Hoe ontstaan mutaties, is het de moeite waard om te wachten op een nieuwe stam van het coronavirus?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

In oktober vorig jaar werd ergens in India een persoon die waarschijnlijk immuungecompromitteerd is ziek met COVID-19. Zijn geval was misschien mild, maar door het onvermogen van zijn lichaam om zichzelf van het coronavirus te ontdoen, bleef hij hangen en vermenigvuldigde hij zich. Terwijl het virus zich vermenigvuldigde en van de ene cel naar de andere ging, kopieerden stukjes genetisch materiaal zichzelf verkeerd. Met dit gemodificeerde virus besmet hij de mensen om hem heen.

Zo is volgens wetenschappers de Delta-stam van het coronavirus ontstaan, die over de hele wereld verwoestingen aanricht en elke dag een groot aantal levens eist. Tijdens de COVID-19-pandemie zijn al duizenden varianten van dit virus geïdentificeerd, waarvan er vier als "zorgwekkend" worden beschouwd - Alpha, Beta, Gamma en Delta.

De gevaarlijkste daarvan is Delta, volgens sommige rapporten is het ongeveer 97% besmettelijker dan het oorspronkelijke coronavirus, dat in 2019 in Wuhan verscheen. Maar kunnen er nog gevaarlijker soorten zijn dan Delta? Begrijpen hoe mutaties optreden, zal helpen bij het beantwoorden van de vraag.

Coronavirussen zijn vatbaarder voor mutaties dan andere virussen

Een dergelijke gang van zaken als in India was voor microbiologen geen verrassing. Ze konden natuurlijk niet voorspellen waar en wanneer een nog dodelijker virus zou verschijnen, en of het überhaupt zou gebeuren, maar de mogelijkheid van een gevaarlijke mutatie werd volledig toegegeven. Volgens Bethany Moore, voorzitter van de afdeling Microbiologie en Immunologie aan de Universiteit van Michigan, repliceert het elke keer dat een virus een cel binnenkomt zijn genoom om zich naar andere cellen te verspreiden.

Bovendien kopiëren coronavirussen hun genomen onzorgvuldiger dan mensen, dieren of zelfs sommige andere pathogenen. Dat wil zeggen, tijdens het kopiëren van hun eigen genetische codes maken ze vaak fouten, wat leidt tot mutaties. Al zijn er virussen die nog vaker muteren dan het coronavirus, bijvoorbeeld de griep. Dit komt omdat het RNA van coronavirussen een proefleesenzym bevat dat verantwoordelijk is voor het dubbel controleren van kopieën. Daarom komt het meestal in welke vorm het in een persoon terechtkomt, op deze manier komt het van hem.

Echter, zoals epidemiologen zeggen, om onherstelbare schade aan de wereld aan te richten, zijn veel verkeerd gekopieerde kopieën niet nodig. Virussen die worden overgedragen via druppeltjes in de lucht, bijvoorbeeld tijdens een gesprek, verspreiden zich veel sneller dan virussen die seksueel, via bloed of zelfs tactiel worden overgedragen. Bovendien hebben dergelijke virussen nog een ander gevaar: een geïnfecteerde persoon kan het overbrengen, en zelfs de gemuteerde versie ervan, zelfs voordat hij weet van zijn infectie.

Individuele mutaties van het coronavirus zijn minder gevaarlijk dan convergente evolutie

De meeste mutaties doden het virus op zichzelf of sterven door gebrek aan verspreiding, dat wil zeggen, de drager geeft het door aan een klein aantal mensen die het virus isoleren en voorkomen dat het zich verder verspreidt. Maar wanneer een groot aantal mutaties wordt gecreëerd, slagen sommige er per ongeluk in om te "ontsnappen" uit een beperkte kring van dragers, bijvoorbeeld als een geïnfecteerde persoon een drukke plaats bezoekt of een evenement met een groot aantal deelnemers.

Volgens Vaughn Cooper, hoogleraar microbiologie en moleculaire genetica, zijn wetenschappers echter het meest bang voor een mutatie van een virus, maar voor soortgelijke veranderingen die optreden in veel onafhankelijke varianten. Dergelijke veranderingen maken het virus altijd perfecter in termen van evolutie. Dit fenomeen wordt convergente evolutie genoemd.

