در گزارش اخیر منتشر شده در ویروس شناسی*، یک انجمن گفتگو برای تجزیه و تحلیل ژنوم ویروس، محققان مکانیسم هایی را خلاصه کردند که از طریق آن رده های فرعی جدید Omicron سندرم حاد تنفسی کرونا 2 (SARS-CoV-2) در حال تکامل هستند.
زمینه
با گذشت زمان، SARS-CoV-2 یک ویژگی تکاملی منحصر به فرد به نام نمک را نشان داد – توانایی تولید انواعی که با طول شاخه‌های فیلوژنتیکی طولانی و بدون واسطه‌های ژنتیکی مشخص می‌شوند. این زیرمجموعه‌های جدید Omicron شبیه سویه‌های قدیمی‌تر از SARS-CoV-2 معاصر مانند سویه‌های نوروویروس هستند، اما برخلاف سایر ویروس‌های تنفسی رایج.
یافته های مطالعه
جامعه پژوهشی این نوع تکامل را به عنوان پیامد ظهور مجدد ویروس هایی که در طول عفونت های مزمن طولانی مدت تکامل یافته اند، فرض کردند. طولانی‌مدت عفونت مزمن SARS-CoV-2 و یک گلوگاه احتمالی انتقال به این گونه‌ها اجازه داد تا جهش‌ها را به سرعت جمع کنند. بیشتر انواع نگران کننده SARS-CoV-2 (VOCs) (به عنوان مثال، آلفا، بتا، گاما، و Omicron) که از اجداد اولیه آن تکامل یافته اند، انواع نمکی “نسل اول” هستند.
در مورد SARS-CoV-2، این الگوی تکاملی در سال 2022 ادامه یافت و باعث پیدایش نسل دوم انواع نمک‌سازی شد که همگی زیرمجموعه‌های Omicron هستند. به عنوان مثال، مشتقات BA.2، BA.2.75، BA.2.3.20، BJ.1، BS.1، BA.2.83، BA.2.10.4، BP.1، و DD.1. عمدتاً، اینها در نتیجه یک رویداد بذر در پایان سال 2021 یا آغاز سال 2022 تکامل یافته اند.
این زیرمتغیرهای Omicron دارای جهش‌های غیر مترادف متعددی هستند که درون دامنه اتصال گیرنده (RBD) و دامنه N ترمینال (NTD) گلیکوپروتئین SARS-CoV-2 (S) قرار دارند. تا کنون، BA.2.75 گسترده ترین بوده است، اگرچه BA.2.3.20 نیز در چند ماه گذشته رشد قابل ملاحظه ای را نشان داده است.
SARS-CoV-2، مانند همه کروناویروس‌ها، به شدت به نوترکیبی بین دودمان حساس است. در نتیجه، تا نوامبر سال 2022، محققان 54 نوترکیب بین دودمانی SARS-CoV-2 را که توسط Pango تعیین شده بود، شناسایی کردند که همگی با پیشوند X نشان داده شده بودند. قابل ذکر است، این نوترکیب‌ها بین گونه‌های واگرا معمولاً چندین جهش سودمند را از هر دو والدین به دست می‌آورند. با این حال، آنها تنها زمانی که در مسیر کاهش شدید قرار داشتند، در حالی که نوع بعدی هنوز در حال تکامل بود، از دودمان والدین خود پیشی گرفتند.
تا کنون، XBB، احتمالاً یک نوترکیب بین BJ.1 و مشتق BA.2.75، BM.1.1.1، مشهورترین نوترکیب بین دودمان است. بخش‌های 5′ و 3′ ژنوم خود را به ترتیب از اولی و دومی، تنها با یک نقطه شکست در S RBD به ارث برده است. نقطه شکست منفرد S آن به XBB اجازه می‌دهد تا قوی‌ترین جهش‌های آنتی ژنی RBD را داشته باشد، و آن را نسبتاً دورتر (آنتی ژن) از هر گونه قبلی می‌سازد. XBD و XBF دو دودمان نوترکیب معاصر معروف دیگر هستند که نوترکیبی بین زیردین‌های Omicron BA.5 و BA.2.75 هستند.
نوترکیب های پیچیده، مانند XAY، XBA، XWA و XBC، به دلیل رویدادهای نوترکیب بین دودمان های غیر هم گردشی، مانند Delta و BA.2 به وجود آمده اند. بر خلاف نوترکیب های ساده، آنها حاوی سه تا هشت نقطه شکست و تعداد بیشتری جهش خصوصی هستند. آنها این جهش ها را از هیچ یک از دودمان والدین به دست نیاورده اند. قابل توجه است که XAY و XBA نوترکیب‌های پیچیده‌ای هستند که بخش‌هایی از ژنوم و حتی جهش‌های خصوصی خود را به اشتراک می‌گذارند، که نشان می‌دهد احتمالاً از سویه‌های والدین مشابهی به وجود آمده‌اند.
