."   

یک چالش جدا کردن اثرات جهش هایی است که تبار انگلیسی و آفریقای جنوبی را از اقوام نزدیک آنها متمایز می کند. نوع B.1.1.7 دارای 8 تغییر است که بر پروتئین شعاعی ویروس و چندین مورد دیگر در ژن های دیگر تأثیر می گذارد. نمونه Y.V2501 آفریقای جنوبی تا 9 تغییر در پروتئین شعاعی ویروس ایجاد می کند.

 لوبان می گوید "من فکر نمی کنم  که تنها یک جهش وجود داشته باشد که بتوان روی آن حساب کرد." بیشتر تمرکز بر تغییر در پروتئین شعاعی است که در هر دو واریانت مشترک است ، به نام N501Y این جهش بخشی از پروتئین شعاعی ، به نام ناحیه اتصال به گیرنده  را تغییر می دهد که بر روی پروتئین انسانی متصل می شود تا ویروس وارد سلول گردد و تشکیل عفونت بدهد. باركلی می گوید ، یك فرضیه كه در مطالعات قبلی به آن اشاره شده این است كه تغییر N501Y باعث می شود ویروس با شدت بیشتری به سلول ها متصل شود و باعث آسانتر آلوده شدن سلول می شود.

جهش N501Y یکی از چندین جهشی است که تیم Menachery در حال آماده شدن جهت آزمایش بر روی همسترها (مدلی برای بررسی انتقال SARS-CoV-2 )است.

Menachery بخشی از تیمی است که سال گذشته گزارش داد که جهش های مختلف در پروتئین شعاعی ویروس باعث می شود ویروس ها در مجاری تنفسی فوقانی همسترها به مقادیر بیشتری رشد کنند  در مقایسه با ویروس هایی که فاقد این جهش ها هستند (4). او می گوید: "این همان چیزی است که من انتظار دارم در مورد این جهش ها وجود داشته باشد. اگر چنین باشد ، انتقال آن باعث گسترش آن خواهد شد." گزارشی که در اواخر ماه دسامبر منتشر شد، از این فرضیه پشتیبانی می کند: محتوای ژنتیکی     SARS-CoV-2 بیشتری در سواب افراد آلوده به نوع B.1.1.7 در مقایسه با افراد آلوده به ویروس های فاقد تغییر N501Y یافت شده است.

تست های آنتی بادی

گسترش سریع واریانتها ، تلاش برای مهار گسترش آنها را از طریق قرنطینه کردن ، محدودیت های مرزی و نظارت بیشتر موجب شده است. نگرانی از اینكه این گزینه ها می توانند پاسخ های ایمنی ناشی از واكسن ها و عفونت قبلی را تضعیف كنند ، بر احساس فوریت رسیدگی به موضوع افزوده است.

جیسون مک للان ، زیست شناس ساختاری در دانشگاه تگزاس می گوید ، هر دو نوع جهش در مناطقی از پروتئین شعاعی  وجود دارد که توسط آنتی بادی های خنثی کننده ویروس شناخته می شوند: ناحیه اتصال به گیرنده و بخشی به نام ناحیه N-terminal. . این احتمال باعث می شود که آنتی بادی های این مناطق تحت تأثیر جهش ها قرار بگیرند.  در نتیجه ، محققان دانشگاهی ، دولتی و تولیدکنندگان واکسن اکنون به صورت شبانه روزی برای حل این سوال کار می کنندPei-Yong.  Shi ، یک ویروس شناس در UTMB  که در حال همکاری با Pfizer برای تجزیه و تحلیل خون شرکت کنندگان در آزمایش واکسن موفق خود است ، می گوید: "این سرعت دیوانه کننده ای است." در مقاله منتشر شده در 8 ژانویه ، تیم تحقیقاتی تفاوت کمی در قدرت آنتی بادی تولید شده توسط 20 شرکت کننده در برابر ویروس های حامل جهش N501Y ، در مقایسه با ویروس های فاقد تغییر یافت. این تیم در حال بررسی اثرات جهش های دیگر در انواع مختلف است .  همچنین در یک آزمایش دیگر ، تیمی به سرپرستی همکار وی Menachery,  دریافت که جهش N501Y ، حداقل بر فعالیت خنثی سازی آنتی بادی ها در سرم بهبودی تأثیر نمی گذارد - بخشی از خون حاوی آنتی بادی از افرادی که از COVID بهبود یافته اند- این داده ها نشان می دهد که جهش N501Y  بعید است ایمنی را تغییر دهد.

