Ipinaliwanag: Mga mutation ng Covid-19, mga pangunahing variant at pagiging epektibo ng mga bakuna

Ang Covid-19 mutant strains ngayon ay nananatiling pangunahing alalahanin, na may patuloy na umuusbong na virus na nagdudulot ng mga bagong hamon at maraming bansa ang nag-uulat ng pagtaas ng mga impeksyon sa mga ganap na nabakunahan.

Pagsubok sa mga residente sa Giriraj Housing Society sa Seawoods. (Express na Larawan ni Amit Chakravarty)

Ang Covid-19 virus ay sumailalim sa libu-libong mutasyon mula noong una itong natukoy, kung saan ang ilan sa mga ito ay nagdudulot ng mga variant na mas matagumpay na umiiwas sa mga antibodies at nag-aambag sa pagdami ng mga impeksyon. Ang mga mutant strain ngayon ay nananatiling pangunahing alalahanin, na may patuloy na umuusbong na virus na naghahatid ng mga bagong hamon at maraming bansa ang nag-uulat ng pagtaas ng mga impeksyon sa mga ganap na nabakunahan.

Pag-uuri ng mutant Covid strains

Natural sa lahat ng mga virus na mag-mutate sa paglipas ng panahon at ang mga naturang pagbabago ay partikular na karaniwan sa mga virus na mayroong RNA bilang kanilang genetic material, tulad ng sa kaso ng mga coronavirus at mga virus ng trangkaso.

Kapag nakapasok ang isang virus sa katawan ng tao, ang genetic material nito — RNA o DNA — ay pumapasok sa mga cell at nagsimulang gumawa ng mga kopya ng sarili nito na maaaring makahawa sa iba pang mga cell. Sa tuwing may naganap na error sa proseso ng pagkopya na ito, nagti-trigger ito ng mutation.

Paminsan-minsan, dumarating ang isang mutation kapag ang mga genetic na pagkakamali na ipinakilala habang nagkokopya ay napatunayang kapaki-pakinabang para sa virus — tinutulungan nito ang virus na makopya ang sarili nito o mas madaling makapasok sa mga selula ng tao.

Sa tuwing malawak na kumakalat ang isang virus sa isang populasyon, lalo itong kumakalat at nagrereplika, tumataas ang pagkakataon nitong mag-mutate.

Ayon sa isang modelo ng klasipikasyon na binuo ng gobyerno ng US na SARS-CoV-2 Interagency Group (SIG) at sinundan ng Centers for Disease Control and Prevention (CDC), nahahati sa tatlong uri ang mga mutation ng Covid-19 na may kahalagahan — Variant ng Interes, Variant ng Concern at Variant ng High Consequence.

Ang SIG na ito ay nabuo upang mapabuti ang koordinasyon sa pagitan ng CDC, National Institutes of Health (NIH), Food and Drug Administration (FDA), Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA), at Department of Defense (DoD). Ang tungkulin nito ay tukuyin ang mga umuusbong na variant at pag-aralan kung paano gumagana ang mga karaniwang protocol ng paggamot at mga bakuna laban sa mga mutant strain na ito.

Inuri din ng WHO ang mga makabuluhang mutant strain bilang Variants of Concern (VOC) at Variants of Interest (VOI). Ngunit ang mga klasipikasyon ng CDC ay maaaring mag-iba mula sa WHO, at maaari ding magkaroon ng mga pagkakaiba sa mga bansa at lokasyon.

Halimbawa, sinabi ng gobyerno ng India na ang Delta Plus (AY.1) ay isang variant ng pag-aalala, habang ang linya ng magulang nito — Delta — ay inuri bilang VOC ng WHO at CDC.

Iminungkahi ng WHO ang paggamit ng alpabetong Greek para sa mga VOC at VOI upang matiyak na ang mga label na ginagamit ay madaling bigkasin at hindi nakakasira.

Mga Variant of Concern (VOC)

Tinukoy ng CDC ang isang VOC bilang isang variant kung saan may ebidensya ng pagtaas ng transmissibility, mas malalang sakit (hal., pagtaas ng mga ospital o pagkamatay), makabuluhang pagbawas sa neutralisasyon ng mga antibodies na nabuo noong nakaraang impeksyon o pagbabakuna, pagbawas sa bisa ng mga paggamot o bakuna , o mga pagkabigo sa diagnostic detection.

