เปิดสาเหตุ โอมิครอนสายพันธุ์ย่อย KP.3 จึงกลายเป็นสายพันธุ์หลักระบาดในสหรัฐฯ

ศูนย์จีโนมทางการแพทย์ คณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี ได้โพสต์ข้อความผ่านเฟซบุ๊ก Center for Medical Genomics ระบุว่า เหตุใด โอมิครอนสายพันธุ์ย่อย KP.3 จึงกลายเป็นสายพันธุ์หลักที่ระบาดในสหรัฐอเมริกา

สายพันธุ์ โอมิครอน ตัวใหม่อย่าง KP.3 กำลังระบาดหนักในสหรัฐอเมริกา ข้อมูลล่าสุดของ US CDC ระบุว่า KP.3 พบได้ถึง 25% ของผู้ติดเชื้อทั้งหมด เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น มาไขความกระจ่างผ่านการทำงานร่วมกันของยีนที่เรียกว่า epistasis 

Epistasis คือปรากฏการณ์ที่การกลายพันธุ์ของยีนหนึ่งส่งผลต่อการแสดงออกของยีนอื่น และการศึกษาของเราชี้ให้เห็นว่า epistasis อาจเป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้ KP.3 ระบาดได้ง่ายกว่าสายพันธุ์อื่นๆ

เรามาดูกันว่าการกลายพันธุ์สำคัญๆ ของ KP.3 ส่งผลอย่างไรต่อความสามารถในการเข้าสู่เซลล์มนุษย์ ซึ่งวัดจากการจับกับ ACE2 receptor ที่เป็นประตูสำคัญที่ไวรัสโควิดใช้บุกรุกเซลล์

- การกลายพันธุ์ Q493E เพียงอย่างเดียว ลดความสามารถในการจับ ACE2 ลงถึง 10 เท่า ซึ่งน่าจะทำให้ไวรัสแพร่เชื้อได้ยากขึ้น  

- การกลายพันธุ์ Q493E ร่วมกับ F456L หรือ L455S ยังคงลดความสามารถในการจับ ACE2 แม้จะไม่มากเท่า Q493E อย่างเดียว

- แต่เมื่อ Q493E, F456L และ L455S เกิดขึ้นพร้อมกัน กลับช่วยให้ไวรัสจับ ACE2 ได้ดีขึ้น! ทำให้มีโอกาสแพร่เชื้อและหลบหลีกภูมิคุ้มกันได้ง่ายขึ้น เห็นได้ชัดจากกราฟเส้นสีส้มที่พุ่งสูงขึ้นเมื่อมีการกลายพันธุ์ครบทั้ง 3 ตำแหน่ง

ข้อมูลนี้แสดงให้เห็นว่า การกลายพันธุ์ร่วมกันหลายตำแหน่งอาจทำให้ KP.3 ได้เปรียบในการแพร่ระบาด แม้การกลายพันธุ์เพียงตำแหน่งเดียวอาจไม่เป็นผลดีต่อไวรัส นี่แหละคือพลังของ epistasis!

การทำงานร่วมกันของยีน หรือ epistasis มีผลสำคัญต่อการวิวัฒนาการและการเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่ๆ ของ SARS-CoV-2 ไม่ว่าจะเป็น:

1. การปรับสมดุลการกลายพันธุ์ - ทำให้ไวรัสสามารถพัฒนาการกลายพันธุ์ที่เป็นผลดีต่อการอยู่รอดได้ แม้บางการกลายพันธุ์จะมีผลเสียเมื่อเกิดเพียงตำแหน่งเดียว

2. เพิ่มประสิทธิภาพการบุกรุกเซลล์ - การกลายพันธุ์หลายตำแหน่งร่วมกันอาจช่วยไวรัสจับกับ receptor ในเซลล์มนุษย์ได้แน่นขึ้น ทำให้ติดเชื้อได้ง่ายขึ้น

3. หลบหลีกภูมิคุ้มกัน - เปลี่ยนแปลงโปรตีนสไปค์ให้ภูมิคุ้มกันจากการติดเชื้อหรือฉีดวัคซีนจับและทำลายไวรัสได้ไม่ดี

4. เพิ่มความทนทานต่อการรักษา - ยากลำบากต่อยาต้านไวรัสในการทำงาน

การทำความเข้าใจ epistasis ทำให้เราสามารถ:

- คาดการณ์ได้ว่าการกลายพันธุ์ใดจะมีแนวโน้มเกิดขึ้นและมีผลกระทบสูง  

- พัฒนาเครื่องมือเฝ้าระวังการกลายพันธุ์ให้มีประสิทธิภาพ

- พัฒนาวัคซีนและยาต้านไวรัสรุ่นใหม่ให้ตอบโต้ไวรัสกลายพันธุ์ได้ดีขึ้น

- ปรับกลยุทธ์การป้องกันและรักษาให้ทันท่วงทีและเหมาะสมกับสถานการณ์

ดังนั้น การศึกษา epistasis จึงเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยให้เราเข้าใจและเตรียมรับมือกับวิวัฒนาการของไวรัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการระบาดใหญ่ในอนาคต จากสายพันธุ์ใหม่ๆ ที่อาจรุนแรงกว่าเดิม

หมายเหตุ

Epistasis คือปรากฏการณ์ทางพันธุศาสตร์ที่การกลายพันธุ์ของยีนหนึ่งสามารถส่งผลกระทบต่อการแสดงออกของการกลายพันธุ์ในยีนอื่นๆ ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลของการกลายพันธุ์หนึ่งอาจขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของการกลายพันธุ์อื่นๆ ในจีโนม

ตัวอย่างเช่น พิจารณายีน A และ B:

การกลายพันธุ์ในยีน A อาจทำให้เกิดลักษณะ X

การกลายพันธุ์ในยีน B อาจไม่มีผลใดๆ เมื่อเกิดเพียงอย่างเดียว

แต่เมื่อการกลายพันธุ์ทั้งในยีน A และ B เกิดขึ้นพร้อมกัน อาจทำให้ลักษณะ X หายไป

นี่คือตัวอย่างอย่างง่ายของ epistasis ที่การกลายพันธุ์ในยีน B มีอิทธิพลต่อผลของการกลายพันธุ์ในยีน A

Epistasis สามารถเกิดได้ในหลายรูปแบบ เช่น:

Positive epistasis: การกลายพันธุ์ในยีนหนึ่งเพิ่มผลของการกลายพันธุ์ในอีกยีนหนึ่ง

Negative epistasis: การกลายพันธุ์ในยีนหนึ่งลดผลของการกลายพันธุ์ในอีกยีนหนึ่ง

Sign epistasis: การกลายพันธุ์ในยีนหนึ่งสลับผลของการกลายพันธุ์ในอีกยีนหนึ่งจากบวกเป็นลบ หรือกลับกัน

Epistasis มีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการ เพราะทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างยีนต่างๆ ส่งผลให้ลักษณะทางพันธุกรรมและฟีโนไทป์มีความหลากหลาย อีกทั้งยังอาจเป็นกลไกที่ช่วยให้สิ่งมีชีวิตปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป

ในกรณีของไวรัสโคโรนา epistasis อาจมีบทบาทสำคัญในการกำหนดความสามารถในการแพร่ระบาดของสายพันธุ์ต่างๆ ผ่านปฏิสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์หลายตำแหน่งบนจีโนมของไวรัส

ภาพจาก AFP