Verschwindende Variablen: Lehren aus Gamma, Iota und Mu

Anfang 2021 entdeckten Wissenschaftler in Kolumbien eine besorgniserregende neue Art von Coronavirus. Diese Variante, die schließlich als Mu bekannt wurde, hatte mehrere besorgniserregende Mutationen, von denen Experten glauben, dass sie dazu beitragen könnten, der Abwehr des Immunsystems zu entgehen.

In den folgenden Monaten verbreitete sich Mo schnell in Kolumbien, Schürt einen neuen Anstieg der Covid-19-Fälle. Bis Ende August wurde es in Dutzenden von Ländern und der Weltgesundheitsorganisation entdeckt hat sie ernannt „Variable von Interesse“.

Joseph Fofer, genetischer Epidemiologe am Medical Center der Universität von Nebraska und Autor von Eine aktuelle Studie über die Variable.

Dann verschwand es. Heute ist die Variante komplett verschwunden.

Für jedes Delta oder Omikron gibt es Gamma-, Iota- oder Mu-Variablen, Variablen, die zu lokalen Ausbrüchen führten, aber nie die globale Dominanz fegten. Und obwohl das Verständnis von Omicron eine entscheidende Priorität für die öffentliche Gesundheit bleibt, gibt es laut Experten Lehren aus diesen weniger Stämmen zu ziehen.

„Dieses Virus hat keinen Anreiz, Anpassung und Evolution zu stoppen“, sagte Joel Werthem, Molekularepidemiologe an der University of California San Diego. „Und zu wissen, wie Sie es in der Vergangenheit gemacht haben, wird uns helfen, uns auf das vorzubereiten, was Sie in Zukunft tun könnten.“

Studien zur Überwachung heben auch Überwachungslücken und politische Fehler hervor – was mehr Beweise dafür liefert, dass das internationale Reiseverbot in Amerika nicht wirksam war – und was das Virus funktioniert, was darauf hindeutet, dass in der frühen Phase der Pandemie die Übertragbarkeit wichtiger als immun war Ausweichen.

Die Forschung hebt auch hervor, wie wichtig der Kontext ist; Variablen, die sich an manchen Stellen auswirken, finden an anderen keinen Halt. Infolgedessen ist es schwierig vorherzusagen, welche Variablen dominieren werden, und um den Überblick über zukünftige Variablen und Krankheitserreger zu behalten, ist eine umfassende Überwachung nahezu in Echtzeit erforderlich.

„Wir können viel gewinnen, wenn wir uns die virale Genomsequenz ansehen und sagen: ‚Das eine ist wahrscheinlich schlimmer als das andere‘“, sagte Dr. Werthem.

Hier ist Mu zu sehen

Das Coronavirus verändert sich ständig, und die meisten neuen Varianten bleiben unbemerkt oder werden benannt. Aber andere schlagen Alarm, entweder weil sie schnell häufiger werden oder weil ihre Genome bedrohlich aussehen.

Beides traf auf Mo zu, als er sich nach Kolumbien ausbreitete. „Es enthielt ein paar Mutationen, die die Leute genau beobachteten“, sagte Marie Petron, eine genetische Epidemiologin an der Universität von Sydney und Autorin von Moes neuem Artikel. Mehrere Spike-Protein-Mutationen wurden in anderen immunologischen Varianten, einschließlich Beta und Gamma, dokumentiert.

In der neuen Studie, die noch nicht in einer Fachzeitschrift veröffentlicht wurde, verglichen Wissenschaftler die biologischen Eigenschaften von Mu mit denen von Alpha, Beta, Delta, Gamma und dem ursprünglichen Virus. Sie fanden heraus, dass Mu sich nicht schneller replizierte als jede andere Variante, aber es war die am wenigsten vom Immunsystem fassbare – resistenter gegen Antikörper als jede bekannte Variante außer Omicron.

Durch die Analyse der Genomsequenzen von Mu-Proben, die weltweit gesammelt wurden, rekonstruierten die Forscher die Prävalenz der Variante. Sie kamen zu dem Schluss, dass Mu höchstwahrscheinlich Mitte 2020 in Südamerika auftauchte. Es war dann mehrere Monate im Umlauf, bevor es entdeckt wurde.