محققان بر این باورند که نوترکیب‌های پیچیده نیز احتمالاً از عفونت‌های مزمن در افرادی که برای اولین بار به بیماری کروناویروس 2019 (COVID-19) از دلتا و بعداً عفونت مجدد مجدد از BA.2 مبتلا شده‌اند، به وجود آمده‌اند. اگرچه XBC و XAY در حال حاضر گسترده‌تر به نظر می‌رسند، هر دو این دودمان دارای جهش‌های آنتی ژنی RBD کمتری نسبت به دودمان BQ.1.1 یا XBB در گردش و رشد سریع بودند. بنابراین، بعید است که در دراز مدت پایدار بماند.
تأثیر رانش آنتی ژنی و جهش های همگرا در SARS-CoV-2
BA.5 جهش های آنتی ژنی قوی را به طور متوالی انباشته کرد، برخلاف BA.2، نوع نمکی مشتق شده از Omicron قبلی، که این جهش ها را در یک مرحله به دست آورد تا در اواسط سال 2022 در سطح جهانی جایگزین دومی شود. یکی دیگر از دودمان به سرعت در حال رشد BQ.1.1، مشتق BQ.1، حاوی سه جهش آنتی ژنی بیشتر در S RBD آن بود. نمونه های دیگر عبارتند از BA.2.75.2، که همچنین چندین جهش آنتی ژنی RBD نسبت به BA.2.75 والدین داشت. به طور کلی، این الگوی تکاملی رانش مانند شبیه رانش آنتی ژنی متوالی در ویروس های آنفلوانزای فصلی است.
انواع نمک، رانش و نوترکیب SARS-CoV-2 نیز تکامل همگرای خارق‌العاده‌ای دارند، به ویژه در سایت‌های RBD آنتی ژنی. آنها جایگزین هایی مانند R346X، K444X، و برگشت هایی مانند F490X و R493Q را نشان دادند. علاوه بر این، آنها چندین حذف در ناحیه NTD ~144 داشتند که در چندین شاخه فیلوژنتیک ظاهر شدند. با این حال، مشخص نیست که آیا چنین جهش‌هایی به طور مداوم در طول زمان در مکان‌های کمتر غالب تجمع می‌یابند یا به دلیل اثرات نامطلوب آنها بر تناسب ویروس، سرعت آنها کاهش می‌یابد.
نتیجه گیری
در حال حاضر، BQ.1.1، XBB، و CH.1.1 احتمالاً سریع‌ترین گونه‌های SARS-CoV-2 در سطح جهان هستند که سریع‌ترین رشد را دارند و ممکن است امواج جدید COVID-19 را در ماه‌های آینده با هم یا به صورت جداگانه ایجاد کنند. با این حال، این امکان وجود دارد که تا زمانی که یک نوع SARS-CoV-2 مناسب‌تر ظاهر نشود، همه اینها ممکن است به صورت گذرا در گردش باشند. علی‌رغم اشتراک‌گذاری ویژگی‌های ویروسی، اپیدمیولوژیک و بالینی با دودمان والدین خود، همه این دودمان‌ها از دودمان قبلی Omicron دورتر هستند، هم از نظر ژنتیکی و هم از نظر آنتی ژنی.
یکی دیگر از “رویدادهای مشابه Omicron” تنها ممکن است باعث ایجاد یک نوع جدید با آنتی ژنی متعامد از این دودمان های در حال گردش شود. اگرچه مشخص نیست که چقدر احتمال دارد، اگر این اتفاق بیفتد، خوب است که استراتژی هایی برای مبارزه با آن داشته باشیم. با این حال، تهدید کننده ترین آن ظهور یک نوع نمک از Delta VOC خواهد بود. از آنجایی که نمونه برداری از توالی های دلتا از طریق روش های توالی یابی ژنوم در سطح جهانی ادامه می یابد، که اکثر آنها دارای جهش های خصوصی متعدد هستند، خطر وجود مخزن بالقوه قابل توجهی از دلتا واقعی است.
برای نتیجه گیری، محققان بر نیاز مداوم به نظارت و تجزیه و تحلیل ژنومی SARS-CoV-2 به طور عادلانه در مقیاس جهانی تأکید کردند. در حال حاضر، یا وجود ندارد یا ناسازگار است. سیاستگذاران ممکن است سایر اقدامات مداخله ای همه گیر را خاتمه دهند، اما SARS-CoV-2 با استفاده از مکانیسم های غیرقابل پیش بینی به تکامل خود ادامه می دهد. چنین اقدامات نظارتی پاسخ سریع به انواع در حال ظهور SARS-CoV-2 را تضمین می کند.
*تذکر مهم
Virological یک انجمن گفتگو برای تجزیه و تحلیل و تفسیر تکامل مولکولی ویروس و اپیدمیولوژی است. گزارش‌ها توسط همتایان بررسی نمی‌شوند و بنابراین، نباید به‌عنوان نتیجه‌گیری، راهنمای عمل بالینی/رفتار مرتبط با سلامتی در نظر گرفته شوند یا به عنوان اطلاعات ثابت تلقی شوند.