Grupa naukowców z Nagoya University przeprowadziła badania, według których ludzkie reakcje behawioralne na pandemię COVID-19 (w tym wprowadzanie izolacji, lockdownów) odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu ewolucji wirusa. Działania naukowców opierały się na wykorzystaniu sztucznej inteligencji i modelowaniu matematycznym. Odkryto, że interwencje człowieka mogą mieć wpływ na przenoszenie się różnych wariantów SARS-CoV-2 już we wczesnych stadiach infekcji. Wyniki badania opublikowano w periodyku Nature Communication.
Spis treści
Kiedyś nośnikiem epidemii były szczury na statku, dzisiaj globalizacja
Od zarania dziejów ludzkość nawiedzały epidemie, które później, pod wpływem szybkiego rozprzestrzeniania się, stawały się pandemiami (czyli epidemiami o zasięgu globalnym). I tak też stało się w kontekście pandemii COVID-19. Wśród przyczyn występowania pandemii można wyróżnić kilka czynników, w tym czynniki naturalne (wirusy ewoluują, przenoszą się ze zwierząt na ludzi, tzw. choroby zoootyczne), globalizację, która ułatwia szybkie podróżowanie, zmiany ekologiczne czy niską odporność społeczną.
Trochę inaczej było w przypadku dżumy, która na dobre rozkręciła się w XIX wieku, kiedy to szczury (a dokładniej rzecz ujmując — buszujące na nich pchły) przeniosły bakterię Yersinia pestis, roznosząc ją po lądzie. Statek wypłynął z Chin, mając na pokładzie zainfekowane szczury, które to pozarażały część załogi, a później, już na lądzie, Brytyjczyków.”Czarna Śmierć”, jak ją nazywano, to do tej pory jedna z najtragiczniejszych pandemii, która dotknęła ludzkość na przestrzeni wieków.
Choć COVID-19 nie był tak wizualnie drastyczną chorobą, wszyscy odetchnęli z ulgą luzujące się obostrzenia. Światowa Organizacja Zdrowia (ang. WHO — World Health Organization) ogłosiła koniec pandemii 5 maja 2023 roku, co oficjalnie można było uznać za powrót do nowej normalności. Rozdział zamknięty? Niekoniecznie, bo temat powraca jak bumerang. Nic dziwnego, bo skutki COVID-19 pozostaną widoczne jeszcze przez wiele lat, wymagając długoterminowych strategii działań.
Pandemia COVID-19 pozostawiła bowiem za sobą rozległe konsekwencje, sięgające znacznie poza aspekty zdrowotne. W miarę wprowadzania kolejnych obostrzeń maseczkowych, lockdownów, zmian w sposobie funkcjonowania przedsiębiorstw i społeczeństw na całym świecie ucierpiały gospodarki, ludzie tracili pracę, zatrzymały się firmy produkcyjne, uwydatniły się też istniejące nierówności społeczne. Społeczeństwa na całym globie doświadczyły także wzrostu problemów zdrowia psychicznego, zwiększenia izolacji społecznej oraz nasilenia istniejących nierówności społecznych. O tym, w jaki sposób wyglądała codzienność wielu medyków, osób na pierwszej linii frontu w tej walce, możesz przeczytać w reportażu Pawła Kapusty pt. „Pandemia. Raport z frontu”.
Z drugiej strony należy zauważyć też pozytywne aspekty związane z przykładowo przyspieszoną cyfryzacją. Wymóg pracy zdalnej i ograniczenia kontaktów społecznych przyspieszył przyjęcie technologii w wielu obszarach życia w tym handlu, edukacji i pracy. A innowacyjne technologie z dziedziny medycyny, biotechnologii, wakcynologii (tj. obszaru, który zajmuje się szczepieniami ochronnymi)? Tutaj podziało się dużo dobrego! Rozwinęła się telemedycyna, choć jak informowaliśmy niedawno, dr Google nadal trenduje i nic dziwnego — mówi w każdym języku, pozwala na samodiagnozę… Czego chcieć więcej? Może tylko prawdziwego lekarza, z wiedzą i doświadczeniem w praktyce lekarskiej!
Skutki COVID-19 w kontekście ewolucji wirusa
Wirusy potrzebują komórek gospodarza, aby się rozmnażać. Atakują więc ludzi, zwierzęta i rośliny, wyróżniając się jako jedna z kluczowych grup pasożytów zdolnych do wywoływania różnorodnych chorób (albo i pandemii, jak pokazał m.in. wirus SARS-CoV-2). Istnienie licznych gatunków wirusów wynika częściowo z tego, że mają niebywałą zdolność do przystosowywania się do nowych żywicieli oraz zmiennych warunków środowiskowych. Podróżują z nami, przekraczając granice miast, województw i krajów, zdobywając coraz więcej organizmów.
