W genomach wirusowych znacznie częściej, w porównaniu do genomów organizmów żywych, dochodzi do zmian nukleotydowych. W przypadku koronawirusa SARS-CoV-2 obecnie najczęściej odnotowywane są zakażenia czterema wariantami: Alpha, Beta, Gamma, Delta. Warianty te dzięki zachodzącym w ich genomie mutacjom mogą szybciej się rozprzestrzeniać, powodować cięższy przebieg choroby lub omijać przeciwciała wytworzone po szczepieniu.
Jak zbudowany jest SARS-CoV-2?
SARS-CoV-2 jest wirionem o kolistym kształcie. Długość jego genomu dochodzi do 30.000 nukleotydów. Budowa SARS-CoV-2 charakteryzuje się występowaniem wyraźnych wypustek, tak zwanych spike’ów (kolców), które odpowiadają za przyłączanie się do komórek gospodarza. To właśnie w białku spike dochodzi do najbardziej znaczących mutacji ułatwiających proces infekcji.
Wariant Alpha – budowa i charakterystyka
Wariant ten został wykryty we wrześniu 2020 roku w Wielkiej Brytanii. Najczęstszą mutacją tego szczepu jest mutacja N501Y.
Charakteryzuje się dwukrotnie zwiększona transmisją oraz potencjalnie zwiększonym ryzykiem wystąpienia poważniejszych objawów zakażenia, również u młodszych grup wiekowych.
Wizualizacja genomu wariantu alfa z zaznaczonymi mutacjami w genomie:
Czym charakteryzuje się wariant Beta?
Odkryty w grudniu 2020 roku w południowej Afryce. Najczęstszymi mutacjami tego szczepu są mutacje N501Y, K417N oraz E484K.
Charakteryzuje się dwukrotnie zwiększoną transmisją oraz efektywnością infekcji, również u młodszych grup wiekowych.
Wariant Gamma
Odkryty w Japonii u turystów z Brazylii w Styczniu bieżącego roku. Najczęstszymi mutacjami tego szczepu są mutacje N501Y, K417T oraz E484K.
Wariant Delta
Odkryty w Indiach w grudniu 2020. Najcześciej występująca mutacją tego szczepu jest mutacja L452R. Charakteryzuje się zwiększoną transmisją.
Jak interpretować nazwy mutacji koronawirusa?
Podczas stałej replikacji wirusów często dochodzi do powstawania błędów, które nazywamy mutacjami. Poniżej zostały zamieszczone najbardziej znaczące i popularne zmiany zachodzące w genomie SARS-CoV-2:
Spike N501Y – jest to zamiana asparaginy(N) na tyrozynę (Y) w 501-ej pozycji aminokwasowej spike co prowadzi do zmiany budowy tego białka a co za tym idzie wydajniejszego sposobu wnikania wirusa do komórki.
Spike E484K- jest to zamiana kwasu glutaminowego (E) na lizynę (K) w 484-ej pozycji aminokwasowej w białku spike.
Spike L452R - jest to zamiana leucyny (L) na argininę (R) w 452-ej pozycji aminokwasowej w białku spike.
Spike K417T –jest to zamiana lizyny (K) na treoninę (T) w 417-ej pozycji aminokwasowej w białku spike.
Spike K417N- jest to zamiana lizyny (K) na asparaginę (N) w 417-ej pozycji aminokwasowej w białku spike.
Jeżeli mutacja występuje w obrębie miejsca wiązania startera reakcji PCR możemy uzyskać wynik fałszywie negatywny, dlatego ważne jest, aby testy PCR obejmowały w miarę możliwości detekcję kilku genów, a startery reakcji PCR były na bieżąco uaktualniane na podstawie wyników sekwencjonowania.
Najczęściej używanymi testami PCR w Polsce są testy 3-genowe. W firmie genXone SA reakcje PCR przeprowadzane są w kierunku obecności 4 genów SARS-CoV-2. Dodatkowo wykrywanych jest 8 mutacji celem wstępnej identyfikacji wariantu wirusa.
Bibliografia
https://www.nytimes.com/interactive/2021/health/coronavirus-mutations-B117-variant.html
https://www.publichealthontario.ca/en/laboratory-services/test-information-index/covid-19-voc
https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/variants/variant-info.html
https://ccforum.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13054-021-03662-x