Czy da się uniknąć pandemii „COVID bis”?
Pandemia wirusa SARS-CoV-2, w historii najnowszej porównywalna jedynie z pandemią grypy Hiszpanki, w spektakularny sposób przypomniała o nieustającym zagrożeniu wirusowymi chorobami odzwierzęcymi i konieczności przynajmniej szacunkowego monitorowania tego zagrożenia. Pomimo zwiększanych globalnie nakładów na profilaktykę epidemii i nowych doświadczeń zdobywanych podczas głośnych epidemii wirusów: SARS, MERS, Ebola czy Zika, świat został przez pandemię COVID-19 obezwładniony. Tymczasem SARS-CoV-2 jest tylko jednym z ponad 250 już poznanych ludzkich wirusów zoonotycznych (odzwierzęcych). Identyfikacja kolejnych jest bardziej niż prawdopodobna – liczba gatunków wirusów ptasich i ssaczych o potencjale zoonotycznym oceniana jest w tysiącach. Kolejna pandemia zdaje się być jedynie kwestią czasu…
W tym kontekście, wprost frapujący jest artykuł opublikowany w jednym z najlepszych czasopism naukowych świata, amerykańskim Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). Autorzy wykazali możliwość ilościowej oceny ryzyka przeskoku wytypowanych wirusów zwierzęcych na człowieka i ich potencjału pandemicznego za pomocą zaadaptowanego programu internetowego SpillOver (ang. rozlewać się).
Ideę pracy precyzuje wypowiedź pierwszej autorki Zoë Grange: „Musimy nadać priorytet identyfikacji zagrożenia wirusami o największym potencjale pandemicznym, nim pojawi się kolejna niszczycielska pandemia”. Ciekawostką jest, że pierwowzorem dla SpillOver był algorytm oceny ryzyka stosowany przez banki i towarzystwa ubezpieczeniowe przy przyznaniu kredytów i wycenie polis ubezpieczeniowych. Gwarancja efektywności rozwiązania, choćby z tego względu wydaje się pewna.
W założeniu twórców, SpillOver miała dostarczać dane pozwalające na eliminację/redukcję ryzyka wybuchu potencjalnej pandemii wirusowej, a w przypadku wybuchu oferować sugestie istotne dla jej ograniczania i lepszego zarządzania pandemicznym kryzysem. Nie zapominajmy, że olbrzymia wiedza o zoonotycznym wirusie grypy przesłania znikomość wiedzy o setkach innych zarejestrowanych wirusach zoonotycznych i świadomości istnienia tysięcy wirusów dotąd nieopisanych.
Asumpt do podjęcia wysiłków dała wspomniana, nieprzewidywalna pandemia SARS-CoV-2, koronawirusa, którego rezerwuarem są nietoperze, a szereg znanych lepiej lub gorzej przedstawicieli rodziny zdaje się oczekiwać na szansę zaatakowania człowieka.
Wejściowych danych wirusologicznych dla SpillOver dostarczały bazy Programu Badań Nowych Zagrożeń Epidemiologicznych o angielskiej akronimicznej, nazwie PREDICT, prowadzonego przez Agencję Stanów Zjednoczonych na Rzecz Rozwoju Międzynarodowego, USAID (ang. United States Agency for International Development), w latach 2009 to 2020.
Autorzy projektu, którego animatorem była, Jonna Mazet, wytypowali na podstawie piśmiennictwa zbiór 887 wirusów zwierzęcych stanowiących potencjalne zagrożenie dla populacji ludzkich i 50 czynników ryzyka przeskoku wirusów na człowieka i rozwoju pandemii. O weryfikację wyboru poproszono 150 ekspertów z 20 krajów. Ostatecznie w rankingu ryzyka uwzględniono 31 najistotniejszych czynników wskazanych przez 65 naukowców z 13 krajów. W grupie ekspertów zaangażowanych w projekt znaleźli się m.in. naukowcy z amerykańskich towarzystw ochrony przyrody: Wildlife Conservation Society, Smithsonian Conservation Biology Institute (Towarzystwa Ochrony Przyrody); EcoHealth Alliance („łowcy wirusów”) i Metabiota wytypowani w oparciu o publikacje, udział w konferencjach, dane z Google, itp.
Poprawność SpillOver weryfikowano wprowadzając do algorytmu dane dla wirusów zoonotycznych o ustalonym potencjale epidemicznym, które, jak oczekiwano, zajęły na wygenerowanej liście rankingowej zagrożenia 12 pierwszych miejsc. SARS-CoV-2 uplasował się na pozycji drugiej, pomiędzy wirusami Lassa i Ebola, szósty był wirus WZW E, dziewiąty wirus wścieklizny. Istotna w rankingu właściwym jest wysoka pozycja kilku nowo odkrytych koronawirusów zwierzęcych, wyprzedzających odzwierzęce wirusy ludzkie o ugruntowanej od dawna złej renomie. Pierwszą dwudziestkę zamyka nowo odkryty koronawirus PREDICT_CoV-35. Zbiory danych wejściowych dla SpillOver podlegają bieżącej weryfikacji i uzupełnieniom, dzięki wolnemu dostępowi do programu (ang. open-source risk assessment tool). Użytkownicy SpillOver reprezentujący różne dziedziny wiedzy, mogą dostosowywać listę obserwowanych wirusów do regionalnych potrzeb i okoliczności (zachowań społecznych, warunków życia, kontaktu ludzi z dzikimi gatunkami zwierząt, etc.) i ostrzegać o ryzyku związanym z wirusem endemicznym przed rozwinięciem się pandemii.
