Mutacions del coronavirus: com en serà l’evolució?

Els virus muten per errors a l’atzar en la rèplica del genoma quan es multipliquen dins la cèl·lula. Aquests canvis originen la diversitat biològica necessària perquè actuï la selecció natural. Els virus no tenen voluntat ni controlen les seves mutacions, però el procés evolutiu sempre té com a resultat una adaptació al medi més bona. En aquest cas, a nosaltres.

Com actua la selecció natural sobre el SARS-CoV-2? Bàsicament de dues maneres: o bé fa desaparèixer mutacions perjudicials, o bé selecciona mutacions amb valor adaptatiu. És interessant de conèixer les mutacions del coronavirus SARS-CoV-2 per a fer una vigilància genòmica de la pandèmia, però també per a saber quin impacte hi pot tenir l’evolució del virus.

Evolució del SARS-CoV-2 durant la pandèmia

D’ençà que el SARS-CoV-2 va fer el salt als humans, ha tingut més de 12.700 mutacions. La major part no tenen conseqüències biològiques. Unes altres han originat variants noves, algunes de les quals són d’interès (VOI) o de preocupació (VOC).

Variant d’interès (VOI): variant del SARS-CoV-2 amb canvis genètics que poden causar una malaltia més greu, escapar-se del sistema immunitari, afectar el diagnòstic de la malaltia o la transmissibilitat i originar transmissió comunitària en uns quants estats i augmentar-ne la prevalença amb un impacte notable sobre la salut pública.

Variant de preocupació (VOC): és una VOI que ha demostrat més transmissibilitat, pitjor pronòstic, més virulència o menys eficàcia de les mesures de salut pública, inclosos els tractaments coneguts i els vaccins.

Al començament de la pandèmia –abans del febrer del 2020–, quan encara no hi havia un control sobre la transmissió comunitària del virus, hi va haver un període de diversificació genètica ràpida que va coincidir amb la transmissió a cada regió geogràfica.

D’ençà del març del 2020, amb els confinaments a gairebé tot el món, va haver-hi una extinció en massa i una homogeneïtzació de les mutacions. Els confinaments van frenar l’expansió d’algunes variants.

Després d’haver relaxat les restriccions, hi va tornar a haver una diversificació, aquesta vegada més progressiva. Aquesta fase de l’evolució del coronavirus va tenir un component geogràfic important, en què l’aparició de mutacions i variants es va agrupar per regions.

Què hauria passat si no hi hagués hagut confinaments? No ho sabem, però possiblement hi hauria hagut una diversificació més gran i més ràpida de les mutacions. I, per tant, haurien aparegut més variants. L’evolució del virus s’hauria accelerat i també l’adaptació a l’ésser humà. Això hauria implicat un cost molt alt en vides i pèrdua de salut.

Selecció convergent

Fins ara, han aparegut més de cent mutacions amb canvis en la seqüència d’aminoàcids de les proteïnes del virus. Cal tenir en compte que algunes mutacions han sorgit recurrentment durant la pandèmia en diferents variants a tot el planeta d’una manera completament independent. Això indica que hi ha una pressió selectiva forta que actua sobre unes posicions del genoma en concret: és el que es coneix com a convergència evolutiva. El virus troba una vegada i una altra les mateixes solucions (mutacions) per a adaptar-se millor a l’ésser humà i assegurar-se la supervivència.

També poden haver-hi mutacions que impliquin un desavantatge per al virus, són les seleccions purificants. Per exemple, una mutació que sigui reconeguda per una mena d’anticòs molt freqüent en una població farà que aquesta variant desaparegui en favor d’unes altres que no la tinguin. Són difícils de detectar sense una seqüenciació de tots els casos de la població.

Hi ha tres posicions del genoma que han tingut mutacions clau en l’evolució de la pandèmia. La primera és la mutació D614G a la proteïna de l’espícula. Les altres dues són la R203K i la G204R, que han afectat la proteïna de la nucleocàpsida.

