Varian SARS-CoV-2 Berikutnya ?

 

Hewan Bisa Menjadi Reservoir Varian SARS-CoV-2 Berikutnya Muncul

 

Pada April 2020, ketika ratusan ribu orang di seluruh dunia telah meninggal karena COVID-19, satu orang yang terinfeksi—Nadia yang berusia 4 tahun—menjadi berita utama global. Seekor harimau Malaya yang tinggal di Kebun Binatang Bronx New York, Nadia adalah salah satu hewan pertama yang diketahui tertular virus dari manusia, kemungkinan besar dari penjaga.

 

Beberapa hewan yang terinfeksi SARS-CoV-2 mengalami gangguan pernapasan dan gejala yang mengancam jiwa. Nadia selamat, tetapi yang lain — termasuk Jupiter, seekor harimau di Kebun Binatang Columbus Ohio yang mati Juni lalu — tidak. Dan seperti halnya manusia, bahkan hewan yang tidak menunjukkan gejala pun dapat menyimpan dan menyebarkan virus.

 

Hingga Mei ini, 36 negara di Afrika, Amerika, Asia, dan Eropa telah secara resmi melaporkan infeksi SARS-CoV-2 pada 23 spesies hewan bukan manusia, termasuk tidak hanya kucing besar seperti harimau dan singa, tetapi juga kucing dan anjing peliharaan, gorila, rusa berekor putih, hamster, cerpelai ternak, berang-berang, trenggiling, manate, kuda nil, dan lain-lain, menurut Organisasi Kesehatan Hewan Dunia, ketika didirikan sebagai OIE.

 

“Dengan SARS-CoV-2, hal yang luar biasa adalah berapa banyak spesies yang telah terinfeksi virus berasal manusia,” kata ahli biologi evolusi Edward Holmes, PhD, seorang profesor di University of Sydney, dalam sebuah wawancara.

 

Memahami bagaimana virus berpindah antarspesies—dikenal ahli ekologi sebagai peristiwa “tumpahan”—rumit tetapi berpotensi kritis dalam mengakhiri pandemi COVID-19, kata Holmes dan yang lainnya kepada JAMA. Penularan antarspesies dapat menghasilkan reservoir hewan baru di mana virus dapat berkembang biak atau bertahan untuk waktu yang lama, menciptakan potensi patogen untuk menularkan kembali ke populasi manusia.

 

Saat virus melompati penghalang spesies, ia juga beradaptasi dengan berbagai inang yang berbeda, menimbun mutasi yang dapat mengubah perilaku, penularan, atau kemampuannya untuk menghindari vaksin dan pertahanan kekebalan dengan cara yang belum diketahui. “Yang mungkin kami takutkan adalah situasi di mana, ketika segala sesuatu tampak terkendali, kami memiliki varian baru yang menyebar dengan cepat, terlihat sangat berbeda, dan kami tidak tahu dari mana asalnya,” Barbara Han, PhD, seorang ahli ekologi penyakit di Cary Institute of Ecosystem Studies di New York, mengatakan dalam sebuah wawancara.

 

Tanpa pengawasan, varian baru bisa luput dari perhatian. Maret lalu, Organisasi Kesehatan Dunia, OIE, dan Organisasi Pangan dan Pertanian PBB (FAO) meminta semua negara untuk mengambil langkah-langkah untuk mengurangi penularan SARS-CoV-2 antara manusia dan hewan. Rekomendasi tersebut, yang ditujukan untuk melindungi semua spesies dari penyakit dan mengurangi risiko varian baru, menekankan pemantauan satwa liar mamalia untuk infeksi.

Melihat di balik COVID-19, pengawasan hewan yang lebih luas diperlukan untuk mendeteksi penyakit zoonosis di masa depan sebelum salah satunya menyebabkan pandemi berikutnya, kemungkinan yang menurut para ilmuwan diperparah oleh perubahan iklim. “Kita semakin banyak berinteraksi dengan satwa liar di planet yang mengalami perubahan iklim, dan itu akan meningkatkan peluang terjadi perpidahan virus antara manusia dan hewan,” kata Holmes. “Ini kepastian mutlak.”

