Cum pot mutațiile coronavirusului să urmărească răspândirea acestuia – și să spulbere ideea unor conspirații

Foto: 123rf

Schimbările suferite de patogen îi ajută pe cercetători să monitorizeze cazurile fără testare pe scară largă – și să demonstreze că virusul nu e o armă biologică.

 

Imaginați-vă că proiectul cu sursă deschisă Nextstrain.org ar fi un fel de muzeu al epidemiei. Laboratoare din întreaga lume contribuie cu secvențe de gene ale virusurilor colectate de la pacienți, iar Nextstrain utilizează aceste date ca să urmărească evoluția epidemiei, folosind hărți ale lumii și diagrame filogenetice care sunt un fel de arbori genealogici ai virusurilor.

Până acum, Nextstrain a procesat aproape 1.500 de genomuri ale noului coronavirus, iar datele deja arată cum suferă mutații acest virus – în medie, la fiecare 15 zile – pe măsură ce pandemia de COVID-19 face ravagii prin lume.

Oricât de amenințător ar suna cuvântul „mutații”, nu înseamnă că virusul devine mai dăunător. Însă aceste modificări subtile ale codului genetic al virusului ajută cercetătorii să-și dea rapid seama pe unde a fost și totodată să spulbere miturile legate de originea lui.

Epidemiologii studiază mutațiile aleatorii ale codului genetic al SARS-CoV-2 ca să ofere informații utile pentru măsurile de împiedicare a răspândirii

Organizarea mostrelor în arbore, în funcție de datele când au fost prelevate, îi ajută pe cercetători să vadă cum se răspândește virusul, în timp. Mișcarea lui geografică e interpretată pe baza locului de unde au fost prelevate mostrele.

 

„Aceste mutații sunt complet benigne – și utile ca și când ar fi niște piese dintr-un puzzle care ne ajută să ne dăm seama cum se răspândește virusul,” spune Trevor Bedford, co-fondator Nextstrain și biolog computațional în cadrul Institutului de Cercetare a Cancerului Fred Hutchinson din Seattle.

Această abordare preponderent genetică în urmărirea coronavirusului a apărut ca un punct luminos pe fondul tirului de titluri devastatoare despre pandemie. Cercetări științifice similare au fost esențiale în decodificarea unor alte epidemii din trecut, ca Zika sau Ebola. Dar specialiștii spun că, întrucât secvențierea genetică se face acum cu costuri tot mai scăzute și cu viteză și eficiență tot mai mari, e posibil ca o mică armată de cercetători din toată lumea să urmărească și mai rapid traseul distrugător al coronavirusului. Aceste informații pot ajuta autoritățile să decidă dacă să treacă de la izolare la strategii de temperare, în special în zonele unde testarea s-a produs cu întârziere.

„Dacă ne întoarcem la virusul Ebola, în urmă cu cinci ani, a durat un an întreg până să ajungem de la colectarea de mostre la secvențierea genomului și anunțarea publică a datelor”, spune Bedford. „Acum, procesul se derulează mult mai rapid – de la două zile la o săptămână – iar capacitatea de a folosi în timp real aceste tehnici în așa fel încât să avem un impact asupra epidemiei este complet nouă.”

Urmărirea cazurilor pe baza mutațiilor

Laboratorul lui Bedford folosește genetica pentru a umări noul coronavirus, cunoscut sub denumirea de SARS-CoV-2, de când primele cazuri de pe teritoriul american au început să se multiplice în statul Washington, în februarie și martie. La vremea respectivă, autoritățile de sănătate publică se concentrau pe urmărirea istoricului de călătorie al pacienților și „uneau punctele” ca să ajungă la persoanele potențial infectate cu care ar fi putut intra în contact respectivii pacienți.

Între timp însă, Bedford și echipa lui au început să descifreze codul genetic al virusului pe baza analizei exudatelor nazale prelevate de la aproximativ 24 de pacienți. Ce au descoperit a produs o revelație: urmărind cum și unde se modificase virusul în timp, Bedford a demonstrat că SARS-CoV-2 incubase pe tăcute în respectiva comunitate timp de săptămâni de zile după primul caz confirmat în Seattle, pe 21 ianuarie. Pacientul avea 35 de ani și vizitase de curând epicentrul inițial al epidemiei – Wuhan, în China.

Cu alte cuvinte, Bedford a găsit dovada științifică a faptului că oamenii puteau – fără să știe – să răspândească acest coronavirus dacă aveau o formă ușoară și nu aveau nevoie de îngrijiri medicale sau dacă erau „ratați” de sistemele clasice de supraveghere, fiindcă nu erau testați. Revelația a inițiat în toată lumea campanii grăbite de izolare, închiderea spațiilor publice și distanțare socială, în încercarea de a se încetini răspândirea virusului.

„Un lucru a devenit clar: datele despre genom ne oferă o poveste mult mai amănunțită despre cum se răspândește epidemia,” spune Bedford.

Instrumentele de vizualizare ale Nextstrain au ajutat și la implicarea unui segment de public însetat să afle mai multe date științifice despre coronavirus, spune Kirsten Andersen, biolog computațional în cadrul Centrului de Cercetare Scripps din La Jolla, California. Laboratorul centrului a contribuit la acest proiect cu mai bine de o mie de tipuri de genom viral, printre care West Nile și Zika.