Ang mga VOC ay minarkahan ng mas mataas na transmissibility at potensyal na mag-udyok ng mas malalang mga anyo ng sakit, nabawasan ang neutralisasyon ng mga antibodies na nabuo noong nakaraang impeksyon at ang kakayahang magdulot ng higit pang mga impeksyon sa tagumpay sa mga nabakunahang tao.

Mayroong apat na VOC sa ngayon — Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.251), Gamma (P.1) at Delta (B.1.617.2).

Alpha variant (B.1.1.7): Ayon sa WHO, ang Alpha variant ay unang nakilala sa UK noong Setyembre 2020 at ngayon ay kumalat na sa hindi bababa sa 173 mga bansa, ayon sa WHO. Ang variant ay may 23 mutations at walo sa mga iyon ay nasa spike protein ng virus. Sa mga ito, tatlong spike protein mutations — N501Y, 69-70del at P681H — ang may pinakamalaking epekto.

Ang mutation ng N501Y ay tumutulong sa spike protein ng virus na mas mahigpit na nakakabit sa mga ACE2 receptor ng mga cell ng tao habang ang iba pang dalawang pangunahing mutasyon ay nagpapataas ng transmissibility. Ayon sa CDC, ang variant ng Alpha ay 50% na mas madaling naililipat kaysa sa orihinal na strain at maaaring magdulot ng mas matinding impeksyon.

Beta variant (B.1.251): Unang na-detect sa South Africa noong Mayo 2020, ang B.1.251 ay itinalaga bilang VOC noong Disyembre 2020. Natukoy na ang variant sa hindi bababa sa 122 bansa ngayon. Ang strain ay may walong mutasyon, tatlo sa mga ito ay makabuluhan — N501Y, K417N at E484K.

Tulad ng sa kaso ng Alpha variant, ang N501Y mutation ay tumutulong sa virus na magbigkis nang mas mahigpit sa ACE2 receptors habang ang iba pang dalawang mutasyon ay tumutulong sa virus na makaiwas sa immunity nang mas madali.

Ang variant ng Beta ay humigit-kumulang 50% din na mas madaling naililipat kaysa sa orihinal na strain at maaaring magdulot ng mas matinding impeksyon.

Gamma variant (P.1): Ang Gamma variant ay nagmula sa Brazil noong Nobyembre 2020 pagkatapos nito ay nagdulot ng malaking pag-akyat sa mga impeksyon at pagtaas ng mga ospital sa bansa sa South America. Natukoy ito sa Japan noong Enero 2021 at pagkatapos ay kumalat sa 74 na bansa.

Ang variant ay may 11 mutations sa spike protein nito, kung saan ang N501Y at K417T mutations ay nakakatulong sa virus na magbigkis nang mas mahigpit sa mga cell habang ang E484K ay ginagawa itong mas lumalaban sa mga antibodies.

Ang Gamma variant ay dalawang beses na mas madaling naililipat kaysa sa orihinal na Covid-19 strain.

Delta variant (B.1.617.2): Ang pinakamabilis na kumakalat na variant na nagdulot din ng matinding spike sa mga kaso noong ikalawang wave sa India, ang Deltait ay isang sublineage ng B.1.617 na variant, na kilala bilang double mutant strain.

Unang nakita sa India, ang Delta variant ayon sa WHO ay nagpakita ng makabuluhang pagtaas ng transmissibility. Ito ay dalawang beses na mas madaling naililipat kaysa sa orihinal na strain ng Covid-19 at 60 porsiyentong mas madaling naililipat kaysa sa variant ng Alpha. Ang strain ay may ilang pangunahing mutasyon, kung saan ang L452R at D6146 ay nagbibigay-daan dito na mas mahigpit na nakakabit sa mga receptor cell at iba pa gaya ng P681R na nagbibigay-daan dito na mas madaling makaiwas sa immunity.

Sinabi ng PHE na ang Delta ay nagdudulot ng mas mataas na panganib na ma-ospital kumpara sa mga kasabay na kaso ng Alpha. Ang variant ay kumalat na ngayon sa hindi bababa sa 104 na bansa.

