Covid-19 varianten: voorbij Omikron

Vaccinatiedoorbraken als successtrategie voor Sars-CoV-2

Wanneer de toename van SARS-CoV-2-infecties afneemt, moet het virus compenseren door immuunreacties te overwinnen, zegt Kobe. Als een mutatie of reeks mutaties bijvoorbeeld het vermogen van een vaccin om overdracht te voorkomen halveert, zal dit het aantal beschikbare gastheren in een populatie aanzienlijk vergroten. Kobe zegt dat het moeilijk voor te stellen is dat toekomstige toenames van infecties dezelfde batch zouden kunnen produceren.

Dit evolutionaire pad – in de richting van het omzeilen van de immuniteit en weggaan van verhoogde infectie – komt vaak voor bij gevestigde respiratoire virussen zoals griep, zegt Adam Kucharski, een sportepidemioloog aan de London School of Hygiene and Tropical Medicine. De gemakkelijkste manier voor een virus om nieuwe epidemieën te verspreiden, is door in de loop van de tijd aan immuniteit te ontsnappen. Dit is vergelijkbaar met wat we waarnemen bij seizoensgebonden coronavirussen.”

Laboratoriumexperimenten en sequentiebepaling van circulerende varianten identificeerden een mengsel van spike-eiwitmutaties die de werkzaamheid van neutraliserende antilichamen veroorzaakt door infectie en vaccinatie aantasten. Varianten met deze mutaties, zoals bèta, maakten vaccins minder effectief, maar verbraken de bescherming niet, vooral niet tegen ernstige ziekten.

In vergelijking met andere varianten heeft Omikron veel van deze mutaties. De voorlopige analyse van Bloom suggereert dat deze mutaties sommige delen van het virus mogelijk ondetecteerbaar maken door antilichamen. Maar dit zijn slechts hypothesen. Er zijn laboratoriumexperimenten en epidemiologische studies nodig om de effecten van deze mutaties volledig te begrijpen.

Vliegen immuun infectie kosten

Het ontwikkelen van mutaties die immuunresponsen zoals antilichamen omzeilen, kan echter ook evolutionaire kosten met zich meebrengen. Een mutatie die antilichamen vermijdt, kan het vermogen van het virus om gastheercellen te herkennen en eraan te binden, verminderen. Het gebied van spike-binding – het primaire doelwit voor neutraliserende antilichamen – is relatief klein, zegt Jason McClellan, een structurele bioloog aan de Universiteit van Texas in Austin. Het gebied kan niet onbeperkt worden gewijzigd om zijn hoofdtaak van binding aan de ACE2-receptoren van gastheercellen te blijven uitvoeren.

Het is ook mogelijk dat herhaalde blootstelling aan verschillende versies van Spike – door infectie met verschillende virusstammen, vaccins of beide – uiteindelijk immuniteit kan opbouwen die moeilijk te verslaan is met Sars-CoV-2. Het is onwaarschijnlijk dat mutaties die de antilichaamrespons van sommige mensen opheffen, hetzelfde doen in de hele populatie. T-cel-gemedieerde immuniteit – een ander onderdeel van de immuunrespons – lijkt beter bestand tegen veranderingen in het virusgenoom.

Bloom zegt dat dergelijke beperkingen de progressie van SARS-CoV-2 in de richting van vaccinatiedoorbraken kunnen vertragen, maar ze misschien niet voorkomen. McClellan zegt dat er al duidelijk bewijs is dat sommige mutaties van dit type antilichamen kunnen uitschakelen, maar dat ze geen grote ontwikkelingsgebreken hebben. “Het virus zal altijd delen van de hoogte kunnen muteren.”

Aangenomen wordt dat T-celimmuniteit robuuster is

Hoe SARS-CoV-2 zich ontwikkelt in termen van immuniteit, heeft ook invloed op hoe het in de toekomst endemisch wordt. Volgens Kucharski is er geen consistent basisniveau van infectie. “Veel mensen hebben een platte horizontale lijn op hun hoofd, wat niet het geval is bij endemische infecties. In plaats daarvan veroorzaakt het virus eerder epidemieën van verschillende grootte, zoals griep en de meeste andere veelvoorkomende luchtweginfecties.”

Om te kunnen voorspellen hoe deze uitbraken eruit zullen zien, bestuderen wetenschappers hoe snel een nieuwe populatie wordt blootgesteld aan infecties, zegt Kucharski, en of dit voornamelijk te wijten is aan virale evolutie, verminderde immuunrespons of de geboorte van nieuwe baby’s. Zonder immuniteit tegen het virus. “Kleine veranderingen die een specifiek deel van de bevolking ontsluiten dat eerder werd blootgesteld aan nieuwe infecties, zijn waarschijnlijk het meest waarschijnlijke evolutionaire pad”, zegt Rambaut.

