Virus SARS-CoV-2 telah bermutasi. Aitor Diago / Momen melalui Getty Images

Virus SARS-CoV-2 telah bermutasi dengan cepat. Itu perhatian karena ini lebih varian SARS-CoV-2 yang dapat ditularkan sekarang hadir di AS, Inggris dan Afrika Selatan serta negara lain, dan banyak orang bertanya-tanya apakah vaksin saat ini akan melindungi penerima dari virus. Selain itu, banyak yang mempertanyakan apakah kami akan mampu tetap terdepan dalam varian SARS-CoV-2 di masa mendatang, yang pasti akan muncul.

Di laboratorium saya Saya mempelajari struktur molekul virus RNA - seperti penyebab COVID-19 - dan bagaimana mereka bereplikasi dan berkembang biak di inang. Ketika virus menginfeksi lebih banyak orang dan pandemi menyebar, SARS-CoV-2 terus berkembang. Proses evolusi ini konstan dan memungkinkan virus untuk mengambil sampel lingkungannya dan memilih perubahan yang membuatnya tumbuh lebih efisien. Oleh karena itu, penting untuk memantau virus untuk mengetahui mutasi baru yang dapat membuatnya lebih mematikan, lebih mudah menular, atau keduanya.

Orang-orang menunggu vaksin COVID-19 selama penguncian nasional ketiga Inggris untuk mengekang penyebaran virus corona. Gambar Gareth Fuller / PA via Getty Images

Virus RNA berkembang dengan cepat

Materi genetik dari semua virus dikodekan dalam DNA atau RNA; salah satu fitur menarik dari Virus RNA berubah jauh lebih cepat dari virus DNA. Setiap kali mereka membuat salinan gen mereka, mereka membuat satu atau beberapa kesalahan. Hal ini diperkirakan akan terjadi berkali-kali di dalam tubuh seseorang yang terinfeksi COVID-19.

Orang mungkin berpikir bahwa membuat kesalahan dalam informasi genetik itu buruk - lagipula, itulah dasar penyakit genetik pada manusia. Untuk virus RNA, satu perubahan dalam genomnya dapat membuatnya "mati". Itu tidak terlalu buruk jika di dalam sel manusia yang terinfeksi Anda membuat ribuan salinan dan beberapa tidak lagi berguna.

Namun, beberapa genom dapat mengambil perubahan yang bermanfaat bagi kelangsungan hidup virus: Mungkin perubahan tersebut memungkinkan virus menghindari antibodi - protein yang diproduksi oleh sistem kekebalan untuk menangkap virus - atau obat antivirus. Perubahan menguntungkan lainnya memungkinkan virus untuk menginfeksi jenis sel yang berbeda atau bahkan spesies hewan yang berbeda. Ini mungkin jalur yang diizinkan SARS-CoV-2 berpindah dari kelelawar menjadi manusia.

Setiap perubahan yang memberikan keturunan virus keuntungan pertumbuhan kompetitif akan disukai - "dipilih" - dan mulai berkembang biak dari virus induk aslinya. SARS-CoV-2 mendemonstrasikan fitur ini sekarang dengan varian baru yang dimilikinya sifat pertumbuhan yang ditingkatkan. Memahami sifat dari perubahan dalam genom ini akan memberi para ilmuwan panduan untuk mengembangkan tindakan penanggulangan. Ini adalah skenario kucing-dan-tikus klasik.

Pada pasien yang terinfeksi ada ratusan juta partikel virus individu. Jika Anda masuk dan memilih virus satu per satu pada pasien ini, Anda akan menemukan berbagai mutasi atau varian dalam campuran. Ini adalah pertanyaan tentang mana yang memiliki keuntungan pertumbuhan - yaitu, mana yang dapat berevolusi karena lebih baik daripada virus aslinya. Mereka adalah orang-orang yang akan sukses selama pandemi.

Dari mutasi yang telah terdeteksi, apakah salah satu yang menjadi perhatian khusus?

Varian tunggal atau perubahan apa pun pada virus mungkin tidak terlalu bermasalah. Perubahan tunggal pada protein lonjakan - yaitu wilayah virus yang menempel pada sel manusia - mungkin tidak akan menjadi ancaman besar saat komunitas medis meluncurkan vaksin.

Varian baru virus korona SARS-CoV-2, B.1.1.7., Pertama kali diidentifikasi di Inggris pada bulan Desember. Objek merah adalah protein lonjakan virus corona, dan berinteraksi dengan reseptor ACE2 (biru) pada sel manusia untuk menginfeksinya. Mutasi varian baru diberi label, menunjukkan posisinya pada protein lonjakan. Juan Gaertner / Perpustakaan Foto Sains melalui Getty Images

Vaksin saat ini mendorong sistem kekebalan untuk menghasilkan antibodi yang mengenali dan menargetkan lonjakan protein pada virus, yang penting untuk menyerang sel manusia. Ilmuwan telah mengamati akumulasi dari banyak perubahan dalam protein lonjakan pada varian Afrika Selatan.

Perubahan ini memungkinkan SARS-CoV-2, misalnya, untuk menempel lebih erat ke reseptor ACE2 dan memasuki sel manusia dengan lebih efisien, menurut studi pendahuluan yang tidak dipublikasikan. Perubahan tersebut memungkinkan virus untuk menginfeksi sel dengan lebih mudah dan meningkatkan penularannya. Dengan banyak perubahan pada protein lonjakan, vaksin mungkin tidak lagi menghasilkan respons imun yang kuat terhadap virus varian baru ini. Itu adalah pukulan ganda: vaksin yang kurang efektif dan virus yang lebih kuat.