„Îmi plac aceste instrumente fiindcă multă vreme se uitau la astfel de arbori doar „tocilarii” ca mine, dar acum le găsești peste tot, pe Twitter,” spune Andersen. Structura „cu sursă deschisă” a acestui site a stârnit în rândul cercetătorilor din întreaga lume entuziasmul de a împărtăși informații despre genom. Ei se oferă acum să trimită mostre virale la laboratorul lui Andersen sau iau legătura cu el ca să-i ceară sfaturi punctuale referitoare la secvențierea virusului. „Oamenii ăștia văd cum arată datele și își spun: Și noi avem pacienți. Și noi am vrea să studiem aceste secvențe.”

Deși asemenea diagrame și arbori sunt utili ca să vedem imaginea de ansamblu asupra evoluției pandemiei, Andersen îi avertizează pe cei care intră întâmplător pe acest site să nu se pripească totuși cu concluziile, fiindcă nu pot să vadă datele de fundal, mai complete. De pildă, Bedford a fost nevoit să revină asupra unei întregi discuții după ce a sugerat că date similare de secvențe virale întâlnite la un pacient german infectat în Italia și un pacient din Munchen care se infectase cu o lună înainte sugerau că epidemia din Europa începuse în Germania.

„Arborele poate sugera o legătură, dar există atât de multe piese lipsă în lanțul de transmitere încât pot să existe și alte explicații pentru ce s-ar fi putut întâmpla acolo,” spune Andersen.

Iar în zonele unde testarea și urmărirea bazată pe cazuri sunt limitate, Bedford spune că datele genetice vor continua să ofere indicii, urmând să demonstreze dacă toate aceste intervenții de distanțare socială sunt cu adevărat eficiente.

„Vom putea vedea cât se reduce transmiterea și vom afla răspunsul la întrebarea dacă putem să ridicăm piciorul de pe accelerație”, spune el.

Nu e o armă biologică

În plus, capacitatea de a urmări istoria evoluției virusului i-a ajutat pe cercetători să demonteze rapid teoriile conspirației – de pildă, ideea că SARS-CoV-2 ar fi fost creat în secret într-un laborator, ca să fie folosit ca armă biologică.

Un articol publicat în 17 martie, în Nature Medicine, de mai mulți autori printre care și Andersen, susține acest punct de vedere comparând trăsăturile genomului SARS-CoV-2 cu ale celor mai apropiați membri din familia lui, inclusiv cu SARS și MERS, plus tulpini izolate de la animale ca liliecii sau pangolinii.

În primul rând, cea mai mare parte din structura de bază a SARS-CoV-2 nu seamănă cu niciunele dintre coronavirusurile studiate anterior în laborator. Noul coronavirus conține și trăsături genetice care sugerează că a întâlnit un sistem imunitar viu, mai degrabă decât că ar fi fost cultivat într-o eprubetă, în laborator.

Mai mult, creatorul unei arme biologice și-ar fi dorit ca aceasta să aibă impact maxim și ar fi putut apela la date istorice ca s-o obțină, însă noul coronavirus prezintă defecte subtile, care indică un proces de selecție naturală. De pildă, coronavirusurile folosesc așa-numitele proteine structurale S (țepii), care arată ca niște buchete de broccoli, ca să se lege de acele „portaluri” celulare numite receptori, pe unde să pătrundă în celule. Așa infectează virusurile celulele animale. Experimentele au demonstrat că noul coronavirus se atașează puternic de un receptor uman numit ACE2, însă interacțiunea nu este optimă, explică autorii.

„Nu asta ar fi ales cineva care ar fi vrut să construiască virusul perfect,” spune Andersen. În ansamblu, analiza lor sugerează că virusul a trecut granița dintre specii, de la animal la om, cândva în luna noiembrie.

„Dacă un virus potențial ar fi să apară într-o comunitate din Africa, de pildă, avem acum capacitatea să aducem în laborator mostre pe care să facem secvențiere rapidă,” spune Phil Febbo, medic și director medical la Illumina, cel mai mare producător din lume în domeniul aparaturii de secvențiere genetică, având sediul în San Diego, California. Tehnica de secvențiere rapidă le permite cercetătorilor să secvențieze tulpini genetice selectate aleator, ca să identifice rapid un virus, pentru ca autoritățile să poată stabili cât mai curând măsurile de izolare corespunzătoare pentru oprirea transmiterii.

Mai e mult de lucru pentru a crea la nivel global o rețea capabilă de reacții atât de rapide: trebuie să se înființeze laboratoare, să se implice guverne, să fie recrutat și instruit personalul care să pună în funcțiune aparatura de secvențiere și să interpreteze apoi rezultatele.

„Nu e o limitare tehnologică,” spune Febbo. „Problema e să găsim soluția corectă, ca o comunitate internațională.”

Articol publicat pe www.nationalgeographic.com
Text: Sarah Elizabeth Richards
Foto: 123rf

Citește și

Coronavirusul îi cruță pe majoritatea copiilor. Aceste teorii ar putea ajuta la explicarea motivului.

Vor încetini temperaturile de primăvară răspândirea COVID-19?

De ce unii oameni sunt mai vulnerabili la infecția cu coronavirus

Cum acționează coronavirusul asupra organismului

Be the first to comment

Leave a Reply

Adresa ta de email nu va fi publicată


*