Vier Möglichkeiten, wie das Covid - Virus verursacht, veränderte die Wissenschaft

Kei Sato suchte vor fünf Jahren nach seiner nächsten großen Herausforderung, als es ihn - und die Welt - ins Gesicht schlug. Der Virologe hatte kürzlich eine unabhängige Gruppe an der University of Tokyo gegründet und versuchte, im überfüllten Bereich der HIV -Forschung eine Nische zu schaffen. "Ich dachte:" Was kann ich für die nächsten 20 oder 30 Jahre tun? "

Er fand eine Antwort in SARS - Cov - 2, dem Virus, das für die Covid - 19 Pandemic verantwortlich war, das war sich schnell um die Welt ausbreiten. Im März 2020, als Gerüchte wirbelten, dass Tokio einer Sperrung ausgesetzt war, die die Forschungsaktivitäten stoppen würde, wurden Sato und fünf Studenten in das Labor eines ehemaligen Beraters in Kyoto abgebaut. Dort begannen sie, ein virales Protein zu untersuchen, das SARs - Cov - 2 verwendet Quellen Sie die frühesten Immunantworten des Körpers. Sato gründete bald ein Konsortium von Forschern, das mindestens 50 Studien zum Virus veröffentlichen würde.

In nur fünf Jahren wurde SARS - Cov - 2 zu einem der am stärksten untersuchten Viren der Welt. Laut dem Citation Database Scopus haben Forscher etwa 150.000 Forschungsartikel darüber veröffentlicht. Das sind ungefähr dreimal so viele Artikel, die im gleichen Zeitraum auf HIV veröffentlicht wurden. Wissenschaftler haben bisher mehr als 17 Millionen SARs - Cov - 2 Genomsequenzen generiert, mehr als für jeden anderen Organismus. Dies hat eine beispiellose Sicht auf die Art und Weise, wie sich das Virus im Laufe der Infektionen verändert hat. „Es gab die Möglichkeit, eine Pandemie in Echtzeit in einer viel höheren Auflösung zu sehen, als jemals zuvor erreichbar war“, sagt Tom Peacock, Virologe am Pirbright Institute, in der Nähe von Woking, Großbritannien.

Mit der Notphase der Pandemie im Rückspiegel nehmen Virologen nun die Bestands seine Entwicklung und seine Interaktionen mit menschlichen Wirten. Hier sind vier Lektionen aus der Pandemie, von denen einige sagen könnten, dass sie die befähigen könnten Globale Reaktion auf zukünftige Pandemien - aber nur, wenn wissenschaftliche und öffentliche Gesundheitsinstitutionen vorhanden sind, um sie zu verwenden.

Virale Sequenzen erzählen Geschichten

Am 11. Januar 2020 teilte Edward Holmes, ein Virologe an der Universität von Sydney, Australien, mit, was die meisten Wissenschaftler als erste SARS - Cov - 2 Genomsequenz für ein Virology -Diskussionsausschuss betrachten. Er hatte die Daten vom Virologen erhalten Zhang Yongzhen in China.

Bis zum Ende hatten Wissenschaftler mehr als 300.000 Sequenzen einem Repository eingereicht Globale Initiative zum Teilen aller Influenza -Daten (Gisaid). Die Rate der Datenerfassung wurde von dort nur schneller als beunruhigende Varianten des Virus. Einige Länder haben enorme Ressourcen in die Sequenzierung von SARs - Cov - 2 gepflügt: Zwischen ihnen haben das Vereinigte Königreich und die Vereinigten Staaten mehr als 8,5 Millionen beigetragen (siehe „Rallye„ Viral Genom “). In der Zwischenzeit zeigten Wissenschaftler in anderen Ländern, einschließlich Südafrika, Indien und Brasiliens, dass eine effiziente Überwachung besorgniserregende Varianten in niedrigeren Ressourceneinstellungen erkennen kann.

In früheren Epidemien wie dem Ausbruch der westafrikanischen Ebola 2013-16 kamen die Sequenzierungsdaten zu langsam ein, um zu verfolgen, wie sich das Virus mit der Ausbreitung der Infektionen veränderte. Es wurde jedoch schnell klar, dass SARS - COV - 2 Sequenzen zu einem beispiellosen Volumen und einem beispiellosen Tempo kommen würden, sagt Emma Hodcroft, genomischer Epidemiologe am Schweizer Tropical and Public Health Institute in Basel. Sie arbeitet weiter eine Anstrengung namens NextStrain, der Genomdaten verwendet, um Viren wie Influenza zu verfolgen, um ihre Ausbreitung besser zu verstehen. „Wir hatten so viele dieser Methoden entwickelt, dass sie theoretisch sehr nützlich sein können“, sagt Hodcroft. "Und plötzlich hatten wir im Jahr 2020 die Gelegenheit, aufzubauen und zu erscheinen."