Kleine veranderingen die een bepaald deel van een eerder blootgestelde populatie vatbaar maken voor herinfectie, zijn misschien wel het meest waarschijnlijke evolutionaire pad.
(Andrew Rambaut, Evolutionsbiologe)

De meest optimistische – maar meest waarschijnlijke – toekomst voor Sars-CoV-2 zal zijn om het pad van de mazelen te volgen. Infectie of vaccinatie biedt levenslange bescherming en het virus komt het meest voor bij pasgeborenen. “Zelfs een virus als de mazelen, dat niet kan evolueren om de immuniteit te omzeilen, bestaat nog steeds”, zegt Bloom.

Er is meer mogelijkheid, maar nog steeds relatief hoop, parallel met Sars-CoV-2, een pathogeen dat respiratoir syncytieel virus (RSV) wordt genoemd. De meeste mensen worden in de eerste twee jaar van hun leven besmet. RSV is een belangrijke oorzaak van ziekenhuisopname bij kinderen, maar de meeste gevallen bij kinderen zijn mild. Lage immuniteit en virale evolutie betekenen dat nieuwe stammen van RSV zich elk jaar over de planeet verspreiden, in grote aantallen volwassenen infecteren maar milde symptomen veroorzaken dankzij blootstelling aan kinderen. Als SARS-CoV-2 dit pad volgt – ondersteund door vaccins die krachtige bescherming bieden tegen gevaarlijke ziekten – “zal het in wezen een kindervirus worden”, zegt Rambaut.

De griep presenteert een ander scenario – eigenlijk twee. Influenza A-virus, dat jaarlijks verantwoordelijk is voor epidemieën van seizoensgriep in de wereld, wordt gekenmerkt door de snelle ontwikkeling en verspreiding van nieuwe varianten die de immuniteit die door eerdere stammen is veroorzaakt, kunnen omzeilen. Het resultaat zijn seizoensgebonden epidemieën, voornamelijk veroorzaakt door de verspreiding ervan onder volwassenen, die nog steeds ernstige symptomen kunnen ontwikkelen. Griepvaccins verminderen de ernst van de ziekte en vertragen de overdracht, maar de snelle ontwikkeling van influenza A betekent dat vaccins niet altijd goed compatibel zijn met circulerende stammen.

Als het SARS-CoV-2-virus echter evolueert om de immuniteit langzamer te ontwijken, kan het lijken op influenza B. De tragere veranderingssnelheid van dit virus in vergelijking met influenza A betekent dat het grotendeels wordt overgedragen via infectie bij kinderen, die minder immuun zijn dan volwassenen.

Hoe vaak moeten vaccins worden aangepast?

Hoe snel het SARS-CoV-2-virus zich ontwikkelt als reactie op het immuunsysteem, zal ook bepalen of en hoe vaak de vaccins moeten worden bijgewerkt. in een Voorgepubliceerd september 2021 Bedford en zijn team hebben bewijs gevonden dat SARS-CoV-2 veel sneller evolueert dan seizoensgebonden coronavirussen en zelfs sneller dan influenza A, die de belangrijkste circulerende vorm H3N2 wordt genoemd. Bedford is van mening dat de verandering in het SARS-CoV-2-virus in de loop van de tijd zal vertragen. “Maar ik weet niet of het zal zijn zoals H3N2, waar je het vaccin elk jaar of twee moet bijwerken, of dat het iets ergers zal zijn”, zegt hij.

En terwijl andere respiratoire virussen, waaronder seizoensgebonden coronavirussen zoals 229E, verschillende potentiële toekomsten voor Sars-CoV-2 bieden, zou het virus volgens Rambaut en anderen een heel andere richting kunnen uitgaan. De massale verspreiding van de deltavariant en de opkomst van Omikron – aangewakkerd door de ongelijke verdeling van vaccins naar lage-inkomenslanden en minimale controlemaatregelen in sommige rijke landen zoals de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk – bieden een vruchtbare voedingsbodem voor verdere plotselinge sprongen in de evolutie van SARS-CoV-2.

Er kunnen meerdere richtingen zijn waarin het virus zich kan ontwikkelen – en het virus is nog niet gestabiliseerd
(Andrew Rambaut, Evolutionsbiologe)

Een document dat in juli werd vrijgegeven door een wetenschappelijke adviesgroep van de Britse regering, ging bijvoorbeeld in op de mogelijkheid dat SARS-CoV-2 ernstiger zou kunnen worden door recombinatie met andere coronavirussen of het omzeilen van bestaande vaccins. Voortdurende circulatie in de tanks van dieren zoals nertsen of witstaartherten brengt een groter potentieel voor plotselinge veranderingen met zich mee.

De toekomst van SARS-CoV-2 blijft mogelijk in handen van de mensen. Als zoveel mogelijk mensen worden gevaccineerd terwijl vaccins nog steeds zeer effectief zijn, kan worden voorkomen dat het virus de veranderingen veroorzaakt die tot een nieuwe golf leiden. “Er kunnen veel richtingen zijn waarin het virus zich zou kunnen ontwikkelen, en het virus is nog niet gestabiliseerd”, zegt Rambaut.