 

Banyak Rintangan

Bukti menunjukkan bahwa novel coronavirus kemungkinan besar berasal dari kelelawar tapal kuda sebelum ditransmisikan ke inang perantara yang masih belum diketahui — antara lain diduga trenggiling dan anjing racoon — yang pada gilirannya menularkannya kepada manusia, mungkin dalam 2 atau lebih peristiwa terpisah. Itu menjadikan SARS-CoV-2 1 dari hampir 900 patogen zoonosis yang diketahui telah membuat lompatan dari hewan bukan manusia ke populasi manusia selama ribuan tahun.

 

Namun paradigma penyakit menular yang menempatkan manusia di puncak rantai penularan adalah salah, menurut Holmes. “Sepanjang sejarah, manusia telah menularkan penyakitnya kepada hewan lain,” ujarnya merujuk pada konsep reverse zoonosis. “Kita adalah bagian dari ekosistem.”

Meskipun pertukaran virus sering terjadi, faktor-faktor tertentu diperlukan agar patogen mencapai potensi pandemi. Misalnya, sebagian besar virus tingkat pandemi menyebabkan infeksi pernapasan, dan risiko wabah global lebih besar jika — seperti SARS-CoV-2 — dapat ditularkan tanpa gejala, kata Holmes.

 

Tetapi bahkan virus siluman ini harus mengatasi rintangan tambahan yang dapat mencegah penyebaran ke spesies baru. Penghalang terbesar adalah mekanisme lock-and-key: antigen permukaan virus harus mampu secara efektif mengikat reseptor permukaan sel inang untuk memasuki sel dan bereplikasi. Perbedaan kecil dalam struktur protein permukaan virus dapat mencegah "kunci" ini untuk membuka kunci mesin seluler inang. Dalam kasus SARS-CoV-2, "kuncinya" adalah protein Spike dan "kunci" adalah reseptor enzim pengonversi angiotensin 2 (angiotensin converter 2 / ACE-2) pada manusia dan ratusan vertebrata lainnya.

 

Hewan yang berbeda seringkali memiliki sedikit perbedaan dalam reseptor bersama mereka. Untuk mengikatnya, protein virus harus mengalami perubahan dalam urutan genetiknya dan menghasilkan struktur 3 dimensi. Beberapa virus, seperti SARS-CoV-2, memiliki kemampuan untuk mengubah kunci mereka dengan cepat agar sesuai dengan banyak kunci. “SARS-CoV-2 merupakan jenis virus “Pisau Tentara Swiss” yang luar biasa yang dapat menggunakan reseptor [ACE-2] dari berbagai spesies,” kata Michael Letko, PhD, ahli virologi molekuler dari Washington State University, dalam sebuah wawancara.

Dalam sebuah penelitian tahun lalu, Angela Bosco-Lauth, PhD, DVM, seorang peneliti penyakit zoonosis di Colorado State University, dan rekannya menganalisis SARS-CoV-2 yang diisolasi dari sekelompok kecil mamalia yang terpapar secara eksperimental termasuk kucing dan anjing. Mengurutkan sampel ini mengungkapkan 14 varian baru, termasuk 6 perubahan pada protein Spike.

 

Peneliti lain telah mengamati peningkatan tingkat evolusi ketika virus pertama kali ditularkan dari manusia ke spesies lain, termasuk cerpelai dan rusa berekor putih, menurut Finlay Maguire, PhD, seorang ahli epidemiologi genom di Universitas Dalhousie di Kanada. “Ini mengkhawatirkan karena Anda memiliki sesuatu yang beradaptasi dengan satu lingkungan yang masuk ke lingkungan yang berbeda dan kemudian berpotensi banyak berubah, cukup cepat,” kata Maguire dalam sebuah wawancara.

