ΑΠΟΨΕΙΣ

Μεταλλαγή, η δύναμη και η αδυναμία του κορωνοϊού

gkka_30_1705_page_1_image_0001

Αλλάζει ο κορωνοϊός όσο περνάει ο καιρός; Γίνεται πιο επικίνδυνος ή πιο ήπιος; Εύλογο ερώτημα που η απάντησή του μας φέρνει πολύ κοντά στην πιο βασική διαπίστωση της βιολογίας: τη μοριακή βάση της εξέλιξης της ζωής όχι μόνο των ιών αλλά και όλων των έμβιων όντων που έχουν γονιδίωμα.

Γονιδίωμα είναι το σύνολο του γενετικού υλικού που βρίσκεται σε ένα κύτταρο ή συγκεκριμένα σε έναν ιό. Ο κορωνοϊός έχει ένα σχετικά μικρό γονιδίωμα 30.000 γραμμάτων (νουκλεοτιδίων στη γλώσσα των ειδικών), που μπορούν σήμερα χάρις στην εργαστηριακή και βιοπληροφορική πρόοδο να διαβαστούν σε λίγες ώρες. Κάθε φορά που ο ιός πολλαπλασιάζει το γονιδίωμά του κάνει λίγα λάθη στην αντιγραφή, όπως όταν ένας από εμάς κάνει λάθη όταν αντιγράφει ένα κείμενο. Μερικά όμως από τα λάθη ξεφεύγουν και παραμένουν στα θυγατρικά γονιδιώματα. Αυτά τα λάθη τα λέμε μεταλλαγές.

Εχει υπολογισθεί ότι ο κορωνοϊός συσσωρεύει, έπειτα από τη φυσική επιλογή και την τύχη, δύο λάθη στο γονιδίωμά του κάθε ένα μήνα της μετάδοσής του. Είναι ενδιαφέρον ότι ο κορωνοϊός SARS-CoV-2 μέσα σε όλες τις παραξενιές του έχει λιγότερες μεταλλαγές από ό,τι άλλοι παρόμοιοι ιοί, π.χ. της γρίπης, επειδή μπορεί και επιδιορθώνει μερικά από τα λάθη που γίνονται κατά τον πολλαπλασιασμό του. Ο βραδύτερος ρυθμός μεταλλαγών του κορωνοϊού μάς δίνει ελπίδα ότι τα εμβόλια που θα αναπτυχθούν ίσως θα είναι πιο μακροχρόνια από αυτά της γρίπης.

Ας δούμε τώρα τις διάφορες κατηγορίες των μεταλλαγών του ιού. Πολλές από τις μεταλλαγές δεν έχουν καμιά βιολογική σημασία για τον ιό («ουδέτερες μεταλλαγές», δεν αλλάζουν καθόλου τις ιδιότητές του), αλλά μπορούμε εμείς να τις χρησιμοποιήσουμε ως μια ταυτότητα του κάθε ιού και να παρακολουθήσουμε τη διαδρομή του στον κόσμο. Αλλες μεταλλαγές είναι λίγο ή πολύ βλαβερές για τον ιό («αρνητικές μεταλλαγές»), γιατί του μειώνουν τη λειτουργία των πρωτεϊνών του. Τέλος άλλες μεταλλαγές είναι λίγο ή πολύ ευεργετικές για τον ιό (θετικές μεταλλαγές») γιατί του αυξάνουν τη δυνατότητα της επιβίωσής του, κάτι που μπορεί να είναι ανησυχητικό και καταστρεπτικό για τον άνθρωπο. Επειδή ο ιός ενδιαφέρεται μόνο για την επιβίωσή του και τον πολλαπλασιασμό του, εξαφανίζονται τα γονιδιώματα με τις αρνητικές μεταλλαγές, και εμπλουτίζονται τα «παιδιά» του με τις θετικές μεταλλαγές. Αυτό το λέμε στη γλώσσα της βιολογίας: φυσική επιλογή. Για να συνοψίσουμε, η εξέλιξη των οργανισμών γίνεται χονδρικά από τις τυχαίες μεταλλαγές και τη φυσική επιλογή τους, που ακολουθεί.

