El misteri evolutiu de la variant òmicron

Nova YorkMentre infermeres i metges lluiten amb una onada d’òmicron que no para de batre rècords, els biòlegs evolutius estan immersos en la seva pròpia lluita: esbrinar com ha aparegut aquesta variant dominant ara al món. Al novembre, quan la variant òmicron va començar a circular al sud de l’Àfrica, els científics es van quedar de pedra veient la seva composició genètica. Mentre que les variants anteriors s’havien diferenciat de la versió original del coronavirus, la de Wuhan, per 10 o 20 mutacions, l’òmicron en tenia 53, un salt enorme i sorprenent en l’evolució viral.

En un estudi publicat a internet la setmana passada, un equip internacional de científics no ha fet sinó aprofundir en el misteri. Han descobert que 13 d’aquestes mutacions es troben molt poques vegades, per no dir mai, en altres coronavirus, i això ens portaria a pensar que haurien de ser perjudicials per a la variant òmicron. Però resulta que, quan actuen de comú acord, aquestes mutacions semblen fonamentals per a algunes de les funcions més importants d’òmicron.

Ara els investigadors intenten esbrinar com s’ho va fer aquesta variant per desafiar les normes habituals de l’evolució i aprofitar aquestes mutacions per convertir-se en un eficaç vector de la malaltia. Com diu Darren Martin, un viròleg de la Universitat de Ciutat del Cap que ha participat en el nou estudi, “aquí hi ha un misteri que s’ha de desxifrar”.

Les mutacions són un element habitual en l’existència d’un coronavirus. Cada cop que un virus es reprodueix dintre d’una cèl·lula, hi ha una petita possibilitat que aquesta cèl·lula creï una còpia imperfecta dels seus gens. Moltes d’aquestes mutacions fan que els nous virus siguin defectuosos i incapaços de competir amb els altres. Ara bé, una mutació també pot millorar un virus. Per exemple, pot fer que s’aferri més a les cèl·lules o que es reprodueixi més de pressa. Els virus que hereten una mutació beneficiosa poden ser més competitius que els altres.

30 mutacions a l’espícula

Al llarg de bona part del 2020, els científics van descobrir que els diferents llinatges del coronavirus patien gradualment unes quantes mutacions arreu del món. El procés evolutiu va ser lent i constant fins a finals d’any. El desembre del 2020, els investigadors britànics van descobrir amb gran sorpresa a Anglaterra una nova variant que tenia 23 mutacions no detectades en el coronavirus original, aïllat a Wuhan un any abans. Aquesta variant, més tard denominada alfa, aviat va ser la dominant a tot el món. Al llarg del 2021 van aparèixer altres variants de ràpida propagació. Tot i que algunes d’aquestes variants es van limitar a determinats països o continents, la variant delta, amb les seves 20 mutacions característiques, va treure l’alfa fora de la circulació i va esdevenir la dominant durant l’estiu.

I aleshores va arribar l’òmicron, amb més del doble de mutacions. Tan bon punt va sortir a la llum, Darren Martin i els seus col·legues van començar a reconstruir l’evolució radical de la variant comparant les seves 53 mutacions amb les d’altres coronavirus. L’òmicron, la delta i altres variants compartien algunes mutacions, la qual cosa apuntava que havien sorgit diverses vegades i que la selecció natural les havia anat afavorint repetidament. Però els científics van descobrir una pauta molt diferent quan es van fixar en la proteïna de les espícules que recobreixen la superfície d’òmicron i li permeten enganxar-se a les cèl·lules.

El gen de l’espícula d’òmicron té 30 mutacions. Els investigadors han trobat que 13 d’aquestes mutacions són molt rares en altres coronavirus, fins i tot en uns llunyans parents virals seus, descoberts en els ratpenats. Algunes d’aquestes 13 mutacions no s’havien vist mai en els milions de genomes de coronavirus seqüenciats pels científics al llarg de la pandèmia. Si una mutació és beneficiosa per al virus, o fins i tot innòcua, la previsió dels científics és que la veuran sovint a les mostres. Però si és poc freqüent o si desapareix del tot, sol ser un indici que és perjudicial per al virus i li impedeix multiplicar-se.

“Quan veus aquesta pauta, t’està dient una cosa d’una manera clara i categòrica”, comenta Martin. “Qualsevol cosa que tingui un canvi en aquests llocs probablement serà defectuosa, no sobreviurà gaire temps i s’extingirà”. Vet aquí, però, que l’òmicron no responia a aquesta lògica. Com diu Martin, “l’òmicron no s’extingia ni de bon tros, sinó que creixia com no havíem vist mai”.

El que fa que aquestes 13 mutacions siguin encara més enigmàtiques és que no estan escampades aleatòriament per l’espícula de l’òmicron. Formen tres grups, cadascun dels quals altera una petita part de la proteïna. I cadascuna d’aquestes tres parts representa un gran paper en la singularitat de la variant. Dos dels grups modifiquen l’espícula prop de l’extrem, i això dificulta que els anticossos humans s’adhereixin al virus i el mantinguin fora de les cèl·lules. En conseqüència, l’òmicron és capaç d’infectar fins i tot els que tenen els anticossos procedents de les vacunes o d’un contagi anterior de covid.

