Czego nie wiemy jeszcze o SARS CoV-2?

Stwierdzone w grudniu 2019 r. w jedenastomilionowym mieście Wuhan w południowowschodniej chińskiej prowincji Hubei przypadki zapalenia płuc okazały się być wywoływane przez nowy gatunek koronawirusa nazwanego SARS CoV-2. Jest on blisko spokrewniony z koronawirusem SARS CoV, który pojawił się w Chinach 2003 r. i przyniósł około 800 ofiar śmiertelnych na całym świecie. Po siedmiu miesiącach pandemii SARS CoV-2 liczba zainfekowanych na świecie sięgnęła 17,2 mln. osób a liczba zmarłych 670 tys. ludzi.

Stan badań

Prowadzone badania pozwoliły na sporządzenie ogólnego modelu infekowania przez wirusa komórki i modyfikacji jej metabolizmu, dały odpowiedź jak organizmy niektórych ludzi zwalczają infekcję i w jaki sposób COVID-19 doprowadza do śmierci innych, opracowano również leki uśmierzające objawy najcięższych przypadków choroby. Trwają prace nad niemal 200 projektami szczepionek genetycznych, choć są one prowadzone pod presją społecznej paniki i z pogwałceniem standardowych procedur testowania bezpieczeństwa i przydatności szczepionek, co w przyszłości może przynieść negatywne skutki (lub rozczarowania brakiem pozytywnych skutków) po wprowadzeniu szczepionki do powszechnego użycia.

Cykl testowania szczepionki

Na proces wprowadzania do użytku szczepionki genetycznej standardowo składa się 1) zmapowanie genetycznej sekwencji wirusa; 2) genetyczna modyfikacja wybranych genów wirusa i określenie kodujących je DNA lub RNA; 3) wprowadzenie DNA do plazmidu lub wbudowanie go w adenowirusa, lub też wprowadzenie RNA do liposomu; 4) umieszczenie cząsteczek w roztworze i przetestowanie ich. Szczepionki genetyczne da się uzyskać wielokrotnie szybciej niż tradycyjne, metoda ich pozyskiwania jest jednak słabiej wypróbowana.

Próby kliniczne rozpoczyna się od testów in vitro i na zwierzętach by zbadać czy szczepionka nie jest zbyt toksyczna i czy mobilizuje układ odpornościowy do wytwarzania przeciwciał które będą identyfikować wirusa i go neutralizować. W przypadku negatywnej odpowiedzi na któreś z tych pytań, zaprzestaje się dalszych prac nad szczepionką. W przypadku odpowiedzi pozytywnych kieruje się ją do prób klinicznych, czyli testowania z udziałem ludzi. Faza 1) to testy mające wykazać czy szczepionka jest bezpieczna, czy występują działania niepożądane, oraz czy układ odpornościowy wytwarza przeciwciała - prowadzi się je na próbach 10-100 osób. Faza 2) ma wykazać czy szczepionka jest bezpieczna, czy odpowiedź układu odpornościowego jest silna, oraz czy dawka jest właściwa - próby prowadzi się na grupach ponad 100 osób. Faza 3) ma dać odpowiedź na pytanie czy szczepionka bezpiecznie zapobiega infekcji i rozwojowi choroby u dużego odsetka ludzi - próby prowadzi się na grupach ponad 10 tys. osób. Dopiero szczepionka która przejdzie wymienione etapy testów zostaje zarejestrowana, uruchamia się jej produkcję w dużych ilościach, przed dopuszczeniem na rynek przechodzi zaś dodatkową kontrolę jakości.

Testy szczepionek na SARS CoV-2

Opracowana w kierowanym przez Aleksandra Ginsburga w moskiewskim Instytucie Epidemiologii i Mikrobiologii im. Gamaleja szczepionka o nazwie Gam-COVID-Vac Lyo ma zostać dopuszczona do użytku nie później niż 10. sierpnia bieżącego roku. Rosyjską szczepionkę poddano jedynie próbie na dwóch 38-osobowych grupach ochotników w wieku 16-60 lat i podobno skierowano do drugiego etapu badań klinicznych. Opracowywana przez firmę Moderna szczepionka z wykorzystaniem RNA ma zostać poddana dalszym testom, pomimo pominięcia etapu badań na zwierzętach. Stosowany w instytucjach medycznych tryb tzw. szybkiej ścieżki polega na równoczesnym przeprowadzaniu poszczególnych faz badań, zamiast przeprowadzać je jedne po drugich, oraz przygotowywaniu protokołów kolejnych etapów testów na podstawie jedynie wstępnych wyników już przeprowadzonych badań.