Θα μας πείτε: Είναι πολύ δασκαλίστικα αυτά που μας λέτε, εξηγήστε μας πρακτικά, τι σημασία έχουν όλα αυτά με τη μάχη μας εναντίον του SARS-CoV-2 που μας ταλαιπωρεί, μας πτωχεύει και μας σκοτώνει.

Κυρίως οι «ουδέτερες μεταλλαγές» μας δίνουν τη δυνατότητα να παρακολουθήσουμε το ταξίδι και την εξάπλωση του ιού. Για παράδειγμα, φαντασθείτε ότι ένας ιός που διαβάστηκε στην Κίνα έχει μια μεταλλαγή στο γράμμα 300 και τον ξαναβρίσκουμε στη Νέα Υόρκη. Εκεί προστίθεται μια άλλη μεταλλαγή στο γράμμα 5.000 που την ξαναβλέπουμε αργότερα στην Καλιφόρνια. Στο Βερολίνο βλέπουμε έναν ιό που έχει μια μεταλλαγή στο γράμμα 300 και στο γράμμα 18.000 και αργότερα παρατηρούμε ότι στη Μαδρίτη ο ιός έχει μεταλλαγές στα γράμματα 300, 18.000 και 25.000. Συμπεραίνουμε λοιπόν πως φορείς του ιού ταξίδεψαν από την Κίνα στη Νέα Υόρκη και μετά στην Καλιφόρνια, και επίσης κάποιοι άλλοι ταξίδεψαν από την Κίνα στο Βερολίνο και μετά στη Μαδρίτη. Ετσι, τα γενετικά δεδομένα δείχνουν ότι οι χώρες δεν μολύνονται από μία, αλλά από πολλαπλές εισαγωγές του ιού. Παρακολουθώντας μάλιστα μεταλλαγές στο γονιδίωμα του ιού καθώς εξαπλώνεται, μπορούμε να ιχνηλατήσουμε, σε πραγματικό χρόνο, τον τρόπο με τον οποίο η λοίμωξη κινείται μεταξύ των χωρών, αλλά ακόμα και μεταξύ ατόμων. Η πληροφορία αυτή είναι σημαντική για τον επιδημιολογικό σχεδιασμό της μάχης με τον ιό.

Πιο σημαντικό, όμως, είναι να επικεντρωθούμε στις αρνητικές και θετικές μεταλλαγές, γιατί αυτές μας διδάσκουν τη βιολογία του ιού, τις «αχίλλειες πτέρνες» του (γιατί είναι πολλές), και την εξυπνάδα του να αλλάζει στρατηγική στο σκάκι που παίζει μαζί μας ώστε να «κερδίσει».

Τις «αρνητικές μεταλλαγές» συνήθως δεν τις βλέπουμε γιατί τα γονιδιώματα των ιών που τις έχουν γρήγορα εξαφανίζονται. Επιπροσθέτως, καμιά φορά μεγάλες «τρύπες» στο γονιδίωμα του ιού, ας πούμε ένα έλλειμμα 100 γραμμάτων μπορεί να κάνει το ιό ανίκανο να είναι πλέον μολυσματικός για μας και να μας γλιτώσει από τα παρεπόμενα της παρουσίας του. Πράγματι, βρέθηκε στις ΗΠΑ μια μεταλλαγή στο γονιδίωμα του ιού SARS-CoV-2, όπου 81 από περίπου 30.000 γράμματα του γονιδιώματός του έχουν τυχαία διαγραφεί οριστικά από το γονιδίωμά του. Η μεταλλαγή αυτή είναι παρόμοια με αυτήν που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της επιδημίας SARS-CoV-1 του 2003. Κατά τη διάρκεια των φάσεων της λοίμωξης SARS-CoV-1, αυτές οι μεταλλαγές αποδυνάμωσαν τον ιό, αφήνοντας μια εξασθενημένη μορφή λοίμωξης που είχε ως αποτέλεσμα λιγότερο σοβαρά συμπτώματα και τελικά την εξαφάνισή του.

