コロナウイルス変異体、ウイルス変異およびCovid-19ワクチン:理解する必要のある科学

コロナウイルス変異体、ウイルス変異およびCovid-19ワクチン:理解する必要のある科学SARS-CoV-2ウイルスが変異しました。 ゲッティイメージズ経由のAitorDiago / Moment

SARS-CoV-2ウイルスは急速に変異しています。 これらがもっとあるので、それは懸念です SARS-CoV-2の伝染性変異体 現在、米国、英国、南アフリカ、その他の国に存在し、 多くの人が疑問に思っています 現在のワクチンがレシピエントをウイルスから保護するかどうか。 さらに、私たちができるかどうかについて多くの質問があります SARS-CoV-2の将来の亜種に先んじてください、それは確かに発生します。

私の研究室では RNAウイルスの分子構造を研究しています – COVID-19を引き起こすもののように–そしてそれらがホストでどのように複製および増殖するか。 ウイルスがより多くの人々に感染し、パンデミックが広がるにつれて、SARS-CoV-2は進化し続けます。 この進化のプロセスは一定であり、ウイルスがその環境をサンプリングし、より効率的に成長させるための変更を選択することを可能にします。 したがって、ウイルスをより致命的、より伝染性、またはその両方にする可能性のある新しい突然変異についてウイルスを監視することが重要です。

コロナウイルス変異体、ウイルス変異およびCovid-19ワクチン:理解する必要のある科学人々は、コロナウイルスの蔓延を抑えるために、イギリスで19回目の全国封鎖中にCOVID-XNUMXワクチンを待ちます。 Getty ImagesによるGareth Fuller / PAイメージ

RNAウイルスは急速に進化します

すべてのウイルスの遺伝物質は、DNAまたはRNAのいずれかにコード化されています。 のXNUMXつの興味深い機能 RNAウイルスはそれらがはるかに急速に変化するということです DNAウイルスより。 彼らが遺伝子のコピーを作成するたびに、彼らは19つまたはいくつかの間違いを犯します。 これは、COVID-XNUMXに感染した個人の体内で何度も発生すると予想されます。

遺伝情報を間違えるのは悪いことだと思う人もいるかもしれません。結局のところ、それが人間の遺伝病の基礎です。 RNAウイルスの場合、そのゲノムのXNUMXつの変更により、「死んだ」状態になる可能性があります。 感染した人間の細胞の内部で何千ものコピーを作成していて、いくつかがもはや役に立たない場合、それはそれほど悪くはありません。

ただし、一部のゲノムは、ウイルスの生存に有益な変化を拾う可能性があります。おそらく、この変化により、ウイルスは抗体(免疫系がウイルスを捕らえるために生成するタンパク質)または抗ウイルス薬を回避できます。 別の有益な変化は、ウイルスが異なるタイプの細胞または異なる種の動物にさえ感染することを可能にするかもしれません。 これはおそらく許可された経路です コウモリから人間に移動するSARS-CoV-2.

ウイルスの子孫に競争力のある成長の利点を与える変更はすべて優先され、「選択」され、元の親ウイルスよりも大きくなり始めます。 SARS-CoV-2は現在、この機能を実証しており、 強化された成長特性。 ゲノムのこれらの変化の性質を理解することは、科学者に対抗策を開発するためのガイダンスを提供します。 これは、古典的な猫とマウスのシナリオです。


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感染した患者には、何億もの個々のウイルス粒子があります。 この患者で一度にXNUMXつのウイルスを調べてみると、さまざまな変異や変異が混在していることに気付くでしょう。 それは、どれが成長の利点を持っているか、つまり、元のウイルスよりも優れているためにどれが進化できるかという問題です。 それらは、パンデミックの間に成功するだろうものです。

検出された変異のうち、特に懸念されるのはXNUMXつですか?