Saat ini, masyarakat tidak perlu khawatir dengan vaksin yang ada. Produsen vaksin terkemuka sedang memantau seberapa baik vaksin mereka mengontrol varian baru ini dan siap untuk menyesuaikan desain vaksin untuk memastikan bahwa mereka akan melindungi dari varian yang muncul ini. Moderna, misalnya, sudah menyatakan akan menyesuaikan injeksi kedua atau booster untuk lebih mencocokkan urutan varian Afrika Selatan. Kita harus menunggu dan melihat, karena semakin banyak orang yang menerima vaksinasi, apakah tingkat penularan akan turun.

Mengapa menurunkan kunci transmisi?

Penurunan tingkat penularan berarti lebih sedikit infeksi. Replikasi virus yang lebih sedikit menyebabkan lebih sedikit peluang bagi virus untuk berevolusi pada manusia. Dengan sedikit peluang untuk bermutasi, evolusi virus melambat dan risiko varian baru lebih rendah.

Komunitas medis perlu membuat dorongan besar dan mendapatkan sebanyak mungkin orang yang divaksinasi dan dengan demikian dilindungi sebanyak mungkin. Jika tidak, virus akan terus berkembang pada manusia dalam jumlah besar dan menghasilkan varian baru.

Bagaimana varian baru itu berbeda

Grafik Varian Inggris, yang dikenal sebagai B.1.1.7., Tampaknya terikat lebih erat ke reseptor protein yang disebut ACE2, yang ada di permukaan sel manusia.

Saya rasa kita belum melihat bukti jelas bahwa virus ini lebih patogen, yang berarti lebih mematikan. Tetapi mereka dapat dikirim lebih cepat atau lebih efisien. Itu berarti lebih banyak orang akan terinfeksi, yang berarti lebih banyak orang yang akan dirawat di rumah sakit.

[Pengetahuan yang mendalam, setiap hari. Mendaftar untuk buletin The Conversation.]

Varian Afrika Selatan, yang dikenal sebagai 501.V2, memiliki banyak mutasi pada gen yang mengkode protein lonjakan. Mutasi ini membantu virus menghindari respons antibodi.

Antibodi memiliki ketepatan yang sangat baik untuk target mereka, dan jika target berubah bentuk sedikit, seperti pada varian ini - yang oleh ahli virologi disebut sebagai melarikan diri mutan - antibodi tidak dapat lagi mengikat dengan erat, karena ia kehilangan kekuatannya untuk melindungi.

Mengapa kita perlu memantau mutasi?

Kami ingin memastikan bahwa tes diagnostik mendeteksi semua virus. Jika ada mutasi pada materi genetik virus, tes antibodi atau PCR mungkin tidak dapat mendeteksinya secara efisien atau sama sekali.

Untuk memastikan vaksin itu efektif, para peneliti perlu mengetahui apakah virus itu berkembang dan lolos dari antibodi yang dipicu melalui vaksin.

Alasan lain mengapa pemantauan varian baru itu penting adalah bahwa orang yang telah terinfeksi mungkin terinfeksi lagi jika virus telah bermutasi dan sistem kekebalan mereka tidak dapat mengenali dan mematikannya.

Cara terbaik untuk mencari varian yang muncul dalam populasi adalah dengan melakukan pengurutan acak virus SARS-CoV-2 dari sampel pasien di berbagai latar belakang genetik dan lokasi geografis.

Semakin banyak pengurutan data yang dikumpulkan peneliti, semakin baik pengembang vaksin yang dapat merespons sebelum perubahan besar dalam populasi virus. Banyak pusat penelitian di AS dan dunia meningkatkan kemampuan pengurutan mereka untuk menyelesaikan ini.

Tentang Penulis

Richard Kuhn, Profesor Ilmu Biologi, Purdue University

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

Buku terkait:

Tubuh Menjaga Skor: Otak Pikiran dan Tubuh dalam Penyembuhan Trauma

oleh Bessel van der Kolk

Buku ini mengeksplorasi hubungan antara trauma dan kesehatan fisik dan mental, menawarkan wawasan dan strategi untuk penyembuhan dan pemulihan.

Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan

Napas: Ilmu Baru Seni yang Hilang

oleh James Nestor

Buku ini mengeksplorasi ilmu dan praktik pernapasan, menawarkan wawasan dan teknik untuk meningkatkan kesehatan fisik dan mental.

Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan

Paradoks Tumbuhan: Bahaya Tersembunyi dalam Makanan "Sehat" yang Menyebabkan Penyakit dan Kenaikan Berat Badan

oleh Steven R. Gundry

Buku ini mengeksplorasi hubungan antara diet, kesehatan, dan penyakit, menawarkan wawasan dan strategi untuk meningkatkan kesehatan dan kebugaran secara keseluruhan.

Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan

Kode Imunitas: Paradigma Baru untuk Kesehatan Sejati dan Anti Penuaan Radikal

oleh Joel Greene

Buku ini menawarkan perspektif baru tentang kesehatan dan kekebalan, berdasarkan prinsip-prinsip epigenetik dan menawarkan wawasan dan strategi untuk mengoptimalkan kesehatan dan penuaan.

Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan

Panduan Puasa Lengkap: Sembuhkan Tubuh Anda Melalui Puasa Intermiten, Hari Alternatif, dan Perpanjangan

oleh Dr. Jason Fung dan Jimmy Moore

Buku ini mengeksplorasi ilmu dan praktik puasa yang menawarkan wawasan dan strategi untuk meningkatkan kesehatan dan kebugaran secara keseluruhan.

Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan