Decodificação delta: como os vírus sofrem mutação e o que pode ser feito a respeito

vírus

Mesmo enquanto alguns americanos retomam atividades pré-pandêmicas, como reuniões sociais ou jantares ou compras sem máscaras, uma divisão perigosa está surgindo nos Estados Unidos entre aqueles que foram vacinados contra COVID-19 e aqueles que não o foram. E circular quase exclusivamente entre aqueles que não foram vacinados é uma ameaça potencial para todos: variantes do coronavírus.

Os casos de COVID-19 nos EUA mais do que dobraram nas últimas duas semanas, com a variante delta sendo responsável por mais da metade das novas infecções, de acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças. As variantes de vírus em si não são inesperadas - os vírus sofrem mutações com frequência e, ocasionalmente, uma nova forma oferece vantagens virais suficientes para se espalhar por toda a comunidade. Mas a rapidez com que novas cepas virais de SARS-CoV-2 estão surgindo sugere que a maior ferramenta no arsenal de saúde pública agora é a vacinação, o que evitaria que infecções - e outras mutações virais - ocorressem em primeiro lugar.

“Digamos, por exemplo, que haja uma chance em um milhão de que uma mutação seja vantajosa para o vírus. Se você deixar o vírus se replicar 900,000 vezes, é provável que ocorra a mutação vantajosa ”, diz o virologista da Johns Hopkins, Andrew Pekosz. “Mas se você limitar a replicação geral do vírus a 1,000 vezes, é muito menos provável que a mutação vantajosa aleatória ocorra. E é aí que as intervenções de saúde pública realmente nos ajudam muito durante esta pandemia - reduzindo a quantidade total de replicação do vírus e, portanto, reduzindo as chances de o vírus melhorar ou se adaptar ”.

O Hub conversou com Pekosz para obter mais informações sobre as variantes do vírus, como eles surgem e o que pode ser feito para evitá-los.

O que torna a variante delta diferente das outras cepas de coronavírus que circulam atualmente nos Estados Unidos?

Temos algumas ideias, mas não sabemos tudo sobre o que mudou com o delta para torná-lo mais transmissível. Sabemos que, se olharmos para a proteína do pico, que é a proteína que o vírus usa para se ligar às células e iniciar o processo de infecção, vemos que há mutações que tornam essa proteína melhor em entrar nas células humanas. Também podemos olhar para a proteína spike e ver mutações que devem reduzir a capacidade de alguns dos anticorpos gerados pela vacina de se ligarem ao vírus. Portanto, achamos que também está encontrando maneiras de contornar a imunidade que estamos gerando na população por meio da vacinação.

Mas o vírus também tem muitas outras mutações em outros genes, e não sabemos o que essas mutações podem estar fazendo. Portanto, temos algumas pistas sobre as mudanças que estão acontecendo, mas laboratórios como o meu e muitos outros em todo o país estão gastando muito tempo tentando descobrir o que mais mudou neste vírus para torná-lo mais transmissível na população.

Uma mudança na proteína spike, que é o alvo das vacinas, é um tanto assustadora.

Absolutamente. Mas você sabe, quando olhamos para as mudanças que estão no pico, algumas delas são mudanças que vimos com outras variantes em outros momentos. Isso nos dá a sensação de que existem algumas mutações que dão uma vantagem ao vírus - elas tornam o vírus melhor na transmissão ou ajudam a evitar algumas respostas imunológicas que normalmente impediriam a infecção. E, portanto, essas mutações começam a aparecer nas populações que estamos sequenciando. E, novamente, algumas dessas mutações que vimos em outras variantes em outras ocasiões, estão nos dizendo que o vírus está “aprendendo” a otimizar o caminho e está encontrando os mesmos tipos de mutações que medeiam melhor entrada e melhor replicação.

Mas isso também significa que, como as mesmas mutações “perigosas” na proteína spike ocorreram em outras variantes menos letais, a mutação spike sozinha não é o que causa a propagação de uma variante. É necessária uma combinação de fatores.

Sim absolutamente. E é aí que olhar para o genoma do vírus em si só nos dá parte da imagem. Muitas vezes, outros fatores incluem onde essas mutações ocorrem no mundo. Está ocorrendo na hora certa? Está ocorrendo em uma situação em que o vírus pode se tornar dominante? Existem outras cepas para competir com ele naquela época? Todos esses outros fatores influenciam se uma variante surge e se torna dominante. Portanto, é realmente uma cena complicada.

Ver algo como a variante D614G primeiro, depois a variante Alpha e agora a variante delta, emergir e competir com outras linhagens de vírus é algo que realmente chama a atenção dos virologistas como algo para se preocupar, porque é uma coisa tão difícil para um vírus alcançar e superar outras linhagens que tiveram uma vantagem inicial.

Com que rapidez as variantes surgem?

Bem, primeiro, os vírus têm uma taxa de mutação que é muito, muito maior do que os humanos ou outros animais, e eles se replicam a uma taxa muito, muito rápida. Em outras palavras, uma célula infectada por vírus faz 100,000 cópias de si mesma, e todas essas cópias podem sair e começar a se replicar. Portanto, as mutações ocorrem aleatoriamente, mas como o vírus se replica a uma taxa tão rápida, você também acumula mutações muito rápido.