In alle bovengenoemde stammen vond de mutatie bijvoorbeeld plaats in een deel van het spike-eiwit (spike-eiwit). Deze uitsteeksels helpen het virus menselijke cellen te infecteren. Dus als gevolg van de D614G-mutatie werd één type aminozuur (asparaginezuur genaamd) vervangen door glycine, waardoor het virus besmettelijker werd.

Een andere veel voorkomende mutatie, bekend als L452R, zet het aminozuur leucine om in arginine, opnieuw in het spike-eiwit. Gezien het feit dat de L452-mutatie is waargenomen in meer dan een dozijn individuele klonen, kan worden geconcludeerd dat deze een belangrijk voordeel biedt voor het coronavirus. Deze veronderstelling werd onlangs bevestigd door onderzoekers na het sequencen van honderden monsters van het virus. Bovendien, zoals wetenschappers suggereren, helpt L452R het virus om mensen met enige immuniteit tegen het coronavirus te infecteren.

Omdat het spike-eiwit van cruciaal belang is geweest voor de ontwikkeling van vaccins en behandelingen, hebben wetenschappers de grootste hoeveelheid onderzoek gedaan om mutaties erin te bestuderen. Maar sommige wetenschappers zijn van mening dat de studie van mutaties in het spike-eiwit alleen niet voldoende is om het virus te begrijpen. Deze mening wordt met name gedeeld door Nash Rochman, een expert op het gebied van evolutionaire virologie.

Rohman is een co-auteur van een recent artikel waarin staat dat, hoewel het spike-eiwit een belangrijk element van het virus is, er ook een ander, even belangrijk onderdeel is, dat het nucleocapside-eiwit wordt genoemd. Het is een coating die het RNA-genoom van het virus omgeeft. Volgens de wetenschapper kunnen deze twee gebieden samenwerken. Dat wil zeggen, een variant met een mutatie in het spike-eiwit zonder enige verandering in het nucleocapside-eiwit kan zich heel anders gedragen dan een andere variant die mutaties in beide eiwitten heeft.

Een groep mutaties die samenwerken, wordt epistase genoemd. Simulaties van Rohman en collega's laten zien dat een kleine groep mutaties op verschillende punten het virus kan helpen om aan antistoffen te ontsnappen en zo vaccins minder effectief te maken.

De dreiging van een gevaarlijke mutatie van het coronavirus blijft bestaan tot het einde van de pandemie

De grootste zorg van wetenschappers is dat er mutaties ontstaan die resistent zijn tegen vaccinatie. Alle vaccins tonen momenteel hun effectiviteit. De nieuwste Mu-variant is echter al veel resistenter gebleken dan alle voorgaande soorten, inclusief de Delta-variant.

Aangezien een klein deel van de wereldbevolking nog steeds gevaccineerd is, heeft het virus geen specifieke behoefte aan een mutatie die het immuunsysteem volledig te slim af kan zijn. Experts denken dat het voor het virus gemakkelijker is om nieuwe en betere manieren te vinden om miljarden mensen te infecteren die nog geen immuniteit hebben.

Niemand weet echter welke mutaties er in het verschiet liggen en hoeveel schade ze kunnen aanrichten. Gezien de lange incubatietijd kan een virus met een gevaarlijke mutatie overleven en zich over de planeet verspreiden, zelfs als het afkomstig is uit een dunbevolkt gebied.

Als u het probleem van mutaties begrijpt, is het belangrijk om één ding te begrijpen: ze treden op wanneer er virale replicatie is. Mutaties die dit jaar in verschillende landen opduiken, zijn de reden dat de pandemie nog niet onder controle is. Dat wil zeggen, hoe heftiger een pandemie, hoe meer mutaties er ontstaan, die op hun beurt bijdragen aan een nog grotere verspreiding van het virus. Daarom is de beste manier om het ontstaan van toekomstige, gevaarlijkere soorten te voorkomen, het beperken van het aantal replicaties. Op dit moment helpt vaccinatie daarbij, evenals het naleven van preventieve maatregelen.