SARS-CoV-2 pode estar se estabelecendo em um conjunto limitado de mutações
Sem dúvida, você já ouviu falar sobre as novas variantes do coronavírus que estão evoluindo ao redor do mundo. Agora parece haver mais de uma dúzia de versões do SARS-CoV-2, que são de vários graus de preocupação porque algumas estão ligadas ao aumento da infecciosidade e letalidade, enquanto outras não. É fácil ficar impressionado com essa diversidade e temer que nunca alcançaremos a imunidade de rebanho. No entanto, há evidências crescentes de que essas variantes compartilham combinações semelhantes de mutações. Esta pode não ser a guerra multifacetada que muitos temem, com um número infinito de novas versões virais.
Sou um microbiólogo evolucionário que estuda como bactérias e vírus se adaptam a novos ambientes ou hospedeiros. Como muitos microbiologistas, meus colegas e eu voltamos nossa atenção para a compreensão de como o SARS-CoV-2 está desenvolvendo adaptações para reprodução e transmissão em humanos. Nosso método de laboratório favorito é a evolução experimental, em que cultivamos múltiplas populações de micróbios a partir da mesma cepa sob condições idênticas por semanas ou meses. Estudamos problemas como a evolução da resistência aos antibióticos e como as infecções se tornam crônicas . O poder desse método é que o uso de múltiplas populações nos permite “reproduzir a fita da vida” e estudar o quão repetível e, em última análise, previsível a evolução pode ser .
Um padrão que vemos é chamado de evolução convergente, em que a mesma característica emerge em diferentes linhagens independentes ao longo do tempo, geralmente à medida que se adaptam a ambientes semelhantes. Alguns dos melhores exemplos de evolução convergente incluem a cor arenosa de diversos animais do deserto; nadadeiras lobadas para baleias, morsas e peixes-boi (que na verdade são parentes distantes); e até mesmo a capacidade dos humanos de digerir a lactose até a idade adulta, que surgiu várias vezes em populações geograficamente isoladas.
No caso do SARS-CoV-2, as sequências completas do genoma de vírus de milhares de pacientes nos permitem procurar padrões convergentes. Embora a maioria das mutações seja pontual que se extingue, algumas estabelecem novas linhagens que se tornam mais frequentes à medida que o vírus consegue se replicar e infectar muitas pessoas. Se a mesma parte do vírus sofre mutações repetidas em diferentes amostras ao redor do mundo e se torna mais frequente, essa mutação provavelmente codifica uma adaptação que ajuda o vírus a se reproduzir e transmitir.
Com o benefício do aumento da vigilância do genoma do coronavírus, vários estudos recentes identificaram assinaturas de evolução convergente . Aqui nos Estados Unidos, nosso laboratório encontrou pelo menos sete linhagens geneticamente independentes que adquiriram uma mutação em um ponto específico da infame proteína spike do vírus, aquela que ele usa para se prender às células humanas. Spike tem uma sequência de aminoácidos ligados e a mutação ocorre na posição número 677. No SARS-CoV-2 original, este é o aminoácido glutamina, abreviado como Q.
Em seis linhagens, este Q sofreu mutação para outro aminoácido, histidina (H) e é denominado 677H. Na sétima linhagem, Q sofreu mutação para outro aminoácido, prolina (P). Cada linhagem também tem uma mutação chamada S: 614G, que foi a primeira mudança notável no vírus a ser identificada há vários meses e se espalhou tão amplamente que agora é encontrada em 90 por cento de todas as infecções. Nomeamos essas sete linhagens dos EUA em homenagem a pássaros comuns – “robin”, por exemplo, e “pelicano” – para nos ajudar a distingui-los e rastreá-los, e também para evitar criar preconceito ao dar-lhes o nome das áreas onde foram detectados pela primeira vez.