Untungnya bagi manusia, kata Holmes, jenis tingkat mutasi yang lebih tinggi biasanya membantu virus beradaptasi dengan inang baru mereka dan jarang memberikan keuntungan untuk menginfeksi ulang yang lama.

 

Sebelum pandemi COVID-19, Letko dan rekannya mempelajari bagaimana coronavirus sindrom pernapasan Timur Tengah (MERS-CoV), coronavirus zoonosis lainnya, mungkin telah beradaptasi dengan inang yang berbeda. Dalam percobaan laboratorium, mereka berulang kali menularkan virus melalui reseptor inang dipeptidyl peptidase 4 (DPP-4) versi turunan kelelawar, mengurutkan protein Spike virus dengan setiap peristiwa penularan. Meskipun pada awalnya virus tidak secara efisien mengikat versi reseptor DPP-4 ini, para peneliti menemukan beberapa rute adaptasi yang berbeda — mutasi lonjakan di 1 lokasi vs 2 di lokasi lain dapat menghasilkan peningkatan serupa dalam kemampuan pengikatan virus.

 

Studi ini adalah salah satu pengamatan pertama dari banyak cara virus corona dapat beradaptasi dengan inang baru, kata Letko. “Saat itu, agak aneh melihatnya,” katanya tentang penelitian tahun 2018. “Tapi sekarang yang kita lihat dengan SARS-CoV-2 dan bagaimana varian berbeda ini muncul.”

 

Dia mencatat bahwa mutasi Spike MERS-CoV meningkatkan interaksi virus dengan varian reseptor DPP-4 tetapi tidak meningkatkan kemampuannya untuk mengikat ke bentuk yang ditemui sebelumnya. Ini mungkin juga terjadi pada varian SARS-CoV-2. Saat virus bergerak melalui spesies hewan, ia berevolusi untuk bereplikasi pada spesies tersebut, bukan pada manusia. “Seiring berjalannya waktu, itu akan memaksimalkan potensi penularannya pada spesies hewan lain,” kata Holmes. “Varian apa pun yang tampak lebih menular dan/atau mematikan pada manusia hanya dapat berevolusi secara kebetulan.”

 

Mendobrak Hambatan

Eksperimen di laboratorium dapat mengungkapkan potensi virus untuk berpindah antar spesies dan jenis varian yang mungkin muncul saat itu. “Tapi kami tidak memiliki informasi untuk mengatakan apakah itu akan tumpah atau tidak,” kata Letko. "Di situlah faktor ekologi muncul."

 

Utama di antara faktor-faktor tersebut adalah interaksi manusia-hewan. Dalam 2 bulan pertama setelah timbulnya COVID-19, para peneliti mulai meneliti kucing dan anjing peliharaan untuk mencari infeksi, kata Samira Mubareka, MD, seorang ilmuwan klinis di Institut Penelitian Sunnybrook Universitas Toronto, dalam sebuah wawancara. Pada tahun pertama pandemi, infeksi cerpelai dilaporkan terjadi di peternakan di beberapa negara, termasuk Belanda, Kanada, dan AS, dan beberapa wabah menyebabkan pemusnahan massal.

 

Untuk mengidentifikasi spesies yang rentan dan area untuk surveilans, ahli epidemiologi, ahli biologi satwa liar, dan lainnya telah menemukan hewan yang kemungkinan besar berhubungan dekat dengan orang-orang di pasar atau lingkungan pertanian.

“Kami mencoba memilih spesies yang relevan secara ekologis,” kata Bosco-Lauth dalam sebuah wawancara.

 

Spesies satwa liar tertentu yang hidup dekat dengan manusia — sigung belang, tikus rusa, dan tikus hutan berekor lebat — rentan terhadap infeksi SARS-CoV-2 dan dapat menularkan virus, Bosco-Lauth dan rekannya melaporkan pada tahun 2021. Hewan lain yang termasuk dalam penelitian, seperti kelinci cottontail, tikus rumah, dan rakun, resisten terhadap infeksi.

