Mentre i virus sono esposti alle pressioni ambientali di selezione, subiscono una mutazione e si evolvono, generando le varianti che possono possedere la virulenza migliorata. Alcune delle preoccupazioni primarie che i funzionari di salute pubblica hanno mentre queste nuove varianti continuano ad emergere comprendono il loro transmissibility virale, reinfezione valutano, la severità di malattia e l'efficacia vaccino.
SARS-CoV-2. Credito di immagine: ImageFlow/Shutterstock.com
Come i virus a RNA subiscono una mutazione?
La tariffa di mutazione dei virus unico incagliati dell'acido ribonucleico (ssRNA) è osservata per essere molto superiore gli organismi che possiedono l'acido desossiribonucleico unico incagliato (ssDNA) e molte volte a più di quelle con il DNA a doppia elica (dsDNA). Non tutte le mutazioni necessariamente aumentano la virulenza e, nella maggior parte dei casi, possono in effetti essere deleterie o illogiche.
Di conseguenza, gli organismi devono trovare un equilibrio fra un'alta tariffa di mutazione che li permette di adattarsi a cambiare le condizioni ambientali e bassa che diminuisce l'incidenza delle mutazioni catastrofiche. I piccoli virus a DNA possono codificare la loro propria riparazione del DNA ed alcuni virus a RNA egualmente dividono la capacità di controllare e riparare gli errori della replica.
Tuttavia, mentre i virus a DNA contano generalmente sul macchinario della trascrizione della cellula ospite, i virus a RNA codificano per il loro proprio macchinario della trascrizione. Ciò significa che la tariffa di mutazione e della replica dei virus a RNA più direttamente è collegata con il loro proprio genoma ed è così conforme alle stesse pressioni evolutive.
2012) note di Andino & di Vignuzzi (che la prole dei virus a RNA, con i genoma che rientrano comunemente nell'intervallo di grandezza di 7-12 kilobasi (kb) di lunghezza, tende a sopportare una o due mutazione distinta per sito del nucleotide. Il genoma di coronavirus 2 di sindrome respiratorio acuto severo (SARS-CoV-2) è probabilmente KB intorno 27-31 di lunghezza, che aumenta il numero globale delle mutazioni acquistate, senza necessariamente aumentare la tariffa di incidenza.
La capacità di acquistare rapido le nuove caratteristiche genetiche permette che i virus emergano in host novelli, evitino dall'l'immunità indotta da vaccino e diventino più virulenti. Inoltre, questa abilità può anche essere una spada a doppio taglio in termini di miglioramento della forma fisica globale del genoma.
Che varianti di preoccupazione sono state trovate?
Tabella 1. Un confronto delle varianti correnti di preoccupazione e delle varianti di interesse.
L'organizzazione mondiale della sanità (WHO) recentemente ha annunciato un sistema di nomenclatura per SARS-CoV-2 di nomina e tenente la carreggiata che assisterà durante le discussioni pubbliche delle varianti come emergono. Questo sistema di nomenclatura è stato messo a punto da virologico, da microbico, la nomenclatura e gli specialisti di comunicazione intorno al mondo per assicurare che le varianti SARS-CoV-2 fossero facili da pronunciare ed evitare tutto lo potenzialmente stigmatizzare i termini. A questo scopo, il gruppo di esperti riunito dal WHO ha raccomandato facendo uso delle lettere dell'alfabeto greco come nomi per ogni nuova variante SARS-CoV-2.
B.1.1.7 stirpe (alfa variante)
Uno nuovo sforzo con un grande numero delle mutazioni in primo luogo è stato notato specialmente nel Regno Unito nel settembre 2020, COV definito 202012/01 (una variante di preoccupazione - dicembre 2020). La variante B.1.1.7 egualmente è conosciuta come 20B/501Y.V1 dal centri per il controllo e la prevenzione delle malattie degli Stati Uniti (CDC) come pure l'alfa variante secondo il WHO. Questo sforzo, che da allora è stato definito la variante B.1.1.7, ha complessivamente 23 mutazioni con 17 cambiamenti dell'amminoacido.
Dalla sua identificazione in Gran-Bretagna, lo sforzo B.1.1.7 è stato trovato dentro oltre 90 paesi differenti intorno al mondo. Infatti, il 7 aprile 2021, la variante B.1.1.7 è la sorgente più comune di nuove infezioni SARS-CoV-2 negli Stati Uniti.
Che cosa sta interessando circa questo sforzo specifico è che è probabilmente 30-50% più contagioso degli sforzi originali SARS-CoV-2 e può essere più micidiale. I vaccini tuttavia correnti ancora lavorano allo sforzo.