Anfangs wurden SARs - Cov - 2 Sequenzierungsdaten verwendet Verfolgen Sie die Ausbreitung des Virus in seinem Epizentrum in Wuhan, China und dann global. Dies beantwortete wichtige frühe Fragen - z. B. ob sich das Virus weitgehend zwischen Menschen oder aus denselben tierischen Quellen für Menschen ausbreitete. Die Daten zeigten die geografischen Routen, durch die das Virus reiste, und zeigten ihnen viel schneller als konventionelle epidemiologische Untersuchungen. Später erschien schneller Varianten des Virus und schickten Sequenzierungslabors in Hyperdrive. Ein globales Kollektiv von Wissenschaftlern und Amateurvarianten -Trackern, die sich ständig durch die Sequenzdaten bewegten, um besorgniserregende virale Veränderungen zu suchen.

„Es wurde möglich, die Entwicklung dieses Virus in enormen Details zu verfolgen, um genau zu sehen, was sich veränderte“, sagt Jesse Bloom, ein viraler Evolutionsbiologe am Fred Hutchinson Cancer Center in Seattle, Washington. Mit Millionen von SARs - Cov - 2 Genomen in der Hand können Forscher nun zurückgehen und sie untersuchen, um die Einschränkungen für die Entwicklung des Virus zu verstehen. "Das haben wir noch nie zuvor geschafft", sagt Hodcroft.

Viren ändern sich mehr als erwartet

Weil noch niemand Sars - Cov - 2 studiert hatte, kamen Wissenschaftler mit ihren eigenen Annahmen darüber, wie es sich anpassen würde. Viele wurden von Erfahrungen mit einem anderen RNA -Virus geleitet, das Atemwegsinfektionen verursacht: Influenza. "Wir hatten einfach nicht viele Informationen über andere Atemwegsviren, die Pandemien verursachen könnten", sagt Hodcroft.

Influenza breitet sich hauptsächlich durch die aus Erwerb von MutationenDas ermöglicht es, sich der Immunität der Menschen zu entziehen. Da noch niemand vor 2019 mit SARs - Cov - 2 infiziert worden war, erwarteten viele Wissenschaftler erst nach dem wesentlichen Druck, den das Immunsystem der Menschen durch Infektionen oder besser noch im Impfung auf sie zu verändern.

Die Entstehung von schnellerem Senden, tödlichere Varianten von SARS - COV - 2, wie Alpha und Delta, löste einige frühe Annahmen aus. Sogar Anfang 2020 hatten SARS - Cov - 2 eine einzelne Amino -Säure -Änderung aufgenommen, die seine Ausbreitung erheblich erhöhte. Viele andere würden folgen.

"Was ich falsch gemacht habe und nicht erwartet habe, war, wie sehr es sich phänotypisch ändern würde", sagt Holmes. "Sie haben diese erstaunliche Beschleunigung in Übertragbarkeit und Virulenz gesehen." Dies deutete darauf hin, dass SARS - Cov - 2 nicht besonders gut an die Ausbreitung zwischen Menschen angepasst war, als es in Wuhan, einer Stadt von Millionen, auftrat. Es hätte sehr gut in einer weniger dicht besiedelten Umgebung ausgelöst werden können, fügt er hinzu.

Holmes fragt sich auch, ob das brennende Tempo der beobachteten Veränderung lediglich ein Produkt war, wie genau SARS - Cov - 2 verfolgt wurde. Würden Forscher die gleiche Rate sehen, wenn sie die Entstehung einer Influenza -Stamm, die für die Bevölkerung neu war, bei der gleichen Lösung beobachtete? Das bleibt zu bestimmen.

Die anfänglichen Riesen -Sprünge, die SARs - Cov - 2 entschieden hatte, kamen mit einer rettenden Gnade: Sie beeinflussten die von Impfstoffen und frühere Infektionen gelieferte schützende Immunität nicht drastisch. Dies änderte sich jedoch mit der Entstehung der Omicron -Variante Ende 2021, die mit Veränderungen des „Spike“ -Proteins beladen war, das ihm half, Antikörperreaktionen auszuweichen (das Spike -Protein ermöglicht es dem Virus, Wirtszellen zu betreten). Wissenschaftler wie Bloom wurden überrascht, wie schnell diese Veränderungen in aufeinanderfolgenden Post -- -Omicron -Varianten erschienen.

Und das war nicht einmal der überraschendste Aspekt von Omicron, sagt Ravindra Gupta, Virologe an der Universität von Cambridge, Großbritannien. Kurz nachdem die Variante aufgetaucht war, bemerkten sein Team und andere, dass Omicron im Gegensatz zu früheren SARs - COV - 2 Varianten wie Delta, die die unteren Atemwegszellen der Lunge bevorzugten, die oberen Atemwege infizierten. „Um zu dokumentieren, dass ein Virus im Verlauf einer Pandemie sein biologisches Verhalten verschoben hat, war beispiellos“, sagt Gupta.