Dacă în cazul SARS lanțul de transmitere era ușor de identificat, în cazul virusului SARS-CoV-2 lucrurile sunt diferite. Ce face lanțul de transmitere a noului coronavirus neclar?
Dintre cele patru familii de coronavirusuri, respectiv alfa‐, beta-, gamma- și delta-coronavirusuri, primele două infectează mamiferele sălbatice (civeta de palmier, maimuţe, pisica, dihorul, hamsterul, câinele enot şi, în special, liliecii), în timp ce ultimele două au fost izolate de la porc și păsări. Atât SARS-CoV, cât și SARS-CoV-2 umane sunt beta-coronavirusuri care au ca rezervor animal liliecii iar, printr-o gazdă intermediară animală, au fost transmise la om. Adaptarea acestor virusuri zoonotice (care infectează animalele) la gazda umană este rezultatul acumulării mutațiilor și al recombinărilor genetice. Nu aș spune că lanțul de transmitere a SARS-CoV-2 este neclar, ci mai degrabă încă neelucidat. Astfel de cercetări necesită timp și resurse materiale. Nici în cazul SARS-CoV, care a fost izolat de la om în 2002, nu au fost ușor de reconstituit verigile lanțului de transmitere la om. De altfel, pe website-ul Organizației Mondiale a Sănătății este menționat că rezervorul animal de SARS-CoV nu se cunoaște cu certitudine (1).
Așadar, pe măsură ce vor progresa cercetările, lanțul de transmitere a noului coronavirus va fi probabil cunoscut. Datele obținute până în prezent evidenţiază un grad înalt de omologie (96-98%) a SARS-CoV-2 cu un coronavirus izolat de la lilieci, şi de 99% cu genomul unui coronavirus izolat de la pangolin, un mamifer intens comercializat în China pentru solzii tegumentari, care a fost propus ca o posibilă gazdă intermediară a virusului pandemic.
În momentul de față au fost înregistrate cazuri de infectare pe fiecare continent, cu excepția Antarcticii. Unii experți susțin că noul coronavirus nu va putea fi complet eliminat. Susțineți o poziție similară?
Da, susțin această poziție, este vorba de virusuri zoonotice, care infectează o gamă largă de animale sălbatice și domestice. Să luăm de exemplu virusul rabic, care produce rabia sau turbarea. Turbarea este răspândită la vulpe, veveriţă, liliac, de unde este transmisă la câine, iar de la câine, la om. Vaccinul antirabic a fost printre primele vaccinuri dezvoltate (în 1885, de marele savant Louis Pasteur). Chiar dacă incidenţa bolii a scăzut după imunizarea câinilor prin vaccinare, virusul nu se poate elimina complet din populaţiile de animale sălbatice, astfel că la ora actuală încă mai există cazuri de turbare. Astfel de virusuri nu pot fi total eliminate sau eradicate, însă cu siguranță numărul cazurilor de infecții simptomatice poate fi limitat și controlat până la un nivel la care nu mai reprezintă o problemă de sănătate publică.
Ce face un sistem imunitar mai performant decât altul? Poluarea poate afecta sistemul nostru imunitar?
Aș înlocui cuvântul „performant” cu „echilibrat” sau „eficient”. Pentru iniţierea procesului infecţios, agentul patogen trebuie să pătrundă în organism pe o cale adecvată (în cazul virusului SARS-CoV-2 pe cale respiratorie), iar organismul să fie receptiv (să permită multiplicarea agentului infecţios). În concepţia modernă, ecologică, agentul infecţios este forţa motrice a procesului infecţios, însă reactivitatea imunitară a organismului condiţionează intensitatea, extinderea, severitatea şi însăşi posibilitatea apariţiei procesului infecţios. Așa se face că SARS-CoV-2 poate produce la unii indivizi infecţii asimptomatice (care pot fi diagnosticate doar prin teste de laborator care evidențiază prezența agentului infecțios sau a anticorpilor specifici), în timp ce la alți indivizi infecția este însoțită de manifestări clinice, uneori foarte severe, consecinţe ale leziunilor produse atât de agentul infecţios, cât și de răspunsul exagerat al gazdei la prezența agentului infecțios.