 

Dalam upaya pengawasan lainnya, Mubareka dan rekan mengambil sampel 776 hewan dari 17 spesies satwa liar di Ontario dan Quebec, tidak menemukan bukti infeksi saat ini atau sebelumnya. Namun, setelah infeksi SARS-CoV-2 pada rusa berekor putih dilaporkan di AS bagian barat tengah, tim Mubareka juga menemukan infeksi pada rusa Kanada.

 

Para peneliti telah meluncurkan program pengawasan satwa liar SARS-CoV-2 di Ontario pada musim panas 2020. Inisiatif yang sedang berlangsung, sebuah kolaborasi dengan jaringan pengawasan yang sudah ada sebelumnya untuk penyakit rabies dan wasting kronis, melibatkan studi roadkill dan menjebak serta melakukan pengambilan sampel cerpelai liar secara langsung. dan binatang kecil lainnya. Program ini juga mengandalkan pemburu untuk memberikan sampel. Untuk beberapa spesies seperti rusa, "ini merupakan pengambilan sampel yang lebih oportunistik" karena kesulitan mengambil sampel hewan hidup di alam liar, kata Jeff Bowman, PhD, ahli ekologi satwa liar di Kementerian Sumber Daya Alam dan Kehutanan Ontario, dalam sebuah wawancara.

 

Mei 2022 lalu, tim melaporkan penemuan “garis keturunan SARS-CoV-2 yang paling berbeda hingga saat ini” pada rusa berekor putih di Ontario. Perbandingan dengan genom virus dari infeksi manusia mengungkapkan bahwa rusa mungkin telah menularkan varian tersebut ke setidaknya 1 orang, menurut artikel pracetak yang belum ditinjau oleh rekan sejawat. Mink yang dibudidayakan di Belanda dan hamster dari toko hewan peliharaan di Hong Kong juga telah menginfeksi manusia. Dan Juli ini, para peneliti di Thailand menerbitkan laporan kasus seorang dokter hewan yang terinfeksi SARS-CoV-2 dari kucing pet yang bersin ketika diusap hidungnya.

 

Meskipun peristiwa spillback (tumpahan balik) seperti itu jarang terjadi, hal ini mungkin terjadi. Han menyamakan meningkatnya jumlah reservoir hewan SARS-CoV-2 yang potensial dengan melempar lebih banyak dadu dalam permainan untung-untungan. Karena jumlah spesies hewan yang terinfeksi SARS-CoV-2 meningkat, demikian juga kemungkinan munculnya varian baru dan menyebar kembali ke manusia. “Ini seperti meletakkan lebih banyak dadu di luar sana untuk digulirkan selamanya,” katanya. “Anda tidak pernah tahu kapan Anda bisa mendapatkan kombinasi yang memberi Anda Omicron berikutnya.”

 

Han mengambil pendekatan komputasi untuk mengidentifikasi di mana varian baru ini mungkin muncul. Timnya telah mengembangkan model pembelajaran mesin untuk memprediksi spesies yang paling rentan terhadap tumpahan tersebut. Teknik ini tidak hanya memperhitungkan kesamaan urutan ACE-2 spesies tetapi juga nuansa dalam interaksi dunia nyata dan distribusi geografis.

 

Model seperti itu membutuhkan konfirmasi dari studi laboratorium dan surveilans kerja lapangan. Tapi mereka “dapat membantu memprioritaskan tempat untuk melakukan pengawasan yang mahal,” kata Han. “Itu adalah prediksi yang dimaksudkan untuk diuji, dan terserah kita untuk memutuskan tingkat pengujian apa yang ingin kita investasikan.”

 

Faktor Iklim

Penularan melalui udara selama kontak dekat, virus dalam air limbah, dan hewan pengerat serta hewan kecil lainnya yang hidup dekat dengan manusia semuanya mungkin berperan dalam infeksi lintas spesies SARS-CoV-2, menurut Mubareka. Untuk rusa berekor putih, penyebab potensial termasuk masker atau tisu wajah bekas yang dibuang, air limbah yang terkontaminasi, inang hewan perantara, atau penularan langsung dari manusia.