Mga Variant ng Interes (VOI)

Ang CDC ay tumutukoy sa isang VOI bilang isang variant na may mga partikular na genetic marker na nauugnay sa mga pagbabago sa receptor binding, nabawasan ang neutralisasyon ng mga antibodies na nabuo laban sa nakaraang impeksyon o pagbabakuna, nabawasan ang bisa ng mga paggamot, potensyal na diagnostic na epekto, o hinulaang pagtaas ng transmissibility o kalubhaan ng sakit. .

Sinasabi ng WHO na ang isang variant ng interes ay maaaring maging isang variant ng pag-aalala kung ito ay nagpapakita ng pagtaas ng transmissibility o nakapipinsalang pagbabago sa COVID-19 epidemiology, pagtaas ng virulence o pagbabago sa klinikal na pagpapakita ng sakit o pagbaba sa bisa ng pampublikong kalusugan at panlipunang mga hakbang o magagamit na mga diagnostic, bakuna, panterapeutika.

Gayunpaman, ang mga ito ay inuri bilang VOI hangga't walang tiyak na ebidensya na magmumungkahi na sila ay sapat na nakamamatay upang maiuri bilang VOC. Halimbawa, ang Kappa variant (B.1.617.1) ay nagmula sa parehong linya ng Delta ngunit ang huli ay napatunayang mas mapanganib at laganap.

Sa kabaligtaran, ang Lambda na variant (C.37), na unang nakita sa Peru, ay nakikita bilang isang umuusbong na banta, na may pananaliksik sa Chile na nagpapakita na ito ay may higit na infectivity kaysa sa Alpha at Gamma. Bagama't patuloy na sinusubaybayan ng mga siyentipiko ang Lambda, walang sapat na katibayan ngayon para ito ay maiuri bilang isang VOC. Ito ay isang pangkaraniwang kadahilanan para sa iba pang mga mutant strain na nauuri bilang VOI — alinman sa mga ito ay hindi gaanong naiintindihan o ang paunang pananaliksik ay nagmumungkahi na ang mga ito ay hindi maaaring maiugnay sa mas mataas na panganib ng mga impeksyon sa isang makabuluhang antas.

Ngunit ang makabuluhang spike protein mutations at ang panganib ng pag-iwas sa immunity nang mas madali ay karaniwan sa lahat ng mga ito, tulad ng sa Eta variant (B.1.525) na kinilala sa UK at Nigeria, Iota variant (B.1.526) unang nakita sa New York City, Ang variant ng Epsilon (B.1.427/B.1.429) ay unang nakita sa California, ang variant ng Zeta (P.2) ay unang nakita sa Brazil, o ang B.1.617.3 (hindi pinangalanang variant) na natagpuan sa India na may parehong linya ng magulang (B .1.617) bilang Delta at Kappa.

R-naught value at mataas na infectiveness ng mga variant ng mutant

Nalaman ng isang kamakailang nai-publish na pag-aaral, na isinagawa hanggang Mayo at Hunyo sa Guangzhou, China, na mula sa mga sample na sinuri nito na ang viral load ng mga pasyenteng nahawahan ng variant ng Delta ay humigit-kumulang 1,000 beses na mas mataas kaysa sa mga strain ng 9A/19B mula 2020. Ito nagmungkahi ng potensyal na mas mabilis na rate ng pagtitiklop ng viral at higit na pagkahawa ng variant ng Delta sa maagang yugto ng impeksyon. Ang variant ay mayroon ding mas mahusay na mekanismo ng immune escape.

Paghahambing ng R-naught ( R0 ) na mga value ay nagbibigay sa amin ng isang patas na ideya kung paano mas nakakahawa na ngayon ang mga variant ng alalahanin kaysa sa orihinal na strain ng Covid-19. Ang R-naught, o ang pangunahing numero ng pagpaparami, ay kumakatawan, sa karaniwan, ang bilang ng mga tao na maaaring asahan ng isang nahawaang tao na maghahatid ng sakit na iyon at samakatuwid ay ang pagkalat ng isang nakakahawang sakit.

Karamihan sa mga pag-aaral ay dumating sa R-nought value na 2.4-2.6 para sa orihinal na Covid-19 strain na natagpuan sa Wuhan. Nalaman ng mga kasunod na pag-aaral na ang R-nought value ay 4-5 para sa Alpha variant at 5-8 para sa Delta strain. Nangangahulugan ito na ang Delta ay mas nakakahawa kaysa sa bulutong na noong 1970s ay may R-nought na 3.5 hanggang 4.5.