Mas, novamente, é importante observar que, embora as mutações ocorram aleatoriamente, a maioria dessas mutações não faz nada para mudar o comportamento de um vírus ou são prejudiciais.

Durante o primeiro ano da pandemia, vimos muitas dessas mutações surgindo que nos permitiam rastrear o vírus. Poderíamos dizer que uma certa mutação ocorreu na Inglaterra neste mês e aquela cepa do vírus começou a se espalhar. E poderíamos rastrear de onde os vírus vieram com base nessas mutações exclusivas, mas nenhuma delas realmente mudou a maneira como o próprio vírus se replicou. Só agora estamos entrando em algumas dessas variantes que estão mudando a maneira como o vírus se comporta na população. E, novamente, esse é apenas um pequeno conjunto de todas as mutações que se acumulam nesses vírus.

É possível evitar a mutação de um vírus?

Bem, você não pode impedir a mutação do vírus, mas o que você pode fazer é limitar a propagação do vírus e, dessa forma, reduzir as chances de que uma mutação possa surgir para ajudar o vírus a infectar melhor os humanos.

Digamos, por exemplo, que haja uma chance em um milhão de que uma mutação seja vantajosa para o vírus. Se você deixar o vírus se replicar 900,000 vezes, é provável que ocorra a mutação vantajosa. Mas se você limitar a replicação geral do vírus a 1,000 vezes, será muito menos provável que a mutação vantajosa aleatória ocorra. E é aí que as intervenções de saúde pública realmente nos ajudam muito durante esta pandemia - reduzindo a quantidade total de replicação do vírus e, portanto, reduzindo as chances de o vírus melhorar ou se adaptar.

Portanto, se pudermos atingir uma massa crítica de vacinação, podemos presumivelmente reduzir drasticamente a chance de que outras mutações vantajosas ocorram em nossas comunidades.

Absolutamente. E acho que estamos vendo que agora nos Estados Unidos, em lugares onde há boas taxas de vacinação, você está vendo que o vírus não está se espalhando tão facilmente. Está se espalhando apenas em pessoas não vacinadas. Portanto, a força da vacinação em termos não apenas de proteger as pessoas, mas agora limitar o surgimento de outras variantes, reduzindo a replicação geral do vírus na população, é claramente vista.

À medida que novas cepas são identificadas - agora há uma variante gama também - o que estamos aprendendo sobre o vírus SARS-CoV-2 original?

Essencialmente, está nos dizendo que aquela cepa original - que nos surpreendeu com o quão bem ela foi capaz de se espalhar na população humana - ainda tem espaço para melhorias. Os princípios darwinianos básicos da seleção natural estão em jogo agora. O vírus está mudando para ser capaz de se espalhar melhor na população e, quando ele se espalha melhor, ele se torna o vírus dominante - e estamos vendo isso ocorrer continuamente. Então, claramente, esse vírus veio com uma boa capacidade de se replicar em humanos, mas está encontrando maneiras de melhorar e se tornar mais um patógeno humano, em oposição ao que costumávamos chamar de patógeno zoonótico. Isso provavelmente significa que será um patógeno humano por algum tempo.

Você espera que seu laboratório continue estudando SARS-CoV-2 por muito tempo?

Absolutamente. Meu laboratório passou muito tempo estudando a gripe, e muitos dos mesmos tipos de experimentos que fazemos com o SARS-CoV-2 nos dão resultados muito diferentes do que o mesmo experimento feito com a gripe. Portanto, embora esses dois vírus se espalhem da mesma maneira e causem doenças no trato respiratório, eles agem de maneiras muito diferentes. Portanto, será muito importante para nós entender como dois vírus respiratórios podem causar doenças tão diferentes em nível molecular.

Embora já existam milhares de artigos publicados sobre o SARS-CoV-2, acho que apenas arranhamos a superfície em termos de compreender como esse vírus está causando danos às pessoas - não entendemos isso em detalhes. Compará-lo com outros vírus respiratórios será algo muito, muito importante que façamos porque, novamente, isso nos dirá diferentes assinaturas que podemos precisar procurar em vírus animais que podem nos dizer se é ou não um animal o vírus é potencialmente um patógeno humano.

Mas eu enfatizaria o importante, que as vacinas ainda estão funcionando, e as vacinas estão trabalhando contra a variante delta - particularmente as vacinas de mRNA. Se você recebeu o curso completo da vacina de mRNA, terá uma proteção muito boa contra essas variantes. E isso é apenas mais um dado para encorajar as pessoas a se vacinarem. Essas vacinas para COVID-19 em geral têm um desempenho muito melhor do que eu acho que qualquer um de nós, cientistas, teria esperado, e realmente temos uma ferramenta aqui que pode fazer uma grande diferença agora - nacionalmente, mas em breve global - na forma como esse vírus está se espalhando.

Detonic