 

Memerangi pandemi akan membutuhkan pemahaman yang lebih dalam tentang bagaimana peristiwa ini terjadi dan dampaknya terhadap evolusi virus. Populasi virus yang berbeda yang berkembang di inang yang berbeda dapat mewakili perubahan mendasar dalam ekologi dan evolusi SARS-CoV-2 dan dapat mengakibatkan dinamika penyakit yang berbeda, kata Maguire. Untuk alasan ini, upaya untuk mengekang pandemi yang sedang berlangsung—dan ancaman zoonosis di masa depan—harus berfokus tidak hanya pada tindakan kesehatan masyarakat manusia tetapi juga tindakan pengawasan dan pengendalian yang berfokus pada hewan.

 

Langkah-langkah itu sekarang lebih kritis dari sebelumnya, karena perusakan habitat, pertanian intensif untuk memenuhi kebutuhan manusia yang terus meningkat, dan perdagangan dan perburuan satwa liar ilegal mengancam untuk meningkatkan kemungkinan virus berpindah antar spesies.

 

Meskipun pembuat kebijakan telah menekankan perlunya mendeteksi dan memadamkan ancaman zoonosis yang muncul, sebuah pendekatan yang menyarankan tindakan harus diambil hanya setelah manusia sakit tidak cukup, para peneliti baru-baru ini berpendapat di Science Advances. Menghitung biaya pandemi global dalam hal kematian manusia dan dampak ekonomi, mereka memperkirakan bahwa upaya pencegahan primer — menemukan virus yang muncul sebelum menyebabkan pandemi — “menghabiskan biaya kurang dari 1/20 nilai nyawa yang hilang setiap tahun” akibat ancaman semacam itu.

 

Pencegahan itu bergantung pada peningkatan pengawasan limpahan, pengembangan basis data global urutan virus, pengurangan deforestasi, dan pengelolaan perdagangan satwa liar yang lebih baik, menurut penulis. Inisiatif seperti Global Virome Project mendorong jenis upaya pencegahan ini.

 

Satu tim peneliti baru-baru ini mensimulasikan bagaimana pembagian virus antar spesies dapat berkembang selama setengah abad ke depan. Karena perubahan iklim mengubah penggunaan lahan manusia dan menyebabkan spesies lain mengubah wilayah geografisnya, para ilmuwan memperkirakan bahwa hewan akan berkumpul di hotspot keanekaragaman hayati, terutama pada ketinggian yang lebih tinggi. Wilayah tersebut diperkirakan akan tumpang tindih dengan wilayah dengan kepadatan penduduk yang lebih besar, terutama di Afrika dan Asia.

 

Pergeseran antarmuka manusia-hewan ini, yang digambarkan Holmes sebagai “garis patahan kritis” untuk zoonosis, diharapkan mendorong sekitar 4000 penularan virus lintas spesies baru berdasarkan proyeksi untuk tahun 2070. “Transisi ekologis ini mungkin sudah berlangsung dan bertahan pemanasan di bawah 2 °C dalam satu abad tidak akan mengurangi penyebaran virus di masa depan,” tulis para peneliti dalam sebuah artikel yang diterbitkan di Nature pada musim semi lalu.

 

Studi semacam itu—dan pandemi saat ini—menekankan hubungan mendalam antara kesehatan manusia dan ekosistem serta kebutuhan untuk memantau dan melindungi hewan. Untuk mencegah pandemi berikutnya, maka kita benar-benar harus proaktif dalam melakukan surveilans pada banyak spesies hewan karena kita semua saling terhubung.

Sumber:

Jyoti Madhusoodanan. 2022. Animal Reservoirs—Where the Next SARS-CoV-2 Variant Could Arise. Medical News & Perspectives.