Η απουσία μεταλλαγών σε ορισμένες περιοχές του γονιδιώματος δείχνει τη λειτουργική σημασία των περιοχών αυτών. Αυτά τα αναλλοίωτα μέρη του ιού είναι καλύτεροι στόχοι για την ανάπτυξη φαρμάκων και εμβολίων. Δηλαδή οι πρωτεΐνες του ιού που κωδικοποιούνται από αυτές τις περιοχές του γονιδιώματος είναι στόχοι θεραπευτικών επιλογών.

Οι «θετικές» για τον ιό μεταλλαγές, μας ενδιαφέρουν αμέριστα. Πρώτον, γιατί αλλάζουν μερικές από τις πρωτεΐνες του και έτσι δεν αναγνωρίζονται από το ανοσοποιητικό μας σύστημα και μπορεί να μας ξαναπροσβάλουν την επόμενη χρονιά, όπως με τον ιό της γρίπης που κάθε χρόνο γίνεται διαφορετικός και προκαλεί νέα εποχιακή λοίμωξη.

Δεύτερον, γιατί η μικρή αλλαγή των πρωτεϊνών του ιού μπορεί να τον κάνει πιο μολυσματικό. Ενα αμινοξύ διαφορά στην πρωτεΐνη της άκανθας που αναγνωρίζει τον υποδοχέα ACE2 των κυττάρων μας μπορεί να κάνει τον ιό να διεισδύσει ευκολότερα στα κύτταρά μας. Μέχρι σήμερα έχουν βρεθεί 14 μεταλλαγές σε αυτή την πρωτεΐνη του ιού. Μία από αυτές στην Ευρώπη που αλλάζει το αμινοξύ 614 από ασπαρτικό οξύ σε γλυκίνη κάνει τον ιό πιο μεταδοτικό από τους άλλους. Αυτό έχει σημαντικές επιπτώσεις για τη μετάδοση του ιού SARS-CoV-2, μια και οι πιο μεταδοτικοί ιοί τείνουν να επικρατήσουν των υπόλοιπων και γίνονται η κυρίαρχη μορφή. Βέβαια, η μεταλλαγμένη μορφή του ιού δεν είναι απαραίτητα πιο επικίνδυνη από την αρχική (άλλο η ικανότητα να εισέλθει στα κύτταρα και άλλο η αντίδραση που μπορεί να προκαλέσει). Οι μεταλλαγές αυτές, βέβαια, μας διδάσκουν ποια αμινοξέα της πρωτεΐνης αυτής είναι σημαντικά για τη διεισδυτικότητα του ιού ώστε να επικεντρωθούμε σε αυτά για έξυπνες θεραπείες.

Τρίτον, οι θετικές μεταλλαγές του ιού μπορεί να είναι ένας τρόπος να αντισταθεί ο ιός στα φάρμακα που αναπτύσσουμε. Στην ραδιουργία αυτή του ιού η εξυπνάδα μας είναι να αλλάξουμε και εμείς την τρισδιάστατη δομή του φαρμάκου ώστε να παραπλανήσουμε και πάλι τον ιό, ώσπου και πάλι αυτός να απαντήσει με άλλη μεταλλαγή και να συνεχιστεί η κούρσα των νέων όπλων.

Εχουμε πολλά να διδαχθούμε από τις μεταλλαγές του κορωνοϊού. Η γνώση των όπλων του εχθρού και της ποικιλομορφίας του μας δίνει τη δύναμη να τον αφοπλίσουμε. Η γνώση είναι τελικά το καλύτερο όπλο μας στον εχθρικό κόσμο που μας περιβάλλει και που διαρκώς μεταβάλλεται.

* Ο κ. Στυλιανός Αντωναράκης είναι ομότιμος καθηγητής Γενετικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου της Γενεύης, αντεπιστέλλον μέλος της Ακαδημίας Αθηνών.

** Ο κ. Κωνσταντίνος Τριανταφυλλίδης είναι ομότιμος καθηγητής Γενετικής και Γενετικής του Ανθρώπου του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.