Mutacions significatives a l’espícula

L’espícula del virus és la clau que obre l’entrada a la cèl·lula humana. Per tant, no és estrany que hi hagi hagut una selecció positiva, afavorida per les mutacions més eficients en la infecció.

La mutació D614G va aparèixer cap al febrer del 2020. S’ha detectat en la variant alfa, que va contribuir que s’expandís a més zones geogràfiques, principalment europees al començament. Però també ha sorgit en pràcticament totes les variants d’interès com ara la beta i la delta.

Curiosament, aquesta posició del genoma és més propensa a canvis, i la mutació es podria haver originat per guanys de l’aminoàcid àcid aspàrtic i una pèrdua i substitució per la glicina posteriors. Algunes regions del genoma són més susceptibles a mutacions que unes altres. Per exemple, en el lloc d’unió de l’espícula han aparegut trenta-una mutacions més. Les variants es determinen segons aquestes mutacions. Són una empremta de selecció que apareix en els diferents llinatges del virus.

Unes altres mutacions de l’espícula que han aparegut en les VOC són l’N501Y i l’E484K, que s’ha associat amb una disminució de la resposta dels anticossos neutralitzants. Aquestes mutacions indiquen una adaptació ràpida del virus als humans, atès que tan sols romanen les que faciliten el contagi entre persones i l’entrada a les cèl·lules humanes.

Mutacions a la nucleocàpsida

Si l’espícula és la clau d’entrada, la nucleocàpsida és l’armadura que protegeix la informació dins la cèl·lula i assegura que es transcriu. La regió que codifica la proteïna de la nucleocàpsida sembla acumular la proporció més gran de mutacions positives en el genoma del SARS-CoV-2, com ara la R203K i la G204R. Les mutacions que ajuden a protegir aquest material genètic del virus donen un avantatge evolutiu.

Tot i que la nucleocàpsida ha rebut menys atenció que no la proteïna de l’espícula, sembla tenir un paper fonamental en l’evolució del virus i l’adaptació per a sobreviure en les cèl·lules humanes. És previsible que es continuïn acumulant mutacions en aquesta regió del genoma durant la pandèmia. Aquestes mutacions tindran com a resultat una rèplica més eficient a les nostres cèl·lules.

Futur de l’evolució del SARS-CoV-2

Durant aquest any i mig de pandèmia, el SARS-CoV-2 s’ha anat adaptant als humans i a diferents espècies animals. Les mutacions principals afavoreixen la transmissibilitat, sobretot en la velocitat (selecció positiva) i, en menor mesura, afavoreixen la resistència a la immunitat (selecció negativa).

La transmissibilitat del virus és alta en comparació amb uns altres virus respiratoris, fet que juga a favor de la seva supervivència, com també que la finestra de contagi sigui relativament àmplia en alguns infectats asimptomàtics o pre-simptomàtics. Tot i que la mortalitat és relativament baixa en el conjunt de la població, el virus és capaç de saturar el sistema sanitari i tenir una letalitat alta en grups d’edat avançada.

Les taxes de letalitat de virus no són determinants per a la supervivència del SARS-CoV-2, perquè l’atac és en estadis menys greus de la malaltia. Això fa que l’evolució del coronavirus no vagi determinada per allò que passa després de la infecció, durant la malaltia i la convalescència.

Per tant, és poc probable que es hi hagi mutacions en el virus que impliquin un canvi dràstic de la letalitat. Serà qüestió d’atzar que algunes mutacions acabin essent més o menys letals.

Sí que s’espera que sorgeixin mutacions noves que facin créixer la capacitat de transmissió de virus. També són possibles les mutacions que impliquin una eficàcia més baixa dels vaccins. L’èxit dependrà de la rapidesa amb què s’aconsegueixi d’immunitzar un percentatge gran de la població mundial.

Tallar les cadenes de contagi amb mesures preventives i els vaccins continuen essent les eines principals per a posar fi a la pandèmia. Encara és d’hora per a saber-ho, però no es pot descartar que calgui variar la composició dels vaccins per incloure variants noves i fer que indueixin una resposta immune més eficaç.