Lo sforzo B.1.1.7 ha le seguenti mutazioni chiave:
- N501Y
- P681H
- Eliminazioni H69-V70 e Y144/145
SARS-CoV-2 interagisce con i ricevitori ACE2 nell'organismo che usando la sua proteina della punta. Ciò consiste di due sottounità, i primi di quale contiene il dominio dell'ricevitore-associazione. Lo stirpe B.1.1.7 ha una mutazione sul dominio dell'ricevitore-associazione, specificamente con un amminoacido dell'asparagina che è sostituito con la tirosina alla posizione 501, così la mutazione è definita N501Y.
Ulteriormente, lo sforzo mostra spesso un'eliminazione degli amminoacidi 69 e 70, inoltre veduta per sorgere spontaneamente in altri sforzi, causanti un cambiamento conformazionale della proteina della punta.
Alla posizione 681, una mutazione da un amminoacido della prolina ad istidina egualmente è stata trovata per sorgere spontaneamente in parecchi sforzi ed è prominente in B.1.1.7, come è una mutazione per aprire pagina di lettura 8, la funzione di cui ancora completamente non è capita.
La prova suggerisce che questo sforzo sia più ereditario, sebbene non sembri diminuire l'efficacia vaccino. Gli studi recenti suggeriscono che questo sforzo sia più micidiale, collegato ad un'più alta probabilità dell'ospedalizzazione.
B.1.351 stirpe (beta variante)
Un altro sforzo, B.1.351 egualmente divide la mutazione di N501Y. Lo sforzo B.1.351 egualmente è conosciuto come 20C/501Y.V2 o la beta variante. La beta variante SARS-CoV-2 in primo luogo è stata individuata nel Sudafrica ad ottobre di 2020 e da allora è stata trovata in più di altri 48 paesi da allora.
Lo sforzo B.1.351 ha le seguenti mutazioni chiave:
Questa variante sudafricana è creduta per essere circa 50% più ereditario rispetto alle varianti precedenti che sono state identificate nel Sudafrica. Fin qui, il vaccino di Pfizer-BioNTech è stato trovato per essere 75% efficace contro l'infezione da questa variante. Ancora, l'efficacia vaccino contro la malattia severa, critica, o interna dovuto l'infezione SARS-CoV-2 con questa variante come pure la variante B.1.1.7, è stata trovata per essere 97,4%.
Purtroppo, l'università di vaccino di Oxford-AstraZeneca è stata trovata per essere meno efficace contro la variante B.1.351, che piombo il Sudafrica sospendere l'inaugurazione di un nuovo prodotto nazionale di questo vaccino specifico.
P.1 stirpe (variante di gamma)
Lo stirpe P.1 di SARS-CoV-2, che egualmente è conosciuto come 20J/501Y.V3 o la variante di gamma SARS-CoV-2, in primo luogo è stato descritto nel Giappone dall'istituto nazionale delle malattie infettive, pensiero per arrivare nel paese dal Brasile sui 6th di gennaio. La variante è stata rintracciata di nuovo a Manaus, Brasile.
Lo sforzo non è probabilmente più micidiale ma è più ereditario dello sforzo originale di SARS-CoV-2.
Lo sforzo P.1 ha le seguenti mutazioni chiave:
Lo stirpe P.1 è un ramo dello stirpe B.1.1.248 e sopporta 12 mutazioni nella proteina della punta, compreso il N501Y precedentemente citato e uno scambio di acido glutammico con lisina alla posizione 484 (E484K). È un parente prossimo dello sforzo B.1.351.
La mutazione di E484K precedentemente era stata riferita in uno stirpe differente che proviene nel Brasile fin dall'estate di 2020 (B.1.1.28).
I dati di test clinico facendo uso del vaccino di Moderna mRNA hanno trovato che un singolo scatto del ripetitore di questo vaccino ha aumentato con successo i titoli di neutralizzazione contro il virus e le varianti B.1.351 e P.1 in persone che precedentemente sono state vaccinate. Considerevolmente, questo scatto del ripetitore ha compreso l'uso del vaccino mRNA-1273.351, che è un vaccino sforzo-abbinato che è stato derivato dal vaccino originale di Moderna mRNA denotato come mRNA-1273.
B.1.427/B.1.429 variante di stirpe CAL.20C (varianti epsilon)
La variante di CAL.20C che misura gli stirpi B.1.427 e B.1.429 è creduta per emergere nella California a maggio di 2020. Entrambe varianti, che sono definite collettivamente come le varianti epsilon, sono credute per essere 20% più contagiosi degli sforzi di preesistenza di varianti sebbene non sembri spargersi velocemente quanto alcune varianti come il B.1.1.7.
