Nuotekose surastos keturios naujos koronaviruso atmainos: ar tai pavojaus signalas?

Šiuo metu neatrodo, kad šios atmainos būtų pasirengusios prasiveržti ir sukelti naują susirgimų bangą. Jų dalis didėjo ir mažėjo kartu su atvejų Niujorke skaičiumi, ir nėra jokių požymių, kad laikui bėgant šios viruso versijos taptų labiau paplitusiomis. Tačiau mįslingose atmainose pastebėtos mutacijos yra panašios į tas, kurios leidžia omikron variantui iš dalies išvengti imuniteto, susidariusio po skiepų ir ankstesnės infekcijos, sako Niujorko Miesto universiteto virusologas Johnas Dennehy, kuris yra ir vienu iš tyrimo vadovų.

„Faktas, kad omikron variantas atkeliavo iš nežinomos vietos, ir kad jis turi nemažai bendrų mutacijų su nežinomu variantu, kurį matome Niujorke, kelia gana rimtą susirūpinimą, kad bet kas, ką matome, gali sukurti tinkamą mutacijų derinį, dėl kurio virusas taptų labai užkrečiamu“, – teigia mokslininkas.

Taip pat nerimą kelia ir tai, kad tyrėjai nežino, iš kur atsirado naujos virusų atmainos. Šios genetinės linijos aptinkamos tik ribotose miesto teritorijose – ir neatrodo, kad jos plistų iš rajono į rajoną. Jos galėjo kilti iš lėtinėmis infekcijomis užsikrėtusių žmonių arba galbūt iš gyvūnų rezervuaro – bet kokių gyvūnų? Kol kas nėra jokių tvirtų įrodymų, patvirtinančių kurią nors hipotezę.

„Niekas nėra iki galo aišku“, – apibendrina Misūrio universiteto Medicinos mokyklos virusologas Marcas Johnsonas.

Nežinomi nežinomieji

Daugelis miestų stebi savo nuotekas, bandydami nustatyti bendruomenėje cirkuliuojančio SARS-CoV-2 kiekį. Kadangi žmonės pradeda virusą su išmatomis išskirti dar prieš tai, kai pasijunta blogai arba pasidaro testą, viruso kiekis nuotekose padidėja maždaug iki trijų savaičių prieš medikų užfiksuojamą susirgimų bangą, aiškina M.Johnsonas.

Tačiau nuotekose esančių virusų medžiagos genetinė seka atliekama palyginus nedaug kur. J.Dennehy pradėjo dirbti su genetinėmis sekomis Niujorke nuo tada, kai alfa variantas aiškiai parodė, kad koronaviruso mutacijos bus jėga, su kuria teks skaitytis.

2021 m. balandį populiarioje tinklalaidėje „This Week in Virology“ jis išgirdo Monicą Trujillo iš Niujorko Miesto universiteto ir Davidą Smyth iš Teksaso A&M universiteto – ir susisiekė su jomis. Mokslininkas buvo atlikęs panašų sekų nustatymą Misūryje ir negalėjo naktimis užmigti dėl virusų RNR sekų, kurios niekaip nesutapo su pasaulinėse koronavirusų variantų duomenų bazėse esančiais duomenimis.

„Beveik baigiau išprotėti“, – prisimena M.Johnsonas.

Bet Misūrio variantai išnyko 2021 m. balandžio pabaigoje ir daugiau niekada nebuvo pastebėti. Tačiau tyrėjai pradėjo bendradarbiauti nuodugniau sekvenuodami Niujorke rastą viruso RNR – ir svarstydami, ar ras tas pačias sekas, kurias matė Misūryje. Tų pačių sekų nerado, bet aptiko grupę visiškai naujų nežinomų sekų.

Tyrėjai išplėtė savo tyrimą ir du kartus per mėnesį tyrė nuotekas iš visų 14 miesto nuotekų valymo įrenginių, galiausiai surinkdami duomenis, apimančius laikotarpį nuo 2021 m. sausio iki dabar.

Imuniteto išvengimas

Tyrėjai naudojo metodą, kuris neleidžia nustatyti viso viruso genomo sekos, bet sutelkia dėmesį į maždaug pusę smaigalio baltymo, kurį virusas naudoja patekimui į ląsteles. Šioje srityje yra pagrindinė sritis, vadinama receptorių jungiančiuoju domenu (angl. receptor-binding domain, RBD).

Daugelis mutacijų, dėl kurių omikron išvengia antikūnų, susikūrusių dėl vakcinų ar persirgus ne omikron infekcija, yra RBD srityje. Taip pat ir mutacijos, pastebėtos Niujorko nuotekose aptiktose genetinėse linijose. (Tyrėjai vartoja terminą „genetinės linijos“, kad išvengtų painiavos su Pasaulio sveikatos organizacijos vartojamu terminu „susirūpinimą keliantys variantai“. Tačiau pasak J.Dennehy, genetiniu požiūriu tai yra ta pati sąvoka).

Mokslininkai ištyrė keturias iš šių paslaptingų genetinių linijų, pavadintų WNY1, WNY2, WNY3 ir WNY4. Jie nustatė, kad visos jos sugebėjo iš dalies arba visiškai išvengti antikūnų, kurie lengvai sulaiko originalų SAR-CoV-2 virusą. Nors pasiskiepijusių arba anksčiau užsikrėtusių žmonių kraujo plazma galėjo iš dalies neutralizuoti visas keturias genetines linijas, neutralizacija buvo mažesnė, palyginus su originaliu virusu.