Linhagens fora dos EUA também adquiriram 677H, incluindo no Egito, Dinamarca, Índia e um grande cluster na Macedônia. Uma nova variante de preocupação chamada B.1.525 também tem 677H, assim como várias linhagens que descendem de B.1.1.7, uma das primeiras versões preocupantes a serem identificadas. O surgimento coincidente e global de mutações S: 677 e seu ganho de cinco vezes na prevalência oferece fortes evidências de que essas mudanças devem melhorar a aptidão viral de alguma forma. Ainda não sabemos como, mas é importante notar que o S: 677 faz fronteira com uma região da proteína spike que ajuda o vírus a entrar e infectar células humanas.
Este está longe de ser o único exemplo de convergência no SARS-CoV-2. Mutações em pelo menos oito posições diferentes na proteína do pico estão simultaneamente em ascensão em todo o mundo, aparecendo em B.1.1.7 e em outras variantes importantes conhecidas como B.1.351, P.1 e P.3. Essas variantes compartilham combinações de mutações nas posições 18, 69-70, 417, 452, 501, 681 e uma mutação E484K particularmente relativa que evita anticorpos neutralizantes. Por esse motivo, dois dos principais sites científicos ( http://covariants.org/ e http://outbreak.info ) que rastreiam variantes agora relatam essas variantes compartilhadas, definindo mutações para simplificar e consolidar nossa atenção. Os Centros de Controle de Doenças dos EUA e a mídia têm demorado a acompanhar a importância dessas mutações importantes,mas isso está mudando , porque são essas mudanças que provavelmente alteram as funções do vírus, como a contagiosidade ou a capacidade de escapar das vacinas.
Uma forma de visualizar este tipo de evolução convergente é como um jogo de Tetris, onde um número limitado de blocos de construção pode ser montado de maneiras diferentes, em combinações diferentes, para alcançar as mesmas estruturas vencedoras. Por exemplo, agora se sabe que a combinação de mutações em B.1.1.7 o torna especialmente contagioso, e que a linhagem B.1.351 pode escapar dos anticorpos por causa do E484K.
Como muitas variantes recém-descobertas parecem estar reamostrando as mutações encontradas em outras variantes estabelecidas, podemos especular que o vírus está começando a ficar sem novas e importantes adaptações. Mas isso não significa que as forças da evolução irão parar quando começarmos a nos aproximar da imunidade coletiva e a afrouxar as restrições. A história nos diz que os vírus podem evoluir rapidamente para escapar das barreiras à transmissão, especialmente quando as infecções continuam numerosas. Devemos lembrar que quanto mais infecções houver, maior será a chance de ocorrerem mutações, e aquelas que melhor ajudam o vírus a sobreviver irão proliferar. É por isso que impedir novas infecções é fundamental. Essas adaptações virais já estão reescrevendo nossos livros de biologia sobre evolução convergente; vamos nos esforçar para limitar o novo material.
Também é fundamental que façamos investimentos significativos na construção de um sistema de alerta precoce para detectar novas variantes do SARS-CoV-2, bem como muitos outros patógenos emergentes, ambos conhecidos e ainda a serem descobertos. A vigilância e o sequenciamento do genoma viral são a chave. A razão pela qual muitas variantes foram detectadas no Reino Unido é por causa de investimentos visionários por pesquisadores e funcionários de saúde pública nessas tecnologias.
Nos Estados Unidos, um fluxo significativo de dinheiro para o CDC proveniente do novo pacote de estímulo federal já está aumentando a frequência com que os pesquisadores podem sequenciar e analisar amostras de vírus. Isso deve ser sustentado pela construção de conhecimentos de saúde pública e infraestrutura de pesquisa para decodificar as mudanças genéticas no vírus e antecipar a necessidade de futuras modificações nas vacinas. Foi a ciência básica que deu esperança nesta pandemia por meio de novas tecnologias de vacinas; e, com o apoio renovado, também será nosso guardião contra ameaças futuras.
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