Le varianti B.1.427/B.1.429 ora sono state individuate in America settentrionale, Europa, in Asia ed in Australia. I ricercatori hanno trovato che neutralizzando gli anticorpi ottenuti dalla gente che precedentemente aveva ricevuto le vaccinazioni di Novavax o di Moderna erano leggermente meno efficace contro queste varianti, ma l'efficace protezione ancora generata. Sebbene il vaccino di Pfizer non sia studiato in questo documento, i ricercatori ritengono quello poiché usa una simile tecnologia a quella che è incorporato nel vaccino di Moderna, probabilmente che una simile risposta.
Questo sforzo ha le seguenti mutazioni chiave:
Di iota) stirpi B.1.525 (variante di Eta) e B1.526 (variante
A dicembre di 2020, la variante B.1.525, che è conosciuta altrimenti come la variante di Eta, in primo luogo è stata trovata spargersi in tutto New York. Come lo stirpe B.1.1.7 delle varianti SARS-CoV-2, la variante B.1.525 egualmente sembra avere la stessa mutazione di E484K e l'eliminazione H69-V70. Oltre a queste mutazioni, lo stirpe variabile B.1.525 egualmente porta la mutazione di Q677H.
Oltre allo stirpe B.1.525, lo stirpe B.1.526 delle varianti, altrimenti conosciuto come le varianti di iota, egualmente è stato identificato in New York. Considerevolmente, lo stirpe B.1.526 compare in due moduli; uno con la mutazione della punta di E484K, mentre l'altro modulo di questa variante ha la mutazione di S477N.
Sembra che gli anticorpi di neutralizzazione sia dal plasma convalescente dei pazienti che hanno recuperato da COVID-19 come pure quelli che sono la post-vaccinazione prodotta siano meno efficaci contro queste due varianti; tuttavia, ulteriore lavoro deve essere condotto per confermare questa osservazione.
Stirpe B.1.617 (varianti di delta e delle kappe)
Lo sforzo B.1.617 è stato definito “il doppio virus mutante„ dovuto due delle mutazioni che interessanti porta. Queste due mutazioni chiave sono:
La tariffa rapida a cui questa variante si è sparsa attraverso l'India indica ad alcuni scienziati che questa variante è altamente ereditaria. Questa osservazione è in gran parte dovuto il fatto che la variante B.1.617 sembra avere una maggior prevalenza rispetto alle altre varianti che sono state individuate in India, quale la variante B.1.618 che era originalmente presente nel Bengala Occidentale.
Mentre la variante B.1.617 continua a spargersi ad una tariffa in modo allarmante in India, tre sottotipi differenti di questa variante sono stati identificati che comprendono B.1.617.1, B.1.617.2 e le varianti B.1.617.3. Rispetto al primo sottotipo di questa variante, che egualmente è conosciuta come la variante delle kappe, i dati suggeriscono che la variante di delta o di B.1.617.2 presenti un vantaggio di tasso di accrescimento che ha tenuto conto trasformarsi nel sottotipo dominante trovato in molta dell'India.
Fin qui, ancora completamente non è capito che cosa rende la variante B.1.617.2 così ereditaria e se vaccini correnti può offrire la protezione contro questa variante. Tuttavia, uno studio prodotto da un gruppo dei ricercatori all'università di Cambridge ha trovato che gli anticorpi di neutralizzazione generati dalle persone che precedentemente sono state vaccinate con una dose del vaccino di Pfizer sono circa 80% meno potenti contro i mutanti qualche B.1.617.
Ancora, un gruppo dei ricercatori tedeschi egualmente ha trovato che quello gli anticorpi di neutralizzazione raccolti dai pazienti che precedentemente sono stati infettati da SARS-CoV-2 erano 50% meno efficaci a neutralizzare questi sforzi di circolazione. Dovrebbe essere notato, tuttavia, che questi dati necessariamente non indicano che i vaccini sono inefficaci contro queste varianti.
P.2 stirpe (variante della zeta)
Lo stirpe P.2 delle varianti SARS-CoV-2, che sono conosciute altrimenti come le varianti della zeta, si è accresciuto indipendente la mutazione della punta E484 e originalmente è stato identificato nel Brasile nell'aprile 2020. Fin qui, ci sono informazioni limitate sopra se le terapie dell'anticorpo monoclonale e la post-vaccinazione generata anticorpi hanno diminuito l'efficacia contro questa variante di preoccupazione.