Er sagte, die genomische Überwachung in vielen Teilen Südamerikas sei „unvollständig und unvollständig“. Jesse Bloom, Experte für virale Evolution am Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle. „Wenn es in diesen Bereichen eine bessere Überwachung gegeben hätte, wäre es vielleicht einfacher gewesen, schnell einzuschätzen, wie besorgt Mo ist.“

Mo stellte auch eine weitere Herausforderung dar. Sie hatte zufällig eine Art Mutation, bekannt als Frameshift-Mutation, die in Coronavirus-Proben selten vorkam. Diese Mutationen wurden als Fehler gekennzeichnet, als Wissenschaftler, darunter Dr. Fofer, versuchten, ihre Mu-Sequenzen auf hochzuladen GISAIDein internationales Archiv viraler Genome, das zur Überwachung neuer Varianten verwendet wird.

Diese Komplikation hat zu einer Verzögerung bei der öffentlichen Teilnahme an Mo-Sequenzen geführt. Die Forscher fanden heraus, dass die Zeit zwischen der Entnahme einer Virusprobe von einem Patienten und der Veröffentlichung auf GISAID bei Mu-Fällen immer länger war als bei Delta-Fällen.

„Das Genom selbst hat im Wesentlichen künstliche Überwachungslücken geschaffen“, sagte Dr. Faufer. „Das hat zumindest nach unserer Erfahrung dazu geführt, dass wir die Daten wochenlang nicht haben, wenn wir normalerweise versuchen, sie innerhalb von Tagen zu veröffentlichen.“

(Die Forscher betonten die Bedeutung der Qualitätskontrollsysteme von GISAID, und das Repository hat das Problem behoben.)

Kombinieren Sie diese Überwachungslücken mit Mu’s Immunumgehungen, und es sah so aus, als würde die Alternative abheben. Aber das ist nicht passiert. Stattdessen fanden Wissenschaftler heraus, dass sich Mo von Süd- und Mittelamerika auf andere Kontinente ausbreitete, sich aber nicht weit verbreitete, sobald es dort ankam. „Dies war ein Hinweis darauf, dass diese Variante vielleicht nicht unbedingt so geeignet für die nordamerikanische und europäische Bevölkerung war, wie wir erwarten würden“, sagte Dr. Petron.

Das lag höchstwahrscheinlich daran, dass Mu mit einer noch großartigeren Variante konkurrierte: Delta. Delta war nicht so geschickt darin, Antikörpern auszuweichen wie Mu, aber es war leichter übertragbar. „Also breitete sich Delta schließlich weiter aus“, sagte Dr. Bloom.

Richtige Wahl, richtige Zeit

Das Studium erfolgreicher Varianten erzählt nur die halbe Wahrheit. „Variablen, die nicht dominant werden, sind in gewisser Weise negative Kontrollen“, sagte Dr. Petron. „Sie sagen uns, was nicht funktioniert hat und helfen dabei, Wissenslücken über variable Fitness zu schließen.“

Delta übertraf neben Mu mehrere immunogene Varianten, darunter Beta, Gamma und Lambda. Dieses Muster deutet darauf hin, dass die Immunumgehung allein nicht ausreichte, um der Variante zu ermöglichen, aus einer hochinfektiösen Version des Virus herauszuwachsen – oder zumindest nicht in der frühen Phase der Epidemie, als nur wenige Menschen immun waren.

Doch Impfungen und mehrere Infektionswellen haben die Immunlandschaft verändert. Die Wissenschaftler sagten, dass die hochgradig immunscheue Alternative jetzt einen größeren Vorteil haben sollte, was wahrscheinlich einer der Gründe für den Erfolg von Omicron ist.

Eine andere kürzlich durchgeführte Studie deutete darauf hin, dass das Immunsystem Gamma in New York City umgeht Mach es eher besser In Stadtteilen mit einem höheren Grad an vorbestehender Immunität, in einigen Fällen, weil sie von der ersten Covid-Welle schwer getroffen wurden. „Wir können eine neue Variable nicht in einem luftleeren Raum sehen, weil sie im Schatten aller Variablen steht, die ihr vorausgegangen sind“, sagte Dr. Werthem, der Autor der Studie war.