Niespodziewanie tylko drugie miejsce SARS-CoV-2 w rankingu wynika z wciąż niekompletnej wiedzy o dzikich gatunkach stanowiących rezerwuar wirusa, determinującej ocenę kilku cząstkowych czynników ryzyka wpływających na wielkość ryzyka całkowitego. Możliwe, że po uzupełnieniu danych SARS-CoV-2 przesunie na miejsce czołowe.
Rankingiem ryzyka objęto 887 gatunków wirusów z 19 rodzin, wytypowanych na podstawie danych z 509 721 próbek od 74 635 zwierząt z 28 krajów. Zbiory próbek pochodziły z projektów identyfikujących nowe wirusy. Źródłem danych były również światowe rejestry zakażeń wirusowych. Z 887 wirusów 38 posiadało ustalony status wirusów zoonotycznych. Status 849 był niejednoznaczny.
Z 31 czynników ryzyka uwzględnionych w algorytmie 16 dotyczyło właściwości wirusa, 9 zwierzęcego gospodarza, 6 środowiska. Kryteria definiowano z maksymalną precyzją. Przykładowo, zasięg wirusa określano jako endemiczny, gdy dotyczył terenu o powierzchni < 10000 km2; jako państwowy mały, gdy dotyczył państwa o powierzchni < 2,5 miliona km2; państwowy duży, państwa o powierzchni > 2.5 miliony km2; regionalny, gdy obejmował 1 region WHO; semiglobalny, gdy obejmował 2-3 regiony WHO w kilku państwach; globalny, gdy obejmował więcej niż 3 regiony WHO i kilka państw.
Do najważniejszych punktowanych kryteriów ryzyka, w skrócie, należały: transmisja wirusa zwierzę – człowiek, człowiek – człowiek; zakaźności wirusa dla ludzi, zwierząt lądowych, ptaków lub innych zwierząt; tzw. plastyczność gospodarza, czyli przystosowanie wirusa do różnych gospodarzy; epidemiczność, zakaźność i zjadliwość wirusa dla różnych typów zwierząt; ciężkość choroby i czas trwania u ludzi; sposób transmisji wirusa i tzw. liczba interfejsów (styków), np. człowiek – zwierzę; częstość i bliskość kontaktów człowiek – zwierzę; odsetek gatunków rodziny wirusa zakażający ludzi i zwierzęta; pokrewieństwo genetyczne człowieka ze zwierzęcym gospodarzem wirusa; zasięg wirusa i jego zwierzęcego gospodarza; status ochronny zwierzęcego gospodarza; budowa wirusa i jego genomu; różnorodność próbek materiału zawierających wirusa; czynniki środowiskowe: gęstość zaludnienia, wylesienie, urbanizacja, intensywność rolnictwa. Wielkość ryzyka związanego z każdym czynnikiem oceniano jako: wysokie, średnie, niskie lub nieistniejące i wyrażano liczbowo. Suma poszczególnych składników ryzyka dawała wielkość stanowiącą o pozycji wirusa w rankingu. Maksymalny wskaźnik ryzyka wynosił 155.
Pierwsze 30 pozycji z 50 miejscowej listy rankingowej potencjału pandemicznego przedstawiono poniżej. Koronavirus PREDICT CoV-16 zamykający pełną listę 50 wirusów otrzymał 70,96 punktu. Jest interesujące, że wśród 50 rankingowanych wirusów znajdowało się 21 koronawirusów, w tym 19 w strefie kandydatów do przeskoku na człowieka (pozycje 13-50) o dużym potencjale pandemicznym.
*kursywa – gatunki zoonotyczne ujęte w rankingu dla weryfikacji poprawności algorytmu SpillOver
** wytłuszczenie – gatunki o zdefiniowanym statusie wirusów zoonotycznych
*** spolszczone nazwy rodzin wirusów ujętych w rankingu: arenawirusy, bornawirusy, buniawirusy, filowirusy hepewirusy, koronawirusy, paramyksowirusy, pokswirusy rabdowirusy, retrowirusy.
1HBE – wirus zapalenia wątroby typu E
2SARS-CoV – „oryginalny” wirus SARS
2SIV – małpi wirus niedoboru odporności, „prekursor” HIV
3LCM – wirus limfocytarnego zapalenia opon i splotów naczyniówkowych
4SFM – małpi wirus pienisty
5Koronawirus HKU9 (Hong Kong University 9) owocożernych nietoperzy starego świata Rousettus (latających lisów)
6MFV – wirus pienisty makaka
Spillover jest programem otwartym, a jego baza danych jest na bieżąco uzupełniana. Zasady na których opiera się, pozwalają na obejmowanie rankingiem nowych wirusów zwierzęcych/zoonotycznych i analizę ich potencjału pandemicznego w zestawieniu z pokrewnymi dla nich wirusami o wycenionym już potencjale przeskoku międzygatunkowego. Możliwa jest również ciągła weryfikacja pozycji wirusów objętych programem. Autorzy artykułu w PNAS wyrażają nadzieję, że Spillover przyczyni się do uniknięcia kolejnego kataklizmu porównywalnego z pandemią SARS-CoV-2, cezury czasowej dwóch epok: przedcovidowej i pocovidowej.
Dr Tomasz Ochałek
Laboratoria Medyczne DIAGNOSTYKA
Piśmiennictwo:
1. Zoë L. Grangea i wsp. & Jonna A. K. Mazeta. Ranking the risk of animal-to-human spillover for newly discovered viruses. PNAS April 13, 2021 118 (15) e2002324118; https://doi.org/10.1073/pnas.2002324118
2.Humane Society International. (2020). Targi dzikich zwierząt a COVID-19. Washington, D.C. Wildlife-Markets-and-COVID-19-White-Paper-POLISH.pdf
