Autor : Maja Marklowska-Tomar
2021-02-26 16:48
Obecność pięciu różnych wariantów koronawirusa, w tym jego brytyjskiej odmiany, potwierdzili naukowcy z Laboratorium Genetycznego Gyncentrum prowadzący badania na Śląsku. Wśród tych pięciu wariantów jest m.in. odmiana niewykryta do tej pory w Polsce oraz taka, która dominuje u pacjentów wymagających hospitalizacji.
Obecność tych wszystkich wariantów ujawniło pilotażowe badanie sekwencjonowania genomu wirusa SARS-CoV-2 w 12 próbkach pochodzących od mieszkańców Śląska. Odbywa się ono w ramach projektu naukowego realizowanego przez Gyncentrum we współpracy ze Śląskim Uniwersytetem Medycznym. Celem projektu jest ocena różnorodności występowania wariantów wirusa SARS-CoV-2 w populacji mieszkańców województwa śląskiego.
Cegiełka po cegiełce, nukleotyd po nukleotydzie
To pierwsze tak dokładne i wieloparametrowe badanie populacji zamieszkującej konkretny rejon Polski. Jeszcze przed jego rozpoczęciem Emilia Morawiec, zastępca kierownika Laboratorium Genetycznego Gyncentrum, koordynator projektu, zapowiadała, że będzie to najbardziej reprezentatywne badanie w skali całego kraju. I że wyniki badań przeprowadzonych w Gyncentrum stanowić będą cenne źródło wiedzy na temat przebiegu, charakteru i dynamiki zakażeń wirusem SARS-CoV-2 na terenie Śląska. Zasilą również międzynarodowe bazy danych, takie jak GISAID, Global Alliance for Genomics and Health (GA4GH), ELIXIR, czy Europejskie Archiwum Nukleotydów (ENA), które monitorują występowanie różnych wariantów genetycznych wirusa SARS-CoV-2 na świecie.
– Zbadamy dokładną sekwencję – cegiełka po cegiełce, nukleotyd po nukleotydzie – materiału genetycznego wirusa SARS-CoV-2. Poznanie tych sekwencji, być może różnych, bo izolowanych od pacjentów z różnych obszarów województwa śląskiego z dodatnim wynikiem testu, pozwoli porównać sekwencję wyizolowanego od nich wirusa z sekwencją referencyjną, czyli wyjściową. W zależności od ilości i rozległości zmian w tej budowie, będziemy mogli wnioskować, skąd dotarły na teren Śląska różne warianty wirusa, a także, w jaki sposób oraz z jakimi sekwencjami się wymieszały – zapowiedział Adam Pudełko, diagnosta laboratoryjny Laboratorium Genetycznego Gyncentrum.
Na Śląsku dominują brytyjskie odmiany koronawirusa
- Cztery z pięciu wykrytych wariantów, to odmiany spotykane najczęściej w Wielkiej Brytanii, w tym B.1.1.7 zwany wariantem brytyjskim, który może okazać się bardziej transmisyjny, czyli łatwiej rozprzestrzeniać się w populacji. Był on obecny w dwóch badanych próbkach – tłumaczy Emilia Morawiec, która jest diagnostą laboratoryjnym.
Naukowcy Gyncentrum wykryli też odmianę nieodnotowaną dotąd w Polsce, oznaczoną jako B.1.1.86, która według baz danych występuje głównie w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych i Japonii, a także jedną spotykaną najczęściej w Rosji. To odmiana B.1.1.317. Uwagę badaczy zwrócił też wariant B.1.258, który powiązany jest z Wielką Brytanią, Danią i Szwajcarią.
- O tym, że jest on obecny w Polsce, wiedzieliśmy już wcześniej. Zastanowiło nas jednak, że cztery próbki z pięciu, w których występował, pochodziły od pacjentów hospitalizowanych. To oczywiście zbyt mała próba, aby wyciągać wnioski, niemniej jest to punkt wyjścia do dalszego etapu naszego projektu, w którym będziemy weryfikować także parametry kliniczne i wyniki badań pacjenta w zależności od wariantu SARS-CoV-2 – mówi Emilia Morawiec.
Nowe patogeny są coraz groźniejsze
Jak wyjaśnia prof. dr hab. n. med. Tomasz J. Wąsik, kierownik Katedry i Zakładu Mikrobiologii i Wirusologii Wydziału Nauk Farmaceutycznych SUM, ze względu na dużą mobilność ludzi, zagęszczenie populacji i zmiany klimatyczne, stale wzrasta zagrożenie ze strony nowych lub nawracających wysoce niebezpiecznych patogenów.
- Koronawirusy, czyli wirusy RNA powszechnie występujące u ptaków i ssaków, są zazwyczaj związane z łagodnymi zakażeniami układu oddechowego, nerwowego, jelit i wątroby. Niepokojącą cechą tej grupy wirusów jest jednak stosunkowo duża zmienność genetyczna i pojawianie się okresowo wariantów wywołujących ciężki przebieg zakażenia. Ponadto, wirusy te mają zdolność przełamywania bariery gatunkowej. W ten sposób doszło do epidemii SARS w 2002 roku i MERS w 2012 roku, zaś w grudniu 2019 roku w Chinach, w prowincji Hubei, doszło do przełamania bariery gatunkowej nietoperz - człowiek przez przedstawiciela jednego ze zwierzęcych koronawirusów i powstał nowy wirus SARS-CoV-2 wywołujący zespół chorobowy określany jako COVID-19 – tłumaczy prof. Wąsik.
Badania struktury genomu pozwalają nie tylko na zrozumienie mechanizmów cyklu replikacyjnego, typów i rodzajów kodowanych białek, ale także, a może przede wszystkim, pozwalają określić stopień jego zmienności genetycznej w trakcie rozwoju pandemii i wyodrębnienie podtypów wirusa występujących z różną częstotliwością w poszczególnych populacjach.
- Okazuje się, że takie „centra mutacyjne” są różne dla wariantów wirusa pochodzących z Azji i Europy, czy Ameryki Południowej. Istnieją doniesienia, w których wykazano powiązania pomiędzy śmiertelnością a wariantami wirusa krążącymi w danej populacji. Wyniki przeprowadzonych do chwili obecnej kilku badań poświęconych analizie ewolucji SARS-CoV-2 pozwoliły na rekonstrukcję drogi, którą wirus przebył od nietoperzy do mieszkańców miasta Wuhan i określenie głównych dróg jego dalszego rozprzestrzeniania się – ocenia prof. Wąsik.
Pionierski projekt badawczy w Polsce
Efektem badań prowadzonych przez laboratorium we współpracy z klinicystami może być ustalenie, czy dany wariant znacząco wpływa na przebieg COVID-19 oraz ustalenie algorytmu pozwalającego leczyć pacjentów szybciej i bardziej efektywnie.
- Zakres badań realizowany przez Laboratorium Genetyczne Gyncentrum jest pionierski w skali kraju. Innowacyjna i doskonale wyposażona jednostka, w której pracują najlepsi specjaliści, wyróżnia województwo śląskie na medycznej mapie Polski. Wyniki badań stanowią cenne źródło wiedzy na temat przebiegu, charakteru i dynamiki zakażeń wirusem SARS-CoV-2 na terenie Śląska. Zasilą także międzynarodowe bazy danych – podkreśla Jakub Chełstowski, marszałek województwa śląskiego.
Docelowo Naukowcy z Laboratorium Genetycznego Gyncentrum poddadzą sekwencjonowaniu 1500 próbek pochodzących od pacjentów z COVID-19. Poznanie tych sekwencji pozwoli wyciągnąć wnioski, z jakimi mutacjami mamy do czynienia, skąd dotarły na teren Śląska różne warianty wirusa, a także w jaki sposób oraz z jakimi sekwencjami się „wymieszały”. Określenie wariantów genetycznych SARS-CoV-2 dla populacji Śląska umożliwi również w dalszych etapach ocenę skuteczności dostępnych na rynku szczepionek przeciwko COVID-19 wobec danego szczepu wirusa.
Nie tylko koronawirus pod lupą badaczy
Projekt zakłada również sekwencjonowanie współwystępujących w badanym materiale około 40 innych patogenów wywołujących zakażenia układu oddechowego, w tym wirusów grypy A i B wraz z ich wariantami, ludzkich koronawirusów, adenowirusów, rinowirusów, wirusów paragrypy czy RSV.
– Zakładamy, że w okresie wiosennym pojawią się sezonowe wirusy, np. grypy, którymi mogą zakazić się pacjenci covidowi. To znaczy, że w ich organizmie, oprócz SARS-CoV-2, może być obecny w tym samym czasie inny wirus lub nawet wirusy. Prowadzone analizy dadzą nam odpowiedź na pytanie, czy i jaki wpływ na przebieg COVID-19 mają towarzyszące infekcje wirusowe, tzw. koinfekcje. Sekwencjonowanie innych wirusów, występujących w materiale pacjenta, będzie stanowić także cenną informację kliniczną dla medyków, dając im możliwość szerszego spojrzenia na toczącą się w organizmie pacjenta infekcję – podkreśla Adam Pudełko.
W żadnej z przeanalizowanych w pilotażowym badaniu próbek nie wykryto innego wirusa niż SARS-CoV-2.
Ponad 4,5 mln zł na badania
Środki na badania pochodzą m.in. z Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Śląskiego. Projekt obejmujący sekwencjonowanie wariantów wirusa SARS-CoV-2 w populacji regionu śląskiego jest częścią programu „Przeciwdziałanie rozprzestrzeniania się COVID-19 poprzez doposażenie laboratorium GYNCENTRUM Sp. z o.o. w specjalistyczny sprzęt do analizy sekwencyjnej wirusa”. Wartość dofinansowania, jakie Gyncentrum otrzymało na ten cel, to ponad 4,5 mln zł.