Termenul de imunitate care se referea în Roma antică la persoanele scutite de impozite către stat, a fost preluat în imunologie pentru a desemna persoanele protejate de efectele negative ale infecţiei cu agenţi patogeni, faţă de care sistemul imunitar se activează şi, în consecință, îi îndepărtează din organism. Astfel, funcţia imunitară este esenţială pentru supravieţuirea organismului uman sau animal, supus în permanență agresiunii agenţilor infecţioşi, iar disfuncţia severă a funcţiei imunitare este incompatibilă cu viaţa. S-a demonstrat, însă, că activarea funcţiei imunitare nu este întotdeauna benefică pentru organism, ci, uneori, răspunsul imun exagerat sau neadecvat poate determina manifestări patologice (de exemplu inflamația cronică, stările de hipersensibilitate, maladiile autoimune, respingerea grefelor etc.).
Este și cazul formelor de infecție severă sau critică cu SARS-CoV-2, însoțite de un răspuns inflamator exagerat, cu declanșarea unei așa numite furtuni citokinice, ce amplifică afluxul masiv de celule imunitare nespecifice, neutrofile şi macrofage, în țesutul pulmonar, care este astfel compromis, conducând la instalarea insuficienţei respiratorii.
Revenind la întrebare, cauzele care determină ca un sistem imunitar să fie mai eficient decât altul sunt multiple și țin atât de organism, cât și de mediul/modul de viață. Enumerăm doar câteva dintre acestea: predispoziție genetică, vârstă, status hormonal, boli (diabet, obezitate, infecții, maladii autoimune, imunodeficiențe, boală inflamatorie cronică, cancer), intervenții chirurgicale, tratamente cu antibiotice de spectru larg sau medicație imunosupresoare, stres, dietă, fumat, alcoolism etc.
Evoluția clinică a pacienților infectați cu SARS-CoV-2 variază foarte mult, în funcţie de cantitatea de virus care provoacă infecţia, de reactivitatea imunitară, dar şi de particularităţile genetice individuale. Dacă în fazele inițiale ale infecției, înainte de instalarea simptomelor clinice severe, stimularea unui răspuns imun antiviral eficient care să elimine virusul este de dorit, după apariția leziunilor pulmonare, este necesară supresia răspunsului inflamator (2).
Referitor la a doua parte a întrebării, cu siguranță da, poluarea are numeroase efecte negative asupra organismelor vii în general, indiferent că vorbim de microorganisme, plante, animale sau om, și inclusiv asupra funcționării sistemului imunitar. Poluarea aerului stimulează apariția unui răspuns imun mediat de limfocitele T helper 2 (Th2) sau T helper 17 (Th17), care sunt implicate în alergii și astm (expunerea la medii poluate conduce la exacerbarea astmului și a bolii pulmonare obstructive cronice, BPOC). Un răspuns de tip Th17 a fost evidențiat și la pacienții cu forme severe de boală COVID-19. Inhalarea agenților poluanți afectează mecanismele de apărare de la nivelul mucoasei respiratorii – crescând sensibilitatea la infecții de tract respirator –, dar și sistemul imunitar al nou-născutului și echilibrul tractului gastro-intestinal (3). Poluarea aerului poate conduce la dereglarea răspunsului imun antiviral și la stimularea imunității înnăscute, cu declanșarea unui răspuns pro-inflamator exagerat (4).
Care ar fi cele mai eficiente metode de scădere a șansei infectării și transmiterii?
Prima recomandare este ca toată lumea să respecte recomandările privind distanțarea socială, adresate pe toate canalele de informare de către cei care se află în prima linie de luptă cu această provocare pentru sănătatea publică.
Virusul se transmite prin aerosoli, iar transmiterea interumană este favorizată de expunerea prelungită la densităţi ridicate de aerosoli, în spații închise. Pe această cale, omul bolnav sau infectat răspândeşte în jur o pulbere fină de aerosoli constituiţi din picături microscopice de secreţii încărcate cu zeci sau sute de mii de particule infecțioase. Aceste particule infecțioase nu rezistă foarte mult în mediul extern în absența unei celule animale vii, în care să se multiplice (coronavirusurile sunt sensibile la radiații UV și la căldură, eter, alcool 75%, dezinfectanți pe bază de clor, acid peroxiacetic și cloroform) însă, dacă aerosolii eliminați de o persoană infectată ajung instantaneu pe mucoasele tractului respirator ale altor persoane, acestea se pot infecta foarte rapid. Cauza este faptul că spiculele S din peplosul viral al SARS-CoV-2 interacționează foarte eficient, comparativ cu cele ale SARS-CoV, cu receptorii de pe suprafața celulelor tractului respirator. Astfel se explică rata de transmitere a infecției mult mai mare a SARS-CoV-2, în comparație cu celelalte două beta-coronavirusuri cu potențial epidemic, SARS-CoV și MERS. De asemenea, atingerea mucoasei nazale sau conjunctivale cu mâna infectată poate transmite virusul. De aceea trebuie respectate cu maximă seriozitate măsurile de izolare și evitat contactul direct.