„Tai buvo mutacijos būtent tose vietose, kur galima tikėtis rasti mutacijų, jei virusas bando išvengti imuninio atsako“, – sako M.Johnsonas.

Paslaptinga kilmė

Iš kur atsirado šios paslaptingos atmainos? Tyrėjai patikrino 5000 kitų nuotekų mėginių iš viso pasaulio ir rado šias linijas tik septyniuose mėginiuose – visuose iš Niujorko valstijos. Kad ir kas tai būtų, jos yra vietinės kilmės.

Yra kelios hipotezės, tačiau nė viena iš jų nėra visiškai viską paaiškinanti. Pirmoji skelbia, kad atmainos yra kilusios iš neištirtų žmonių susirgimų. Bet kuriuo atveju, genetinė seka nustatoma tik 2,6-12,9 proc. Niujorko atvejų, todėl visiškai įmanoma, kad reti viruso variantai gali praslysti pro „radarą“.

Taip pat galbūt šios linijos yra viruso versijos, kurios užkrečia žarnyną ir nėra dažnai aptinkamos nosyje ar gerklėje, iš kur imami mėginiai.

„Mes pagalvojome apie žmones, kurie gali būti prikaustyti prie lovos, – pasakoja D.Smyth. – Taigi, tikriausiai tai būtų ilgalaikių gydymo įstaigų pacientai, kurie galbūt nėra judrūs“.

Bet tai irgi būtų keista. „Būtų keista, kad virusas paplistų tik vietinėje populiacijoje ir niekur kitur“, – aiškina M.Johnsonas.

Dar viena galimybė – šių paslaptingų linijų nešiotojas nėra žmogus. Klasteriuose pastebėtos mutacijos yra genomo srityje, susijusioje su tuo, kad virusas tapo labiau įgudusiu užkrėsti graužikus (kurie nesunkiai užsikrečia pirminiu koronavirusu). Niujorko žiurkės būtų patogus įtariamasis: jų yra daug, jos gyvena kanalizacijoje ir toli nenukeliauja.

Tačiau tyrėjai nerado jokių požymių, kad žiurkės būtų susijusios su šiuo variantu. Komanda ištyrė nuotekų sekas, ieškodama gyvūnų genų – jie iš esmės siekė išsiaiškinti, kas dar be žmonių tuštinasi kanalizacijoje. Be gyvūnų, kuriuos žmonės valgo maistui (karvių, kiaulių, vištų) genų, tyrėjai kanalizacijoje rado kačių, šunų ir žiurkių genetinės medžiagos. Tačiau nė viena iš jų nebuvo labai paplitusi. O nuotekų valymo įrenginiuose, kuriuose buvo daugiausia paslaptingojo koronaviruso, buvo mažiausiai žiurkių genų – kai kuriomis savaitėmis žiurkių genų net nebuvo aptikta išvis.

Tuo tarpu benamių kačių populiacija tikriausiai nėra tokia didelė, kad galėtų palaikyti tokį infekcijos plitimą, kokį tyrėjai nustatė iš nuotekų – be to, naminės katės nedažnai bendrauja su kitomis naminėmis katėmis, pastebi M.Johnsonas.

Žinoma, kad šunys gali užsikrėsti COVID-19 – tačiau šios mutacijos anksčiau nebuvo pastebėtos šunų viruso atvejais. Ir būtų labai keista, jei COVID-19 versija cirkuliuotų tarp šunų, bet ne tarp jų šeimininkų žmonių, sako D.Smyth.

Pasiruošimas kitam variantui

Atsakymas į šią paslaptį gali būti gautas reguliariai sekvenuojant daugiau virusų genomų iš daugiau gyvūnų. D.Smyth Teksase stengiasi gauti prieigą prie zoologijos sodų – kad pamatytų ar pavyktų rasti naujų virusų variantų įvairiose gyvūnų rūšyse.

Taip pat būtų naudinga ištirti nuotekas, esančias aukščiau nuotekų valymo įrenginių – kad būtų galima susiaurinti šaltinį iki mažesnės teritorijos, teigia J.Dennehy. Tačiau didžioji dalis šio darbo dabar pereina į Ligų kontrolės ir prevencijos centrų (CDC) kompetenciją, todėl J.Dennehy ir jo komanda nebeturės daug prieigos prie aukščiau esančių nuotekų šaltinių.

Atrodė, kad omikron variantas atsirado iš niekur: jis išsivystė iš ankstesnės genetinės linijos nei delta variantas, kuris tuo metu buvo dominuojančiu. Omikron kilmė yra paslaptis. J.Dennehy, M.Johnsonas ir jų kolegoms kito varianto kilmė taip pat gali likti paslaptimi – jei nebus imtasi rimtesnių pastangų suprasti, iš kur atsiranda virusų variantai.

Mokslininkai jau dabar reguliariai paukščių populiacijose renka gripo mėginius ir iškelia raudoną vėliavą, kai pradeda cirkuliuoti nauji štamai, kurie gali persiduoti žmonėms. Kažkas panašaus gali būti įmanoma ir su nuotekomis bei reguliariu gyvūnų mėginių ėmimu SARS-CoV-2 atveju – jei mokslinių tyrimų agentūros teiks pirmenybę tokio pobūdžio mokslo finansavimui.

„Mes nagrinėjame mechanizmą arba galimą mechanizmą, kaip atsiranda skirtingi viruso variantai, – sako M.Trujillo. – Būtent čia turėtume atlikti tyrimus“.

Tyrimo rezultatai vasario 3 d. paskelbti žurnale „Nature Communications“.