Pod koniec grudnia 2019 roku  w Wuhan, mieście liczącym 11 milionów mieszkańców w południowo-wschodniej prowincji Hubei w Chinach pojawiły się doniesienia o tajemniczym zapaleniu płuc. Chińscy naukowcy szybko określili, że przyczyną jest nowy koronawirus, odlegle związany z wirusem SARS, który zbierał swoje żniwo w 2003 roku.

Sześć miesięcy, ponad 13 mln potwierdzonych przypadków i blisko 600 000 zgonów później, pandemia COVID-19 stała się najgorszym od stu lat kryzysem zdrowia publicznego. Świat zareagował na nią rewolucją badawczą. Naukowcy, lekarze, specjaliści wielu branż starali się jak najszybciej zrozumieć zarówno chorobę jak i poznać wirusa SARS-CoV-2.

Pewne rzeczy już wiemy. Rozumiemy jak wirus dostaje się do organizmu, jak niszczy komórki. Wiemy, jak niektórzy ludzie zwalczają wirusa. Znamy leki łagodzące przebieg choroby i potrafimy zmniejszyć ryzyko zakażenia. Opracowaliśmy prawie 200 potencjalnych szczepionek i wkrótce któraś z nich okaż się skuteczna. Mimo, że zbliżamy się do sedna, wiele kluczowych  problemów nadal pozostaje bez odpowiedzi. Czasopismo Nature postanowiło zadać pytania, które muszą jeszcze poczekać na odpowiedź.

Dlaczego ludzie różnie reagują?

U niektórych ludzi nigdy nie pojawią się objawy choroby, podczas gdy inni, pełni sił, mają ciężkie lub nawet śmiertelne zapalenie płuc. Czemu choroba ma tak różny przebieg? Czemu objawy kliniczne są tak dramatycznie różne? Według  Kári Stefánsson, genetyka i dyrektora generalnego DeCODE Genetics w Reykjaviku odpowiadają za to różnice genetyczne.

Analiza genomów 4000 osób z Włoch i Hiszpanii pozwoliła na znalezienie powiązań genetycznych z ciężkim przebiegiem COVID-19. Wiązały się z tym dwa szczególne warianty genetyczne. Jeden związany jest z grupami krwi, drugi kodujący białko związane z receptorem używanym przez wirusa aby wniknąć do wnętrza komórki.

Jednak ich rola wydaje się być zbyt skromna. Zespół kierowany przez Jean-Laurenta Casanova, immunologa z Uniwersytetu Rockefellera w Nowym Jorku, poszukuje mutacji, które odegrałyby bardziej znaczącą rolę. Nadzieję wiążą ze sposobem w jaki działają prątki gruźlicy czy skrajna podatność na infekcje, bo istnieją tu związki z genami, ale tak naprawdę nic jeszcze nie wiedzą.

Kiedy i na jak długo zyskujemy odporność?

Badania wykazały, że poziom neutralizacji przeciwciał przeciwko SARS-CoV-2 pozostaje wysoki przez kilka tygodni po infekcji, ale potem zaczyna słabnąć. Jednak u osób, które miały szczególnie ciężkie infekcje, przeciwciała te mogą utrzymywać się na wysokim poziomie przez dłuższy czas.  Podobne schematy zaobserwowano w przypadku innych infekcji wirusowych, w tym SARS.

Naukowcy nie wiedzą jeszcze, jaki poziom przeciwciał jest potrzebny do zwalczenia ponownego zakażenia SARS-CoV-2, a przynajmniej do zmniejszenia objawów COVID-19 w przypadku drugiej choroby.

Teraz badacze muszą poskładać puzzle z różnych odpowiedzi immunologicznych organizmu i porównać je z informacjami pochodzącymi z infekcji innymi wirusami i wówczas, być może, dowiemy się jak trwała może być ochrona.

Czy wirus mutuje w niepokojący sposób?

Wszystkie wirusy mutują, a SARS-CoV-2 nie jest wyjątkiem. Epidemiolodzy wykorzystują te mutacje do śledzenia globalnego rozprzestrzeniania się wirusa. Służą one też do oceny zmian, które mogą wpłynąć na jego zjadliwość lub zdolność do zakażania. Te mutacje maja potencjał zmian skuteczności szczepionek poprzez zmianę zdolności przeciwciał do rozpoznawania patogenu.