Maaari itong makatulong na ipaliwanag kung gaano karaming (sa karaniwan) ang mga bagong tao ang nahawaan ng mga kaso ng iba't ibang mga Virus kabilang ang mga variant ng COVID. Ang R0 ay ang pangunahing halaga ng pagpaparami. Para sa bulutong noong 1970's ito ay mga 3.5-4.5. Kaya ang variant ng Delta ay mas naililipat kaysa sa bulutong. pic.twitter.com/tQziWBzPOI

— Larry Brilliant MD, MPH (@larrybrilliant) Hunyo 27, 2021

Natuklasan din ng pag-aaral sa Guangzhou na sa kaso ng variant ng Delta, mayroong napakataas na antas ng pagkahawa sa mga pasyente kahit na sa pre-symptomatic phase. Nangangahulugan ito na ang mga tao ay nasa panganib na maikalat ang virus bago pa man maghinala na maaari silang mahawaan.

Ang isang magandang halimbawa sa bagay na ito, na binibigyang-diin din ang pagiging infective ng variant ng Delta, ay isang kaso ng isang panandalian, hindi-contact transmission gaya ng iniulat kamakailan mula sa isang mall malapit sa Bondi Beach ng Sydney. Gaya ng nakunan sa CCTV camera, ang isang driver ng limousine, na nahawaan ng variant ng Delta ngunit hindi niya alam sa oras na iyon, ay natapos sa pamamagitan ng pagkahawa sa isa pang lalaki na dumaan lang malapit sa kanya at tumayo malapit sa kanya para sa isang maikling pagkakataon. Ang mga opisyal ng Australia ay seryosong binigyang pansin ang footage at makalipas ang ilang araw ay inanunsyo ang lockdown sa Sydney.

Newsletter| Mag-click upang makuha ang pinakamahusay na mga tagapagpaliwanag ng araw sa iyong inbox

Spike protein mutations

Ang mga virus ay nababalot ng mga fatty membrane na protina (o glycoproteins dahil madalas silang natatakpan ng madulas na mga molekula ng asukal) na tumutulong sa kanila na mag-fuse sa cell membrane ng katawan.

Ang spike protein ng mga coronavirus ay isa sa mga viral glycoprotein na ito sa anyo ng isang linear na kadena ng 1,273 amino acid, na maayos na nakatiklop sa isang istraktura, na pinalamanan ng hanggang 23 mga molekula ng asukal.

Sa kaso ng SARS-CoV-2, ang spike protein ay dumikit sa halos spherical na viral particle, na naka-embed sa loob ng sobre at lumalabas sa kalawakan. Ang bawat Covid virus ay may humigit-kumulang 26 na spike trimer na tumutulong dito na kumapit sa mga selula ng tao - isa sa mga ito ay nagbubuklod sa isang protina sa ibabaw ng mga selula ng tao na tinatawag na ACE2, na nagpapahintulot sa virus na makapasok sa katawan.

Ang mga mutasyon na kinasasangkutan ng mga makabuluhang pagbabago sa spike protein ay maaaring maging alalahanin dahil nag-trigger sila ng mga pagbabago sa istruktura at ang biochemical na katangian ng virus. Ito ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng mga mutasyon na nagpapadali sa mga spike na dumikit sa mga selula o pinipigilan ang mga antibodies na magbuklod dito.

Ang isang kamakailang pananaliksik na inilathala sa Cell ay natagpuan na ang isang solong spike protein mutation ay maaaring may malaking papel sa pagtulong sa coronavirus na tumalon mula sa mga hayop patungo sa mga tao. Sa panahon ng pag-aaral na pinamunuan ni James Weger-Lucarelli, isang virologist sa Virginia Tech sa Blacksburg, natuklasan ng mga siyentipiko na ang amino acid threonine na natagpuan sa mga coronavirus na nahawahan ng mga paniki o pangolin ay pinalitan ng amino acid alanine na matatagpuan sa coronavirus na nagdudulot ng Covid-19. Natuklasan ng mga mananaliksik na ang swap ay naging posible sa pamamagitan ng isang mutation, na pinangalanang T372A, na nag-alis ng ilang mga sugars na pumapatong sa spike protein at nagbigay ng mas mahusay na access sa virus sa ACE2 upang masira sa mga selula ng tao.