Să nu uităm că nu doar persoanele bolnave, ci și persoanele clinic sănătoase sau cele care au trecut prin boală pot elimina virusul. Starea de purtător ridică probleme dificile din punct de vedere epidemiologic, deoarece purtătorii asimptomatici reprezintă rezervoare de infecţie greu de depistat, mai ales în condițiile în care perioada de incubație a bolii poate varia de 1 la 24 de zile. La persoanele vulnerabile (patologie de fond, imunosupresie, vârstă înaintată), perioada de incubare este scurtă.
Cât de îngrijorătoare sunt mutațiile pe care le suferă virusul COVID-19? Ar putea aceste mutații să afecteze eficacitatea tratamentelor dezvoltate în momentul de față de către specialiști?
Similar altor coronavirusuri, SARS-CoV-2 suferă mutații care conduc la modificarea secvenței spiculelor peplosului viral și la apariția unor noi variante antigenice (5) sau la modificarea secvenței unei enzime foarte importante pentru multiplicarea virală (ARN-polimeraza) (6). Variații mai ample rezultă în urma evenimentelor de recombinare, care presupun infecţia simultană a unei celule sensibile cu două tulpini diferite de virus.
Studiile realizate până în prezent sugerează că unele dintre aceste mutații, cum sunt cele ale genei pentru ARN-polimerază, pot interfera cu medicamentele antivirale care au drept țintă această enzimă, în timp ce mutațiile în genele codificatoare ale spiculilor virali, cu eficacitatea răspunsului imun al gazdei. Cercetătorii consideră, însă, că rata mutațiilor acestui virus este destul de mică pentru a compromite eficiența unui potențial vaccin. Studiul variabilității genomice a SARS-CoV-2 va aduce contribuții esențiale la stabilirea originii virusului, a filogeniei (gradul de înrudire) tulpinilor virale circulante în diferite regiuni ale globului, elucidarea mecanismelor patogenezei virale, dezvoltarea de noi medicamente, detectarea tulpinilor rezistente la medicamente antivirale.
Este strategia dezvoltării imunității de grup la nivelul populației un răspuns la pandemia de coronavirus COVID-19?
Experiența SARS arată că anticorpii specifici persistă cca 2-3 ani după infecție, iar cercetătorii se așteaptă la un profil imunologic similar și în cazul SARS-CoV-2. S-a arătat de asemenea, că anticorpii specifici față de domeniul de legare al spiculului S la receptorul celular blochează capacitatea virusului de a fuziona cu membrana celulei gazdă și de a iniția procesul infecțios. Așadar este foarte probabil ca imunizarea naturală a populației să ducă la limitarea pandemiei.
Există ipoteza conform căreia creșterea temperaturilor va ajuta la diminuarea răspândirii pandemiei. Există motive întemeiate să credem că noul coronavirus este un virus sezonier?
Legat de caracterul sezonier, este interesant faptul că, din cele șase coronavirusuri umane cunoscute înainte de emergența SARS-CoV-2, cele patru care produc infecții ușoare (229E, HKU1, NL63, OC43) sunt clar sezoniere, în timp ce două tulpini foarte virulente au un comportament imprevizibil: SARS a dispărut după pandemia din 2002-2003, iar MERS produce permanent un număr mic de cazuri de infecție). Așadar, răspunsul la prima parte a întrebării este NU.
Referitor la efectul temperaturii asupra transmiterii virusului, studiile realizate până în prezent sugerează că un climat rece și uscat favorizează transmiterea, însă trebuie avut în vedere că factorul temperatură are o contribuție mai mică de 20% la rata de transmitere a acestui virus (7).
În ce măsură ceea ce știm deja despre alte virusuri din aceeași familie ne poate ajuta să oprim transmiterea sau să găsim un vaccin pentru noul coronavirus?