Tatsächlich zeigt das Aufeinanderprallen der Variablen in der Vergangenheit, dass der Erfolg weitgehend vom Kontext abhängt. Beispielsweise könnte New York City der Geburtsort der Iota-Variante gewesen sein, die Es wurde zum ersten Mal entdeckt In Virusproben, die im November 2020 gesammelt wurden. „Also hat er früh Fuß gefasst“, sagte Dr. Petron. Selbst nach der Ankunft der tragbareren Alpha-Variante blieb Iota mehrere Monate lang die dominierende Variante in der Stadt, bevor sie schließlich verblasste.

Doch in Connecticut, wo Iota und Alpha im Januar 2021 debütierten, lief es anders. „Alpha startete sofort, IOTA hatte keine Chance“, sagte Dr. Petroni, der die Operation leitete. Untersuchen Sie die Variablen in den beiden Regionen.

Ein ähnliches Muster zeichnet sich bereits bei den mehreren Omicron-Stämmen ab. In den Vereinigten Staaten BA.2.12.1, eine zuerst in New York identifizierte Variante, abgehobenWährend in Südafrika, BA.4 und BA.5 treiben einen neuen Boom voran.

Dies ist ein weiterer Grund, die Varianten zu untersuchen, die sich verringert haben, sagte Sarah Otto, Evolutionsbiologin an der University of British Columbia. Eine Alternative, die nicht gut zu einer bestimmten Zeit und einem bestimmten Ort passte, konnte woanders durchstarten. Tatsächlich war es wahrscheinlich Mos Pech, dass er so früh auftauchte. „Vielleicht gab es nicht genug Leute mit Immunität, um dieser Variante einen Schub zu geben.“ sagte Dr.Otto.

Aber die nächste besorgniserregende Variante könnte ein Nachkomme oder etwas Ähnliches eines immunvermeidenden Stammes sein, der sich nie durchgesetzt hat, sagte sie.

Ein Blick auf frühere Variablen kann Aufschluss darüber geben, was funktioniert – oder nicht funktioniert – hat, um sie einzudämmen. Die neue Gamma-Studie liefert dafür weitere Belege Internationales Reiseverbotzumindest wie von den Vereinigten Staaten implementiert, wird die weltweite Verbreitung der Variante wahrscheinlich nicht verhindern.

Gamma wurde erstmals Ende 2020 in Brasilien anerkannt. Im Mai dieses Jahres Die Vereinigten Staaten haben den meisten Nicht-US-Bürgern verboten, aus Brasilien in das Land einzureisen, eine Beschränkung, die weiterhin besteht Bis November 2021. Gamma wurde jedoch im Januar 2021 in den Vereinigten Staaten entdeckt und breitete sich bald in Dutzenden von Ländern aus.

Da Gamma nie wirklich weltweit dominiert hat, liefert seine Prävalenzstudie ein „saubereres“ Bild der Wirksamkeit des Reiseverbots, sagte Titiana Vasilyeva, Molekularepidemiologin an der University of California San Diego und Autorin der Studie. „Wenn es darum geht, Variablen wie Delta zu untersuchen – etwas, das überall massive Ausbrüche verursacht – ist es manchmal wirklich schwierig, Muster zu finden, weil es in sehr großem Umfang und sehr schnell passiert“, sagte sie.

Dr. Faufer sagte, dass es angesichts des anhaltenden globalen Gesundheitsnotstands mit einem sich schnell verändernden Virus einen verständlichen Grund gibt, sich auf die Zukunft zu konzentrieren. Als sich die Aufmerksamkeit der Welt auf Delta und dann auf Omicron richtete, diskutierten er und seine Kollegen darüber, ob sie ihr Studium der alten Nachrichten Mu fortsetzen sollten.

Dr. erinnert sich. „Aber wir glauben, dass es noch Raum für qualitativ hochwertige Studien gibt, die Fragen zu bereits bestehenden Variablen stellen und versuchen, das Geschehene zu überdenken.“