Różnice w przebiegu COVID-19

Problemem, z którym do dziś nie potrafią poradzić sobie naukowcy, jest dlaczego choroba przebiega w tak zróżnicowany sposób u różnych ludzi; niektórzy przechodzą ją bezobjawowo, u innych – niekiedy zupełnie zdrowych osób – przebieg jest zaś bardzo ciężki, lub nawet stan zapalny płuc prowadzi do śmierci. Gen mogący odpowiadać za te dramatyczne różnice być może zidentyfikowany został w maju przez międzynarodowy zespół badawczy COVID 19 Host Genetics Initiative poddający analizie genomy 4 tys. chorych z Hiszpanii i Włoch. Jeden z wariantów genu znajduje się w regionie genomu warunkującym grupę krwi ABO. Drugi, położony jest w pobliżu genów kodujących białko ACE2 i dwóch innych kodujących molekuły związane z odpowiedzią układu immunologicznego na patogen. Geny te wydają się jednak wywierać jedynie umiarkowany wpływ na przebieg choroby.

Zespół badaczy pod kierownictwem Jeana-Laurenta Casanovy (sic!) z Rockefeller University w Nowym Jorku poszukuje genów mających większe znaczenie. Zespół bada genomy zdrowych osób poniżej 50 lat, które przechodzą w ciężkiej formie COWID-19, jak „biegacz, który w październiku biegł w maratonie, w marcu zaś leżał pod respiratorem, nie mogąc samemu oddychać”. Podejrzewa się, że nadzwyczajna podatność na inne patogeny, takie jak wirus gruźlicy lub wirus Epsteina-Barra, może być związana również z cięższym przebiegiem COVID-19 i mieć podłoże genetyczne.

Trwałość odporności na SARS CoV-2

Kolejną kwestią jest natura i długotrwałość odporności na SARS CoV-2. Uwaga badaczy koncentruje się tu na przeciwciałach wiążących glikoproteiny powierzchniowe S i uniemożliwiających fuzję wirionów z powierzchnią komórki. Poziom przeciwciał utrzymuje się przez kilka tygodni po infekcji, następnie zaś spada aż do zupełnego zaniku. Przeciwciała utrzymują się jednak dłużej u osób które doświadczyły ciężkiej postaci infekcji. Badacze nie potrafią jak na razie określić, jak dużo przeciwciał potrzebnych jest by zapobiec powtórnej infekcji SARS CoV-2 lub do złagodzenia symptomów COVID-19 przy powtórnej infekcji.

Badaniem tego problemu zajmuje się między innymi zespół pod kierownictwem George'a Kassiotisa z Francis Crick Institute w Londynie, a także zespół pod kierownictwem Andrésa Frinziego z Uniwersity of Montreal, badający proces warunkowanej przeciwciałami komórkowej cytotoksykazy, czyli przeciwciała wiążące zainfekowane komórki i znaczące je w ten sposób do likwidacji przez limfocyty T, które mogą również stać się komórkami pamięci. Badania porównawcze nad reakcjami na różne koronawirusy prowadzone w La Jolla Institute of Immunology w Kalifornii przez zespół pod kierunkiem Shane Crotty wskazują że reakcje immunologiczne zapobiegające ponownemu zakażeniu są bardziej krótkotrwałe niż te łagodzące objawy w przypadku ponownego zakażenia.

Mutacje SARS CoV-2

Przedmiotem badań naukowców są również potencjalnie niebezpieczne mutacje SARS CoV-2. Mogłyby one zwiększyć zjadliwość wirusa lub zmniejszyć skuteczność szczepionki utrudniając przeciwciałom i limfocytom T cytoksycznym rozpoznanie patogenu. Katalogowaniem mutacji SARS CoV-2 zajmuje się m.in. zespół badaczy pod kierunkiem Davida Robertsona z University of Glasgow w UK. Zadaniem zespołu jest również rozpoznanie pośród wielu obojętnych dla przebiegu choroby COVID-19 mutacji tych zwiększających zagrożenie dla zdrowia lub zagrażających skuteczności leczenia. Przedmiotem zainteresowania badaczy jest odpowiedź na pytanie, czy zmiany w białku powierzchniowym S to efekt dynamiki związanej z pojawieniem się nowych ośrodków infekcji, czy postępujących zmian w biologii wirusa. Jedna z najbardziej rozpowszechnionych obecnie mutacji wirusa pojawiła się w lutym w Europie i badacze nie są do dziś pewni, jak wpływa ona na rozpowszechnienie infekcji wśród populacji.