Extrapolarea cunoștințelor despre celelalte două beta-coronoavirusuri cu potențial pandemic, respectiv SARS-CoV și MERS, ajută în foarte mare măsură cercetătorii să înțeleagă mecanismele patogenezei noului coronavirus, să identifice tratamentele optime și să dezvolte candidați pentru un vaccin eficient. De exemplu, multe dintre schemele terapeutice propuse pentru COVID-19 sunt extrapolate de la SARS-CoV. Cunoașterea receptorului SARS-CoV și a fragmentului spiculului S prin care virusul se leagă de receptor a facilitat descoperirea unei particularități a SARS-COV-2, care are afinitate mult mai mare decât SARS-CoV pentru receptorul ACE II (angiotensin convertaza II), ceea ce ar explica contagiozitatea mai ridicată a acestui virus. Mai mult, anticorpii specifici față de domeniul de legare al proteinei S la receptorul celular blochează capacitatea ambelor virusuri (SARS-CoV și SARS-CoV-2) de a fuziona cu membrana celulei gazdă, oferind astfel perspective pentru dezvoltarea unui vaccin care să asigure protecția față de infecția cu ambele virusuri (8).
Când ne putem aștepta la un vaccin împotriva coronavirusului și care ar fi pașii de parcurs până la acesta?
Dezvoltarea unui vaccin de uz uman eficient și sigur este un proces de lungă durată (mai ales că la ora actuală nu există niciun vaccin anti-coronavirusuri pe piață și nici capacitate de producție la scară largă a unui potențial nou vaccin). La acest orizont de timp se adaugă timpul necesar pentru distribuirea și administrarea vaccinului pe scară largă, care poate dura câteva săptămâni. Vaccinul va veni probabil mai târziu decât ne-am aștepta pentru a ne putea ajuta în acest prim val al pandemiei, însă cu siguranță va contribui la reducerea mortalității și morbidității în scenariul menținerii virusului în populația umană.
Cel mai avansat vaccin anti SARS-CoV-2 este în faza I de studiu clinic (9) și constă într-un fragment de ARN mesager, încapsulat în nanoparticule lipidice, care odată injectat în organism, va exprima antigenul viral.
Alte abordări sunt doar în faza de studiu pre-clinic și includ vaccinuri subunitare pe bază de proteine recombinante sau vectori virali, vaccinuri unitare atenuate sau inactivate (10).
De pildă, specialiștii susțin că un candidat promițător pentru dezvoltarea unui vaccin subunitar eficient este spiculul S, deoarece acesta va determina producerea de anticorpi care vor neutraliza capacitatea de legare a virusului de receptori.
În orice caz, alături de alte măsuri de prevenție, un vaccin este soluția pentru care se depun cele mai mari eforturi, dat fiind că această metodă de profilaxie și-a dovedit de fiecare dată eficiența. Aceste eforturi depuse vor solicita tot mai pronunțat colaborarea membrilor comunității științifice internaționale, iar strategiile noastre de cercetare vor suporta provocări tot mai mari. În același timp, este nevoie de contribuția comunității umane extinse, prin aceea că trebuie să conștientizăm cu toții prezența, rolul, beneficiile și responsabilitățile pe care le avem.
Articol semnat de prof. univ. dr. Carmen Chifiriuc. Prorector pentru Cercetare în cadrul Universității din București și profesor universitar la Facultatea de Biologie, Carmen Chifiriuc este specialistă în Microbiologie și Imunologie. Printre domeniile sale de cercetare se numără microbiologia aplicată, imunologia și virusologia.
Bibliografie
- https://www.who.int/ith/diseases/sars/en/
- https://www.nature.com/articles/s41418-020-0530-
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32007522
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4341993/
- http://virological.org/t/the-proximal-origin-of-sars-cov-2/398
- https://www.researchsquare.com/article/rs-20304/v1
- https://www.cebm.net/covid-19/do-weather-conditions-influence-the-transmission-of-the-coronavirus-sars-cov-2/
- https://www.nature.com/articles/s41423-020-0400-4
- ClinicalTrials.gov: NCT04283461
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074761320301205
Postări asemănătoare:
Rectorul UB, prof. univ. dr. Marian Preda, și prorectorul pe cercetare al UB, prof. univ. dr. Carmen Chifiriuc, în vizită oficială la situl arheologic Sultana
Rectorul UB, prof. univ. dr. Marian Preda, și prorectorul pentru cercetare al UB, prof. univ. dr. Carmen Chifiriuc, în vizită la siturile arheologice și stațiunile de cercetări din zona cursului inferior al Dunării
„Prin încurajarea cercetării putem ajunge la descoperiri remarcabile” – interviu cu prof. univ. dr. Mariana Carmen Chifiriuc, managing editor al celei mai bune reviste în domeniul Științele vieții și pământului – Romanian Biotechnological Letters
„În ciuda pandemiei, cercul studențesc AERS a continuat să deruleze proiectele sale specifice de responsabilităte socială” – prof. univ. dr. Sorin-George Toma