فرار ایمنی

شواهدی در دست است که جهش E484K می تواند ویروس را قادر به فرار از پاسخ های ایمنی دربرخی افراد کند. در مقاله 28 دسامبر ، تیمی به سرپرستی ایمونولوژیست Rino Rappuoli ، در Fondazione Toscana Life Sciences در Siena ، ایتالیا ،  SARS-CoV-2 را در حضور سطح پایین سرم فرد بهبود یافته رشد داند(5). هدف انتخاب جهشهای ویروسی بود که از مجموعه متنوعی از آنتی بادیهای تولید شده در پاسخ به عفونت فرار کنند. مک للان ، یکی از نویسندگان مقاله  می گوید: "این آزمایش لزوماً نباید مفید واقع شود." اما در طی 90 روز ، ویروس 3 جهش به دست آورد که آن را نسبت به سرم فرد غیر قابل نفوذ می سازد - از جمله جهش E484K در نوع آفریقای جنوبی و تغییرات دامنه N-terminal موجود در آن و نوع انگلستان. مک للان می گوید: "این تعجب آور بود ، زیرا پیشنهاد می شود که کل پاسخ آنتی بادی فرد در برابر SARS-CoV-2 علیه بخش کوچکی از پروتئین شعاعی باشد.  سویه تکامل یافته آزمایشگاهی در برابر سرم های نقاهت از افراد دیگر مقاومت کمتری دارد. مک للان می گوید ، اما این آزمایش نشان می دهد جهش هایی مانند E484K و تغییرات ناحیه N- ترمینال انجام شده توسط هر دو واریانت می توانند بر نحوه شناسایی آنتی بادی های تولید شده توسط واکسن ها و عفونت قبلی تأثیر بگذارند. شرکت بیوتکنولوژی Moderna در کمبریج ، ماساچوست ، که یک واکسن مبتنی بر RNA تولید کرده است ، گفته است که انتظار دارد محصولات آن بر خلاف نوع انگلستان عمل کند و آزمایشات در حال انجام است. جسی بلوم ، یک ویروس شناس در مرکز تحقیقات سرطان فرد هاچینسون در سیاتل ، واشنگتن ، می گوید: یک سوال فوری این است که آیا چنین تغییراتی اثربخشی واکسن ها را در دنیای واقعی تغییر می دهد؟ در مقاله 4 ژانویه ، تیم وی همچنین گزارش داد که E484K و چندین جهش دیگر می توانند به درجات مختلف از شناسایی آنتی بادی در سرم های افراد بهبود یافته فرار کنند. اما بلوم و دانشمندان دیگر امیدوارند که جهش ها عملکرد واکسن ها را به میزان قابل توجهی تضعیف نکند. واکسن ها منجر به ایجاد سطح گسترده آنتی بادی های خنثی کننده می شوند ، بنابراین ممکن است افت کمی در قدرت آنها در برابر انواع مختلف مهم نباشد. بازوهای دیگر پاسخ ایمنی ایجاد شده توسط واکسن ها مانند سلول های T ممکن است تحت تأثیر قرار نگیرند. لوبان می گوید: "اگر من مجبور شدم همین حالا شرط بندی كنم ، می گویم كه واكسن ها برای مواردی كه واقعاً مهم هستند ، موثر باقی می مانند - مانع از بیماری و مرگ و میر افراد".

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00031-0

همچنین ، محققان شرکت بیوتکنولوژی BioNTech در ماینز ، آلمان ، دریافتند که جهش های پروتئین شعاعی واریانت B.1.1.7 تأثیر کمی بر سرم 16 فردی که توسط واکسن Pfizer را دریافت کرده اند ، دارد(7). در همین حال ، یک تیم به سرپرستی  ویراسترا گوپتا در دانشگاه کمبریج ، انگلستان ، سرم 15 نفر را که دو دوز اولیه شرکت فایزر را دریافت کرده بودند ، بررسی کرد. این تیم دریافت که 10 سرم در برابر B.1.1.7 نسبت به نسخه های دیگر SARS-CoV-2 کمتر موثر است(8). گوپتا می گوید ، این تغییرات اکنون نباید در تأثیر واکسن تفاوتی ایجاد کند ، اما ممکن است به مرور زمان سطح آنتی بادی کاهش یابد.

معنی نتایج این هفته برای مبارزه با همه گیری هنوز مشخص نیست. تعیین اینکه آیا جهش در Y.V2 501 مسئول عفونت مجدد است ، برای محققان اولویت اصلی است. دی الیویرا می گوید ، اگر چنین باشد ، "ایده ایمنی گله ای، حداقل از طریق عفونت طبیعی ، به یک امید واهی تبدیل می شود".

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00121-z

References

Xie, X. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2021.01.07.425740 (2020).

Tegally, H. et al. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.12.21.20248640 (2020).

Davies, N. G. et al. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.12.24.20248822 (2020).

Plante, J. A. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-020-2895-3 (2020).

Andreano, E. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.12.28.424451 (2020).

Greaney, A. J. et al. Preprint at https://doi.org/10.1101/2020.12.31.425021 (2021).

Muik, A. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2021.01.18.426984 (2021).

Collier, D. et al. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2021.01.19.21249840 (2021).