El tercer grup de mutacions altera l’espícula prop de la seva base. Aquesta zona, coneguda com a domini de fusió, entra en acció quan la punta de l’espícula s’enganxa a una cèl·lula i permet així al virus introduir els seus gens dins del nou hoste. Normalment, els coronavirus utilitzen el domini de fusió per fondre’s amb la membrana d’una cèl·lula. Aleshores els seus gens poden introduir-se en les profunditats d’aquesta cèl·lula. Però el domini de fusió de l’òmicron acostuma a fer una altra cosa. En lloc de fusionar-se amb la membrana de la cèl·lula, tot el virus és engolit per una mena de desaigüe cel·lular, que s’estreny per formar una bombolla dins d’aquesta cèl·lula. Un cop capturat dintre de la bombolla, el virus es pot obrir i deixar anar els seus gens. Aquesta nova via d’infecció pot ajudar a explicar per què la variant òmicron és menys greu que la delta. Les cèl·lules de les vies respiratòries altes s’empassen fàcilment l’òmicron en bombolles. Però a les profunditats dels pulmons, on el covid pot causar danys mortals, els coronavirus s’han de fusionar amb les cèl·lules, una cosa que l’òmicron no pot fer.

Evolucionar en un hoste especial

Pel que sembla, aquestes tres regions de l’espícula han sigut importants per a l’èxit de l’òmicron. Per això encara és més desconcertant que aquestes 13 mutacions fossin tan poc freqüents abans de l’aparició de la variant. Martin i els seus col·legues sospiten que el motiu és l’epístasi: un fenomen evolutiu que pot fer que les mutacions siguin perjudicials per si soles, però beneficioses quan es combinen. Potser l’òmicron ha sabut aprofitar en benefici propi un grup de 13 mutacions dolentes mentre evolucionava en condicions poc habituals. És possible que sorgís després d’un llarg període dintre del cos d’una persona amb un sistema immunitari molt debilitat, com ara un pacient amb VIH. Les persones amb infeccions cròniques de covid poden convertir-se en laboratoris evolutius perquè fan d’hostes de moltes generacions de coronavirus. L’evolució en un hoste amb aquestes característiques és molt diferent de la que es produeix si el virus salta d’una persona sana a una altra cada pocs dies o setmanes.

És el que explica Sergei Pond, biòleg evolutiu de la Universitat de Temple i autor del nou estudi: “Ara està atrapat en aquest pacient, o sigui que, de sobte, comença a fer coses que normalment no faria”. Com que un hoste immunodeprimit no produeix gaires anticossos, dintre seu hi ha molts virus que es poden propagar. I els nous virus mutants que ofereixen resistència als anticossos es poden multiplicar. Una mutació que permeti a un virus escapar-se dels anticossos no és necessàriament un avantatge. Per exemple, pot fer que la proteïna de l’espícula esdevingui inestable i, per tant, no es pugui adherir ràpidament a una cèl·lula. Però, dintre d’una persona amb un sistema immunitari feble, els virus segurament són capaços de presentar una nova mutació que torni a estabilitzar l’espícula. Pond suposa que es van anar acumulant en una mateixa persona mutacions semblants, fins que l’òmicron va desenvolupar una proteïna per a l’espícula amb la combinació de mutacions necessària per propagar-se amb gran facilitat entre individus sans.

“La veritat és que sembla plausible”, diu Sarah Otto, biòloga evolutiva de la Universitat de la Colúmbia Britànica que no ha participat en l’estudi. Però creu que els científics encara han de fer més experiments per descartar explicacions alternatives. Per exemple, és possible que les 13 mutacions de l’espícula no hagin reportat cap mena d’avantatge a l’òmicron. Potser unes altres mutacions de l’espícula són responsables del seu èxit i aquestes 13 no hi han influït gens. “Jo seria prudent a l’hora d’interpretar que, segons el que indiquen les dades, totes les mutacions que abans eren perjudicials s’han beneficiat de l’adaptació”, diu Otto.

Pond també reconeix que la seva hipòtesi encara té grans llacunes. Per exemple, no queda clar per què, durant una infecció crònica, a la variant òmicron li ha resultat tan profitós el nou mètode de la “bombolla” per introduir-se en les cèl·lules. “Ens falta imaginació”, afegeix. Segons James Lloyd-Smith, un ecòleg de malalties de la Universitat de Califòrnia a Los Angeles que no ha participat en l’estudi, aquesta investigació ha posat de manifest les dificultats per reconstruir l’evolució d’un virus, encara que sigui d’aparició recent: “No hi ha dubte que la natura fa tots els possibles per abaixar-nos els fums”.

Copyright The New York Times

Traduccció Lídia Fernández Torrell