Jak podaje serwis cordis.europa.eu wśród czynników napędzających ewolucję wirusów możemy wyróżnić zarówno czynniki genetyczne, jak i środowiskowe. Realizując badania, których tematem jest ewolucja wirusów, naukowcy dostarczają kluczowych danych umożliwiających stworzenie fundamentu dla kształtowania skutecznych strategii zwalczania chorób w przyszłości.
Badanie, o którym mowa pokazuje zależność między wiremią (tj. obecność wirusów we krwi, które mogą się namnażać) a zachowaniami ludzkimi, ujawniając, że od momentu pojawienia się wirusa u pacjenta „zero” do rozwoju szczepu Delta zaobserwowano istotny wzrost maksymalnej ilości wirusa oraz szybciej osiągany szczyt. Wyniki podkreślają konieczność uwzględnienia ludzkich zachowań w przygotowywanych strategiach zdrowia publicznego oraz analizach dotyczących ewolucji wirusów.
Patogen SARS-CoV-2 bardziej zaraźliwy na początku
Na kanwie badań naukowców z Nagoya University opublikowano artykuł w czasopiśmie Nature Communications, dostarczając wglądu w związek między zachowaniem ludzi a czynnikami chorobotwórczymi.
Najpopularniejszym rozwiązaniem pandemicznym, które stosowano, była izolacja. Stosowana w celu kontrolowania rozprzestrzeniania się wirusa, wpłynęła w sposób złożony na jego ewolucję. W kontekście tej interakcji istotne jest pojęcie wiremii, odnoszące się do ilości lub stężenia wirusa w ml płynu ustrojowego. W przypadku SARS-CoV-2 wyższe stężenie wirusa w wydzielinie dróg oddechowych zwiększa ryzyko przeniesienia go drogą kropelkową. Pojęcie obciążenia wirusem odnosi się natomiast do możliwości przeniesienia wirusa na inne osoby, podkreślając istotę monitorowania i zrozumienia tych parametrów w kontekście strategii zdrowia publicznego.
Wirusy muszą walczyć jednak o pewną równowagę w spustoszeniu, jakie sieją po ludzkim organizmie, ponieważ nadmierne stężenie wirusa we krwi może spowodować, że nosiciel będzie zbyt chory, by przekazać wirusa dalej i dalej. Przenikanie do kolejnych żywych organizmów jest dla wirusa szansą na szybsze rozprzestrzenienie się, a tym samym dłuższą żywotność.
Ewolucja wirusa z wersji pre-Alfa do wersji Delta
Grupa badawcza pod przewodnictwem profesora Shingo Iwami’ego z Nagoya University Graduate School of Science zidentyfikowała proces ewolucji wirusa przy wykorzystaniu narzędzi sztucznej inteligencji. Badania przeprowadzono, bazując na wcześniej opublikowanych analizach danych klinicznych. Użyto również wielopoziomowego modelowania matematycznego.
Odkryto, że warianty SARS-CoV-1, które rozprzestrzeniały się najskuteczniej, były też tymi, które miały wcześniej swój wiremiczny szczyt. Jak wykazano czasie ewolucji wirusa (z wersji pre-Alfa do wersji Delta) infekcja trwała krócej. Z tego względu zwiększył się odsetek chorujących bezobjawowo.
Według opublikowanych wyników badań występuje tu wyraźna różnica. Porównując szczep Delta do szczepu „wirusa z Wuhan” stwierdzono m.in. pięciokrotny wzrost wiremiczny i półtorakrotny wzrost przed szczytem wiremicznym. Skutki COVID-19, a w tym obostrzeń odznaczały się wysoką zawartością wirusa we krwi, umożliwiając mu rozprzestrzenianie się we najwcześniejszych fazach infekcji. Efektem takich działań wirus był szczególnie aktywny w okresach bezobjawowych i przedobjawowych, które występują we wczesnych fazach cyklu zakaźnego.
Według Profesora Iwami’ego oraz jego współpracowników wirusowe sankcje polegające m.in. na powszechnym izolowaniu się wywarły znaczącą presję selekcyjną na patogenie SARS-CoV-2.
Oczekujemy, że szczepienia i/lub wcześniejsze infekcje napędzają ewolucję SARS-CoV-2. Nasze badanie wykazało, że zachowanie człowieka może również przyczyniać się do ewolucji wirusa w bardziej skomplikowany sposób, co sugeruje konieczność ponownej oceny ewolucji wirusa.
Shingo Iwami z Nagoya University Graduate School of Science, cytowany przez serwis NeuroScienceNews.
Grupa badawcza z Nagaya University ma nadzieję, że ich badania pozwolą na przyspieszenie opracowania zasad badań adaptacyjnych, czyli takich, które wykonuje się w trakcie realizowania poszczególnych faz klinicznych. Nauwkowcy mają nadzieję, że ich badania pomogą w ustaleniu odpowiednich strategii izolacyjnych dla kolejnych, ewentualnych zagrożeń zdrowotnych.
Źródło: Nature Communications, NeuroSciencesNews