Większość mutacji nie będzie miała żadnego wpływu, są zbyt drobne lub bez znaczenia. Niestety wyselekcjonowanie tych niepokojących jest wyzwaniem.

Niektóre mutacje jak ta z Lombardii we Włoszech, czy ta z Madrytu zdają się być bardziej śmiercionośne. Wydaje się, że mutacja pojawiła się po raz pierwszy około lutego w Europie, a obecnie występuje w każdym regionie świata. Liczne badania sugerują, że mutacja ta sprawia, że wirus SARS-CoV-2 jest bardziej zakaźny dla hodowanych komórek, ale nie jest jasne jak ta właściwość przekłada się na infekcje u ludzi.

Jak dobrze będzie działać szczepionka?

Skuteczna szczepionka może być jedynym sposobem na wyjście z pandemii. Obecnie na całym świecie opracowywanych jest około 200 takich szczepionek, a w badaniach klinicznych jest ich około 20. Pierwsze zakrojone na szeroką skalę badania nad skutecznością szczepionek mają na celu sprawdzenie, czy szczepionki zaczną działać w ciągu najbliższych kilku miesięcy. W ramach tych badań porównane zostaną wskaźniki zakażeń COVID-19 między osobami, które otrzymają szczepionkę, a tymi, które otrzymają placebo.

Dane dotyczące ludzi, sugerują, że szczepionki na COVID-19 skłaniają nasz organizm do wytwarzania silnie neutralizujących przeciwciał, które mogą zablokować wirusa przed zakażeniem komórek. Nie jest jeszcze jasne, czy poziom tych przeciwciał jest wystarczająco wysoki, aby zatrzymać nowe infekcje, ani jak długo te cząsteczki utrzymują się w organizmie.

Jakie jest pochodzenie wirusa?

Większość naukowców jest zgodna, że koronawirus SARS-CoV-2 prawdopodobnie pochodzi od podkowcowatych, monotypowej rodziny latających ssaków z rzędu nietoperzy. U tych zwierząt odnaleziono dwa koronawirusy ściśle związane z SARS-CoV-2. Pierwszy, o nazwie RATG13,  u nietoperzy Rhinolophus affinis w południowo-zachodniej chińskiej prowincji Yunnan w 2013 roku. Jego genom jest w 96 proc. identyczny z genomem SARS-CoV-2. Drugi, RmYN02, występujący u nietoperzy Rhinolophus malayanus, dzieli z naszym wirusem pandemicznym 93 proc. swojej sekwencji genetycznej. Kompleksowa analiza ponad 1200 koronawirusów pobranych od nietoperzy w Chinach wskazuje, że to te z Yunnan najpewniej sprowadziły na świat zarazę. Badanie to jednak nie wyklucza możliwości, że wirus ten pochodził od nietoperzy z sąsiednich krajów, z Mjanmy (Birma), Laosu i Wietnamu.

Ta 4 proc. różnica w genomach to dziesięciolecia ewolucji. Naukowcy twierdzą, że mógł w tym maczać palce żywiciel pośredni, z którego wirus przedostał się na ludzi. Na początku epidemii wytypowano nawet kilku żywicieli pośrednich. Jednym z nich był łuskowiec jawajski (Manis javanica) skonfiskowany przemytnikom w południowych Chinach. Wyizolowano na nim koronawirusy w 92 proc. zgodne genetycznie z naszym SARS-CoV-2 co wskazuje na ich wspólnego przodka. Nie ma jednak dowodu, że wirus przeskoczył z łuskowca na człowieka.

Aby jednoznacznie prześledzić drogę wirusa, naukowcy musieliby znaleźć zwierzę, u którego występuje wersja podobna w ponad 99 proc. do SARS-CoV-2. To trudne bo wirus jest powszechny wśród ludzi, którzy dodatkowo obdarzyli nim koty, psy i norki hodowlane. Zhang Zhigang, mikrobiolog ewolucyjny z Uniwersytetu Yunnan w Kunming, mówi, że wysiłki grup badawczych w Chinach mające na celu izolację wirusa SARS-CoV-2 od zwierząt gospodarskich i dzikich, nie przyniosły efektów.