ウイルスの単一の亜種または変更は、おそらくそれほど問題ではありません。 スパイクタンパク質の単一の変化–これは ヒト細胞に付着するウイルスの領域 –医学界がワクチンを展開するので、おそらく大きな脅威になることはないでしょう。

コロナウイルス変異体、ウイルス変異およびCovid-19ワクチン:理解する必要のある科学SARS-CoV-2コロナウイルスの新しい亜種であるB.1.1.7。は、2月に英国で最初に同定されました。 赤い物体はコロナウイルスのスパイクタンパク質であり、ヒト細胞の(青い)ACEXNUMX受容体と相互作用して感染します。 新しいバリアントの変異はラベル付けされており、スパイクタンパク質上での位置を示しています。 Getty Imagesを介したJuan Gaertner / Science Photo Library

現在のワクチンは、免疫系を誘導して、ウイルスのスパイクタンパク質を認識して標的とする抗体を生成します。これは、ヒト細胞への侵入に不可欠です。 科学者はの蓄積を観察しました 南アフリカの亜種におけるスパイクタンパク質の複数の変化.

これらの変更により、たとえば、SARS-CoV-2はACE2受容体によりしっかりと付着し、より効率的にヒト細胞に侵入することができます。 予備的な未発表の研究。 これらの変更により、ウイルスは細胞に感染しやすくなり、感染性が高まる可能性があります。 スパイクタンパク質に複数の変化があると、ワクチンはこれらの新しいバリアントウイルスに対して強力な免疫応答を生成しなくなる可能性があります。 それは二重の苦痛です:効果の低いワクチンとより強力なウイルスです。

今のところ、一般の人々は現在のワクチンについて心配する必要はありません。 主要なワクチンメーカーは、ワクチンがこれらの新しい変異体をどの程度うまく制御しているかを監視しており、ワクチンの設計を微調整して、これらの新しい変異体から確実に保護する準備ができています。 たとえば、Modernaは、XNUMX回目またはブースター注入を調整すると述べています 南アフリカの亜種のシーケンスにより厳密に一致します。 予防接種を受ける人が増えるにつれ、感染率が低下するかどうかを待つ必要があります。

なぜトランスミッションキーを下げるのですか?

感染率の低下は、感染が少ないことを意味します。 ウイルスの複製が少ないと、ウイルスが人間の中で進化する機会が少なくなります。 変異する機会が少なくなると、ウイルスの進化が遅くなり、新しい亜種のリスクが低くなります。

医学界は大きな力を発揮し、できるだけ多くの人々に予防接種をして保護する必要があります。 そうでなければ、ウイルスは多くの人々で成長し続け、新しい亜種を生み出します。

新しいバリアントの違い

  B.1.1.7。として知られる英国の亜種は、より緊密に結合しているようです ACE2と呼ばれるタンパク質受容体、これは人間の細胞の表面にあります。

これらのウイルスがより病原性が高く、より致命的であるという明確な証拠は見られなかったと思います。 しかし、それらはより速くまたはより効率的に送信される可能性があります。 つまり、より多くの人が感染することになり、入院する人が増えることになります。

[深い知識、毎日。 The Conversationのニュースレターに登録する.]

501.V2として知られる南アフリカの変異体は、スパイクタンパク質をコードする遺伝子に複数の変異があります。 これらの突然変異 ウイルスが抗体反応を回避するのを助ける.

抗体はターゲットに対して絶妙な精度を持っており、このバリアントのようにターゲットの形状がわずかに変化した場合、ウイルス学者はこれを エスケープミュータント –抗体は保護する力を失うため、しっかりと結合できなくなります。

なぜ突然変異を監視する必要があるのですか?

診断テストですべてのウイルスが検出されていることを確認したいと思います。 ウイルスの遺伝物質に変異がある場合、抗体またはPCR検査では、ウイルスを効率的またはまったく検出できない可能性があります。

ワクチンが効果的であることを確認するために、研究者はウイルスが進化していて、ワクチンを介して引き起こされた抗体を逃れるかどうかを知る必要があります。

新しい亜種の監視が重要であるもうXNUMXつの理由は、ウイルスが変異し、免疫系がそれを認識してシャットダウンできない場合、感染した人々が再び感染する可能性があることです。

集団内の新たな変異体を探す最良の方法は、多様な遺伝的背景と地理的位置にわたる患者サンプルからSARS-CoV-2ウイルスのランダムシーケンスを行うことです。

研究者が収集するシーケンスデータが多ければ多いほど、ワクチン開発者はウイルス集団の大きな変化に先立ってより適切に対応できるようになります。 米国および世界中の多くの研究センターは シーケンス機能の強化 これを達成するため。会話

著者について

リヒャルト・クーン、生物科学教授、 パデュー大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.


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