Mutazioni di preoccupazione
La spontaneità evidente dello sviluppo di alcune delle mutazioni chiave che sono state discusse qui suggerisce che il virus potrebbe avvertire le pressioni convergenti di selezione intorno al globo, con i moduli più ereditari che outcompeting i loro cugini.
Le mutazioni correnti di preoccupazione che possono aiutare la diffusione del coronavirus includono:
D614G
La mutazione di D614G è di stirpe B.1 ed è comparsa all'inizio del 2020. Questa mutazione si è sparsa rapidamente attraverso il mondo ed è diventato dominante.
La mutazione di D614G è una mutazione di senso sbagliato in cui una singola coppia di basi alterata del DNA causa la sostituzione di acido aspartico (codice della unico lettera: D) con glicina (codice della unico lettera: G) nella proteina che il gene mutato codifica.
N501Y
Questa mutazione è presente in parecchi stirpi compreso B.1.345, B.1.17 e P.1. Questa mutazione cambia l'asparagina dell'amminoacido (n) - la tirosina (y) alla posizione 501 nel dominio dell'ricevitore-associazione proteina della punta del virus', che può aiutare più strettamente il virus nella legatura alle celle.
E484K o “EEK„
Questa mutazione della proteina della punta è stata trovata in parecchi stirpi e può aiutare il virus nella prevenzione degli alcuni tipi dell'anticorpo. In, c'è uno scambio di acido glutammico con lisina alla posizione 484.
E484Q
Questa mutazione della proteina della punta egualmente è subita una mutazione alla posizione 484, a eccezione che l'acido glutammico è sostituito con glutamina. Questa mutazione è pensata per aumentare l'evasione immune e l'associazione ACE2.
K417
Questa mutazione della proteina della punta è stata trovata in parecchi stirpi, compreso P.1 e B.1.351. Egualmente è pensato per aiutare il virus a legare più strettamente alle celle.
Questa mutazione è K417N nello sforzo B.1.351 e K417T nello sforzo P.1
L452R
La mutazione della proteina della punta di L452R è comparso in parecchi stirpi. In questa mutazione, c'è una leucina alla sostituzione dell'arginina ad amminoacido 452. La mutazione è pensata per aumentare l'evasione immune e l'associazione ACE2.
Questa mutazione è stata osservata sia negli Stati Uniti che Europa nel 2020, prima di aumentare nella prevalenza nel gennaio 2021, poichè è considerevolmente presente nella variante di CAL.20C che è stato diffusa nella California, specialmente in Los Angeles. È egualmente considerevolmente presente nella variante B.1.617.
Considerevolmente, le ricerche di laboratorio hanno trovato che i trattamenti specifici dell'anticorpo monoclonale non possono essere come efficaci nel trattamento del COVID-19 causato dalle varianti con le mutazioni di E484K o di L452R.
Q677
La mutazione Q677 è situata dal lato della proteina della punta SARS-CoV-2, quindi suggerente che possa svolgere un ruolo nell'aumento della penetrabilità del virus nelle cellule umane. Fin qui, la mutazione Q777 è stata identificata in vari stirpi variabili SARS-CoV-2, sette di cui sono stati identificati negli Stati Uniti. La variante Q677 ancora non è stata determinata per essere più contagiosa rispetto alle mutazioni di preesistenza.
What causes a virus to change and how to stop stronger Covid-19 variants from emerging
Quali regioni del genoma SARS-CoV-2 subiscono una mutazione il la maggior parte?
Un grande meta-studio eseguito da Koyama, da Platt & da Parida (2020) riuniti oltre 10.000 genoma SARS-CoV-2 universalmente e confrontati loro per individuare le mutazioni più comuni, identificanti quasi 6.000 varianti distinte.
Il segmento del genoma più divergente era ORF1ab, che è il più grande di gran lunga poichè occupa intorno ad un terzo del genoma. ORF1ab è trascritto in un complesso del multiprotein che finalmente è fenduto in una serie di proteine nonstructural che sono comprese nella trascrizione. Alcune di queste proteine sono l'obiettivo del remdesivir antivirale delle droghe e favipiravir, che possono essere una fonte di preoccupazioni per quanto riguarda lo sviluppo di uno sforzo contro cui queste droghe non hanno effetto.
La seconda diversa regione del genoma SARS-CoV-2 è intorno alla proteina della punta, che deve rimanere in gran parte conservata per interagire con ACE2. Alcune mutazioni, quale D364Y, sono state riferite per migliorare la stabilità strutturale della proteina della punta, aumentante la sua affinità per il ricevitore. Tuttavia, la maggior parte sono probabili diminuire la virulenza del virus a tal punto che lo stirpe muore rapidamente fuori.
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