Skuteczność szczepionki

Nie wiadomo wreszcie nadal, jak dobrze działać będzie szczepionka. Spośród około 200 obecnie badanych szczepionek, około 20 weszło w stadium badań klinicznych. Dotychczasowe eksperymenty prowadzone na makakach wskazują, że szczepionka może skutecznie zapobiegać infekcji i zapaleniu płuc, ale nie obecności wirusa w innych częściach ciała takich jak nos. Oznacza to, że zaszczepieni sami mogą nie chorować, pozostaną jednak nosicielami SARS CoV-2 i będą zarażać kolejne osoby. Nie wiadomo też, jak długo przeciwciała których wytwarzanie pobudza szczepionka pozostaną aktywne i będą zapobiegać kolejnym infekcjom. Szczepionki mogą być gotowe w ciągu najbliższych miesięcy (lub nawet tygodni – jak w przypadku rosyjskiej Gam-COVID-Vac Lyo), nie wiadomo jednak czy będą skuteczne. Dave O'Connor z University of Wisconsin-Madison przyznał w maju reporterom magazynu naukowego „Nature”, że „Możemy mieć w klinice użyteczne dla ludzi szczepionki w ciągu 12 do 18 miesięcy, lecz będziemy musieli pracować nad ich ulepszeniem”.

Pochodzenie SARS CoV-2

Wyjaśnienia wymaga wreszcie kwestia skąd wziął się SARS CoV-2. Większość badaczy zgadza się co do ego, że jego źródłem są nietoperze podkowcowate. W grupie tej znaleziono dwa najbliższe genetycznie SARS CoV-2 koronawirusy: w 2013 r. RATG 13, mający 96% genów wspólnych z SARS CoV-2, występujący u gatunku Rhinolophus affinis żyjącego w południowozachodniej chińskiej prowincji Yunnan, oraz RmYN02, znaleziony u malajskiego gatunku Rhinolophus malayanus, mający 93% genomu wspólne z SARS CoV-2. Dotychczasowe badania 1200 koronawirusów występujących u nietoperzy wskazują, że SARS CoV-2 wywodzi się od nietoperzy z Yunnan, nie można jednak na obecnym etapie badań wykluczyć także jego pochodzenia od nietoperzy malajskich, myanmarskich, wietnamskich lub laotańskich.

Różnica 4% w genomach SARS CoV-2 i RATG 13 wskazywać może na ich ewolucyjne rozejście się dekady temu i infekcję człowieka za pośrednictwem jakiegoś „gatunku pośredniego”. W przypadku wirusa SARS CoV z 2003 r. były to cywety. W odniesieniu do SARS CoV-2 bada się pod tym kątem łuskowce. U skonfiskowanych w południowych Chinach łuskowców z gatunku Manis javanica przemycanych z Malezji stwierdzono występowanie koronawirusa mającego 92% genomu wspólnego z SARS CoV-2, co zdaniem badaczy może wskazywać, że koronawirus występujący u tego gatunku oraz SARS CoV-2 mogły mieć wspólnego przodka, najprawdopodobniej jednak koronawirus występujący u Manis javanica nie zmutował bezpośrednio w gatunek infekujący ludzi.

By wskazać gatunek będący nosicielem wirusa który przeniósł się na ludzi, należałoby odnaleźć wirusa mającego ponad 99% genomu wspólnego z SARS CoV-2. Zadanie to utrudnione jest przez fakt, że SARS CoV-2 rozpowszechnił się szeroko wśród ludzkiej populacji na całym świecie i od ludzi przeniósł się na psy, koty, norki i inne gatunki zwierząt hodowlanych. Jak dotychczas, badania nad wyizolowaniem wirusa u innych niż człowiek gatunków zwierząt, jak cywety, łuskowce czy nietoperze, nie przyniosły powodzenia ani w Chinach, ani w Azji Południowo-Wschodniej

Ronald Lasecki