Kebanyakan pandemi dimulai ketika virus atau patogen lain berpindah dari hewan ke manusia. Banyak ilmuwan percaya bahwa inilah asal muasal COVID-19. Virus penyebab penyakit ini, SARS-CoV-2, berkerabat dekat dengan virus corona yang ditemukan pada kelelawar.
Kini, tim peneliti dari Quantitative Biosciences Institute (QBI) UCSF, Fakultas Kedokteran Icahn di Mount Sinai, Institut Pasteur, dan Pusat Kanker Fred Hutchinson telah mengidentifikasi perbedaan genetik yang sangat kecil yang dapat membantu menjelaskan bagaimana virus hewan tertentu beradaptasi dengan manusia dan menyebabkan penyakit serius.
Temuan mereka, dipublikasikan di Host seluler dan mikrobamenunjukkan bahwa mengubah satu asam amino dalam protein virus corona dapat mengubah cara virus berinteraksi dengan sistem kekebalan kelelawar dan manusia, sehingga menghasilkan respons yang sangat berbeda terhadap infeksi.
Perubahan genetik kecil, efek biologis besar
Untuk mempelajari proses ini, para peneliti membandingkan SARS-CoV-2 dengan RaTG13, virus corona yang berkerabat dekat dan menginfeksi kelelawar tetapi tidak diketahui menginfeksi manusia.
Tim mengamati bagaimana setiap virus berinteraksi dengan protein kekebalan pada sel paru-paru manusia dan kelelawar. Pekerjaan ini dimungkinkan oleh garis sel paru-paru pertama yang dikembangkan di laboratorium yang dikembangkan dari kelelawar tapal kuda yang lebih besar.
Protein virus, yang dikenal sebagai OrfB9, ditemukan sangat penting. Meskipun OrfB9 versi SARS-CoV-2 dan RaTG13 hampir identik, keduanya hanya berbeda dalam satu asam amino di antara sekitar 100 asam amino yang terkandung dalam protein.
Respon berbeda pada sel manusia dan sel kelelawar
Perbedaan kecil ini menghasilkan efek yang sangat berbeda.
Dalam sel paru-paru manusia, OrfB9 versi SARS-CoV-2 mematikan sistem alarm kekebalan yang penting, sehingga virus dapat bereplikasi dengan lebih efisien.
Namun, pada sel paru-paru kelelawar, versi RaTG13 mengaktifkan protein kekebalan yang membantu mengendalikan virus.
Hasilnya menunjukkan bahwa perubahan genetik yang sangat kecil sekalipun dapat memengaruhi apakah suatu virus tetap berada pada hewan inang alaminya atau memperoleh kemampuan untuk tumbuh pada manusia.
“Perbedaan antara virus yang ada di kelelawar dan virus yang menyebar ke manusia dan menyebabkan penyakit bencana mungkin disebabkan oleh perubahan genetik yang sangat kecil,” kata Nevan J. Krogan, PhD, direktur QBI dan penulis utama studi tersebut. “Dengan memetakan interaksi ini pada tingkat protein – antara dua virus dan dua spesies – kita dapat membaca tanda molekuler yang memprediksi risiko penyebarannya. Ini adalah sistem peringatan dini yang dibutuhkan dunia.”
Pahami risiko dampak buruk di masa depan
Penelitian ini memberikan wawasan baru mengenai perubahan molekuler yang dapat membantu virus hewan beradaptasi dengan inang manusia. Dengan mengidentifikasi interaksi protein spesifik yang terkait dengan peristiwa penyebaran virus, para ilmuwan mungkin dapat lebih mengenali virus yang kemungkinan berpindah antar spesies sebelum memicu wabah di masa depan.
Penulis: Penulis UCSF adalah Jyoti Batra, PhD; Yuan Zhou, MS; Rithika Adavikolanu; Durga Anand; Sooraj Verma; Martin Gordon, MS; Shivali Malpotra, MS; Jack M.Moen, PhD; Ajda Rojc, MS; Atoshi Banerjee, Ph.D.; Sourobh Maji, PhD; Monita Muralidharan, Ph.D.; Hélène Foussard, Ph.D.; Irene P.Chen, PhD; CJ San Felipe, PhD; Lorena Zuliani-Alvarez, Ph.D.; Promisree Choudhury, PhD; Kirsten Obernier, Ph.D.; Rahul Suryawanshi, Ph.D.; Taha Y. Taha, PhD, PharmD; Clement A. Verba, PhD; James S. Fraser, Ph.D.; Robert M. Stroud, PhD, MA; Melanie Ott, MD, PhD; Ben Polacco, PhD; Danielle L. Swaney, Ph.D.; Ignacia Echeverria, Ph.D.; dan Manon Eckhardt, Ph.D. Untuk semua penulis, lihat artikelnya.
Pendanaan: Institut Kesehatan Nasional (U19AI135990, U19AI135972, U54AI170792, F31AI164671-01, G20AI174733, UL1TR004419, S10OD026880, S10OD030463); Institut Medis Howard Hughes; Perwalian Amal James B. Pendleton; Yayasan Roddenberry; P. dan E. Taft; Institut Gladstone; Hibah cepat; Institut Genomik Inovatif; Biohub Chan Zuckerberg – San Francisco; ANR EmerCoV AAP CE35.