Dahil maraming anti-Covid na gamot at bakuna ang nagta-target sa viral glycoproteins, ang mga pagbabago sa spike protein ay maaaring gawing hindi gaanong epektibo ang mga ito. Halimbawa, nakakamit ito ng D614G mutation sa pamamagitan ng pag-alerto sa genetic code para sa Covid spike protein sa pamamagitan ng pagpapalit ng isang letra ng amino acid. Ang mutation ay ginagawang mas matatag ang mga spike, na ginagawang mas madali para sa virus na magbigkis sa mga ACE2 receptor.

Ang isa pang halimbawa ay ang Epsilon variant, na may dalawang magkaibang linya, B.1.427 at B.1.429, at minsang itinuring na isang VOC ng CDC ngunit kalaunan ay ibinaba sa isang VOI. Ang Epsilon variant ay nagpapababa sa neutralizing potency ng mga antibodies na dulot ng mga bakuna o nakaraang mga impeksyon sa Covid dahil sa mga mutasyon na humantong sa mga makabuluhang pagbabago sa mga kritikal na lugar ng spike protein ng virus, isang proyekto sa pananaliksik na pinamumunuan ng University of Washington sa Seattle at Vir Biotechnology ay natagpuan. .

Ang mga pag-aaral ng electron cryomicroscopy sa variant ng Epsilon ay nagpakita na ang isang mutation sa receptor binding domain sa spike protein ay nagpababa sa aktibidad ng 14 sa 34 na neutralizing antibodies. Dalawang iba pang mutasyon ang humantong sa kabuuang pagkawala ng neutralisasyon ng lahat ng 10 antibodies na tiyak sa N-terminal domain sa spike protein.

Mutant strains at nabawasan ang kahusayan ng bakuna

Karamihan sa mga pag-aaral ay nagpasiya na ang mga bakuna ay hindi gaanong epektibo laban sa mga variant ng Covid kaysa laban sa orihinal na strain ng virus.

Halimbawa, natuklasan ng isang pag-aaral ng PHE na ang pagiging epektibo ng bakunang Oxford-AstraZeneca ay bumaba sa 74% laban sa variant ng Alpha at 64% laban sa variant ng Delta. Nauna rito, natuklasan ng isang yugto 1b-2 na klinikal na pagsubok na inilathala sa New England Journal of Medicine na ang bakunang AstraZeneca ay 10.4% lamang ang bisa laban sa banayad hanggang katamtamang mga impeksiyon na dulot ng variant ng Beta.

Sinabi ng Bharat Biotech na nag-aalok ang Covaxin ng 65.2% na proteksyon laban sa variant ng Delta.

Ang kamakailang data mula sa Israel Health Ministry ay nagpapakita na ang dalawang shot ng Pfizer ay nag-aalok ng 64% na proteksyon laban sa Covid, kasama ang obserbasyon na darating sa isang oras kung saan higit sa 90 porsyento ng mga kaso ang naiulat sa Middle-Eastern na bansa sa kamakailang mga panahon ay sanhi ng Delta variant.

Bukod dito, natuklasan ng isang pag-aaral sa The Lancet na ang isang dosis ng bakunang Pfizer ay nag-aalok lamang ng 32% na proteksyon laban sa Delta, at ang antas ng pag-neutralize ng mga antibodies kahit na pagkatapos ng dalawang pag-shot ay higit sa limang beses na mas mababa laban sa variant ng Delta kaysa laban sa orihinal na Covid-19 pilitin.

Bukod sa mga bakuna, karamihan sa mga variant ay hindi gaanong madaling kapitan sa mga therapeutic intervention at monoclonal antibody na paggamot.

Gayunpaman, ipinakita ng karamihan sa mga pag-aaral na halos lahat ng mga bakuna ay lubos na epektibo laban sa pagpigil sa pag-ospital.

Sa ilang ulat na nagsasaad na ang mga booster shot ay maaaring mag-alok ng mas mahusay na proteksyon laban sa mga variant, maraming bansa ang naglulunsad ngayon ng ikatlong dosis ng bakuna para sa mga matatanda at immunocompromised na tao.

Ibahagi Sa Iyong Mga Kaibigan: