การกลายพันธุ์เกิดขึ้นได้อย่างไร คุ้มค่าที่จะรอ coronavirus สายพันธุ์ใหม่หรือไม่?

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

ในเดือนตุลาคมปีที่แล้ว ที่ไหนสักแห่งในอินเดีย บุคคลที่อาจมีภูมิคุ้มกันบกพร่องล้มป่วยด้วยโรคโควิด-19 กรณีของเขาอาจไม่รุนแรงนัก แต่เนื่องจากร่างกายของเขาไม่สามารถกำจัด coronavirus ได้เอง เขาจึงอ้อยอิ่งและทวีคูณ เมื่อไวรัสทำซ้ำและย้ายจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง สารพันธุกรรมชิ้นเล็กๆ ก็คัดลอกตัวเองอย่างไม่ถูกต้อง ด้วยไวรัสที่ถูกดัดแปลงนี้ ทำให้เขาติดเชื้อคนรอบข้าง

นี่เป็นวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า สายพันธุ์เดลต้าของ coronavirus เกิดขึ้น ซึ่งสร้างความเสียหายไปทั่วโลกและคร่าชีวิตผู้คนจำนวนมากทุกวัน ในช่วงการระบาดใหญ่ของ COVID-19 มีการระบุสายพันธุ์ของไวรัสนี้แล้วหลายพันสายพันธุ์ โดยสี่สายพันธุ์ถือว่า "น่ากังวล" - อัลฟ่า เบต้า แกมมา และเดลต้า

อันตรายที่สุดคือเดลต้า ตามรายงานบางฉบับระบุว่ามีการติดเชื้อมากกว่าไวรัสโคโรน่าดั้งเดิมประมาณ 97% ซึ่งปรากฏในปี 2019 ในอู่ฮั่น แต่มีสายพันธุ์ที่อันตรายกว่าเดลต้าหรือไม่? การทำความเข้าใจว่าการกลายพันธุ์เกิดขึ้นได้อย่างไรจะช่วยตอบคำถามได้

Coronaviruses มีความอ่อนไหวต่อการกลายพันธุ์มากกว่าไวรัสอื่น ๆ

เหตุการณ์ที่พลิกผันเช่นในอินเดียไม่น่าแปลกใจสำหรับนักจุลชีววิทยา แน่นอน พวกเขาไม่สามารถคาดเดาได้ว่าจะเกิดไวรัสที่ร้ายแรงกว่านี้ที่ไหนและเมื่อใด และจะเกิดขึ้นหรือไม่ แต่ยอมรับถึงความเป็นไปได้ของการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตราย เบธานี มัวร์ หัวหน้าภาควิชาจุลชีววิทยาและภูมิคุ้มกันวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกน กล่าวว่า ทุกครั้งที่ไวรัสเข้าสู่เซลล์ มันจะทำซ้ำจีโนมของมันเพื่อแพร่กระจายไปยังเซลล์อื่น

นอกจากนี้ ไวรัสโคโรน่าคัดลอกจีโนมของพวกมันอย่างไม่ระมัดระวังมากกว่ามนุษย์ สัตว์ หรือแม้แต่เชื้อโรคอื่นๆ นั่นคือในกระบวนการคัดลอกรหัสพันธุกรรมของพวกเขาเอง พวกเขามักจะทำผิดพลาดซึ่งนำไปสู่การกลายพันธุ์ แม้ว่าจะมีไวรัสที่กลายพันธุ์บ่อยกว่าไวรัสโคโรนา เช่น ไข้หวัดใหญ่ นี่เป็นเพราะว่า RNA ของ coronaviruses มีเอ็นไซม์พิสูจน์อักษรซึ่งมีหน้าที่ตรวจสอบสำเนาซ้ำ ดังนั้นบ่อยครั้งที่มันเข้าสู่บุคคลในลักษณะนี้มันมาจากเขา

อย่างไรก็ตาม ตามที่นักระบาดวิทยากล่าวว่า เพื่อที่จะก่อให้เกิดความเสียหายต่อโลกที่ไม่สามารถแก้ไขได้ สำเนาที่คัดลอกไม่ถูกต้องจำนวนมากจึงไม่จำเป็น ไวรัสที่แพร่โดยละอองในอากาศ เช่น ระหว่างการสนทนา แพร่กระจายได้เร็วกว่าไวรัสติดต่อทางเพศสัมพันธ์ ทางเลือด หรือแม้แต่ทางสัมผัส นอกจากนี้ ไวรัสดังกล่าวยังมีอันตรายอีกประการหนึ่ง - ผู้ติดเชื้อสามารถแพร่เชื้อได้ และแม้กระทั่งเวอร์ชันที่กลายพันธุ์ของมัน แม้กระทั่งก่อนที่เขาจะรู้เรื่องการติดเชื้อของเขา

การกลายพันธุ์ของ coronavirus แต่ละครั้งมีอันตรายน้อยกว่าวิวัฒนาการมาบรรจบกัน

การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่ฆ่าไวรัสด้วยตัวเองหรือตายเนื่องจากไม่มีการแพร่กระจาย นั่นคือพาหะส่งต่อไปยังคนจำนวนน้อยที่แยกและป้องกันไม่ให้ไวรัสแพร่กระจายต่อไป แต่เมื่อเกิดการกลายพันธุ์จำนวนมากขึ้น บางคนบังเอิญสามารถ "หลบหนี" จากกลุ่มพาหะที่จำกัดได้ เช่น หากผู้ติดเชื้อไปสถานที่แออัดหรืองานที่มีผู้เข้าร่วมจำนวนมาก

อย่างไรก็ตาม ตามที่วอห์น คูเปอร์ ศาสตราจารย์ด้านจุลชีววิทยาและอณูพันธุศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ไม่กลัวการกลายพันธุ์ของไวรัสตัวใดตัวหนึ่ง แต่การเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันซึ่งเกิดขึ้นในตัวแปรอิสระจำนวนมาก การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวทำให้ไวรัสสมบูรณ์แบบมากขึ้นในแง่ของวิวัฒนาการปรากฏการณ์นี้เรียกว่าวิวัฒนาการมาบรรจบกัน

ตัวอย่างเช่น ในทุกสายพันธุ์ที่กล่าวถึงข้างต้น การกลายพันธุ์เกิดขึ้นในส่วนหนึ่งของโปรตีนสไปค์ (สไปค์โปรตีน) ส่วนที่ยื่นออกมาเหล่านี้ช่วยให้ไวรัสติดเชื้อในเซลล์ของมนุษย์ ดังนั้น จากการกลายพันธุ์ของ D614G กรดอะมิโนชนิดหนึ่ง (เรียกว่ากรดแอสปาร์ติก) จึงถูกแทนที่ด้วยไกลซีน ซึ่งทำให้ไวรัสแพร่เชื้อได้มากขึ้น

การกลายพันธุ์ทั่วไปอีกอย่างหนึ่งที่เรียกว่า L452R เปลี่ยนกรดอะมิโนลิวซีนเป็นอาร์จินีนอีกครั้งในโปรตีนสไปค์ เมื่อพิจารณาว่าการกลายพันธุ์ของ L452 ถูกสังเกตพบในสำเนาพันธุ์มากกว่าหนึ่งโหล จึงสามารถสรุปได้ว่าการกลายพันธุ์ดังกล่าวให้ข้อได้เปรียบที่สำคัญต่อ coronavirus สมมติฐานนี้เพิ่งได้รับการยืนยันโดยนักวิจัยหลังจากจัดลำดับตัวอย่างไวรัสหลายร้อยตัวอย่าง ยิ่งกว่านั้นตามที่นักวิทยาศาสตร์แนะนำ L452R ช่วยให้ไวรัสแพร่เชื้อให้กับคนที่มีภูมิคุ้มกันจาก coronavirus

เนื่องจากโปรตีนขัดขวางมีความสำคัญต่อการพัฒนาวัคซีนและการรักษา นักวิทยาศาสตร์จึงได้ทำการวิจัยเพื่อศึกษาการกลายพันธุ์ในปริมาณมากที่สุด แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าการศึกษาการกลายพันธุ์ในโปรตีนขัดขวางเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอต่อการทำความเข้าใจไวรัส โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความคิดเห็นนี้แบ่งปันโดย Nash Rochman ผู้เชี่ยวชาญด้านไวรัสวิทยาวิวัฒนาการ

Rohman เป็นผู้เขียนร่วมของบทความล่าสุดซึ่งระบุว่าแม้ว่าโปรตีนขัดขวางจะเป็นองค์ประกอบสำคัญของไวรัส แต่ก็มีส่วนอื่นที่สำคัญไม่แพ้กันซึ่งเรียกว่าโปรตีนนิวคลีโอแคปซิด เป็นสารเคลือบที่ล้อมรอบจีโนมอาร์เอ็นเอของไวรัส ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าทั้งสองส่วนนี้สามารถทำงานร่วมกันได้ กล่าวคือ ตัวแปรที่มีการกลายพันธุ์ในโปรตีนสไปค์โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในโปรตีนนิวคลีโอแคปซิดอาจทำงานค่อนข้างแตกต่างไปจากตัวแปรอื่นที่มีการกลายพันธุ์ในโปรตีนทั้งสอง

กลุ่มของการกลายพันธุ์ที่ทำงานพร้อมกันเรียกว่า epistasis การจำลองโดย Rohman และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์กลุ่มเล็กๆ ที่จุดต่างๆ กันสามารถช่วยให้ไวรัสหนีจากแอนติบอดี้และทำให้วัคซีนมีประสิทธิภาพน้อยลง

ภัยคุกคามจากการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายของ coronavirus จะยังคงอยู่จนกว่าจะสิ้นสุดการแพร่ระบาด

ความกังวลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของนักวิทยาศาสตร์คือความจริงที่ว่าการกลายพันธุ์เกิดขึ้นใหม่ซึ่งดื้อต่อการฉีดวัคซีน วัคซีนทั้งหมดกำลังแสดงประสิทธิผล อย่างไรก็ตาม สายพันธุ์ Mu ล่าสุดได้พิสูจน์แล้วว่ามีความทนทานต่อพวกมันมากกว่าสายพันธุ์ก่อนหน้าทั้งหมด รวมทั้งตัวแปรเดลต้า

เนื่องจากประชากรส่วนน้อยของโลกยังคงได้รับการฉีดวัคซีน ไวรัสจึงไม่จำเป็นต้องมีการกลายพันธุ์ที่สามารถเอาชนะระบบภูมิคุ้มกันได้อย่างสมบูรณ์ ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าไวรัสจะหาวิธีใหม่และดีกว่าในการแพร่เชื้อให้กับผู้คนหลายพันล้านคนที่ยังไม่มีภูมิคุ้มกัน

อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครรู้ว่าการกลายพันธุ์ที่รออยู่ข้างหน้าคืออะไร และความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้มากน้อยเพียงใด ด้วยระยะฟักตัวที่ยาวนาน ไวรัสที่มีการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายสามารถอยู่รอดและกระจายไปทั่วโลก แม้ว่าจะมาจากพื้นที่ที่มีประชากรเบาบางก็ตาม

เมื่อเข้าใจถึงปัญหาของการกลายพันธุ์ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจสิ่งหนึ่ง - เกิดขึ้นเมื่อมีการจำลองแบบของไวรัส การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นในปีนี้ในหลายประเทศเป็นสาเหตุที่ทำให้การระบาดใหญ่ยังไม่อยู่ภายใต้การควบคุม กล่าวคือ ยิ่งเกิดการระบาดใหญ่ ยิ่งเกิดการกลายพันธุ์มากขึ้น ซึ่งจะทำให้ไวรัสแพร่ระบาดมากขึ้น ดังนั้น วิธีที่ดีที่สุดในการป้องกันการเกิดขึ้นของสายพันธุ์ที่อันตรายกว่าในอนาคตคือการจำกัดจำนวนการจำลองแบบ ในขณะนี้การฉีดวัคซีนช่วยในเรื่องนี้รวมถึงการปฏิบัติตามมาตรการป้องกัน