Pengembangan Vaksin dan Pengobatan COVID-19

Perkembangan Vaksin dan Pengobatan untuk COVID-19 per Awal Mei 2020

Dengan dikonfirmasi COVID-19 kasus di seluruh dunia melebihi 2,7 juta dan terus tumbuh, para ilmuwan mendorong maju dengan upaya untuk mengembangkan vaksin dan perawatan untuk memperlambat pandemi dan mengurangi kerusakan penyakit.  Beberapa pengobatan paling awal kemungkinan adalah obat yang sudah disetujui untuk kondisi lain, atau telah diuji pada virus lain.

“Orang-orang mencari tahu apakah antivirus yang ada mungkin bekerja atau apakah obat baru dapat dikembangkan untuk mencoba mengatasi virus,” Dr. Bruce Y. Lee, seorang profesor di CUNY Graduate School of Public Health & Health Policy, mengatakan pada bulan Maret.

Obat-obatan antivirus adalah topik dari konferensi Gedung Putih 18 Maret tentang wabah COVID-19.  Presiden Trump mengatakan dia mendorong Food and Drug Administration (FDA) untuk menghilangkan hambatan untuk mendapatkan obat COVID-19 untuk orang. Beberapa hari kemudian, FDA mengeluarkan deklarasi penggunaan darurat untuk obat anti-malaria hydroxychloroquine dan chloroquine.  Sekitar 30 juta dosis hydroxychloroquine dan 1 juta dosis chloroquine disumbangkan ke National Stockpile Nasional.

Obat-obatan dapat didistribusikan dan diresepkan oleh dokter untuk orang dewasa dan remaja yang dirawat di rumah sakit dengan COVID-19 ketika uji klinis tidak tersedia.  Namun, pada minggu berikutnya, para pejabat dari Uni Eropa mengatakan tidak ada bukti bahwa hydroxychloroquine efektif dalam mengobati COVID-19.  Penggunaan obat-obatan ini juga dipertanyakan dalam artikel opini Sumber yang Dipercaya dalam jurnal Annals of Internal Medicine.  Para penulis mengajukan pertanyaan tentang penelitian terbaru yang dilakukan pada obat anti-malaria dan apakah "terburu-buru dalam menilainya" dalam melewati tahapan saluran persetujuan.

Pada akhir April, FDA mengeluarkan sebuah Sumber Peringatan yang Dipercaya terhadap penggunaan hydroxychloroquine dan chloroquine di luar fasilitas medis. Badan tersebut menyatakan terdapat "masalah irama jantung yang serius dan berpotensi mengancam jiwa" yang terkait dengan obat-obatan tersebut.

Selain itu, Journal of American Medical Association (JAMA) melaporkan sumber Dipercaya pada hari yang sama bahwa studi klinis tentang klorokuin telah berakhir karena beberapa peserta telah ditemukan perubahan detak jantung yang tidak teratur, dan hampir dua lusin telah meninggal setelah memperoleh dosis obat setiap hari.

Memang, jangan berharap dua obat ini atau obat lain tersedia di apotek Anda dalam waktu dekat.  Pejabat FDA telah menyatakan bahwa masih bisa setahun sebelum obat apa pun tersedia untuk masyarakat umum untuk pengobatan COVID-19, karena agensi perlu memastikan obat-obatan aman untuk penggunaan khusus ini dan berapa dosis yang tepat.

Memang, hanya ada begitu banyak sehingga pengembangan vaksin dan obat dapat dipercepat, bahkan dengan perbaikan dalam sequence genetik dan teknologi lainnya.

"Meskipun kemajuan teknologi memungkinkan kita melakukan hal-hal tertentu lebih cepat," kata Lee kepada Healthline, "kita masih harus bergantung pada jarak sosial, pelacakan kontak, isolasi diri, dan langkah-langkah lainnya."

Berikut ini adalah ikhtisar pengembangan vaksin COVID-19 dan pengembangan obat terbaru.

PENGOBATAN

Beberapa perusahaan sedang mengembangkan atau menguji antivirus terhadap SARS-CoV-2, virus yang menyebabkan COVID-19.

Antivirus menargetkan virus pada orang yang sudah memiliki infeksi. Mereka bekerja dengan berbagai cara, kadang-kadang mencegah virus dari replikasi, di lain waktu menghalangi dari menginfeksi sel.

Lee mengatakan antivirus bekerja lebih baik jika Anda menggunakannya lebih cepat, "sebelum virus memiliki kesempatan untuk berkembang biak secara signifikan."

Dan juga sebelum virus telah menyebabkan kerusakan signifikan pada tubuh, seperti ke paru-paru atau jaringan lain.

Robert Amler, dekan Fakultas Ilmu dan Praktek Kesehatan di New York Medical College dan mantan kepala petugas medis di Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC) Badan untuk Zat Beracun dan Pendaftaran Penyakit (ATSDR), mengatakan kedua antivirus dan vaksin akan menjadi alat yang berharga dalam memerangi COVID-19.

Namun, dia berkata bahwa “antivirus kemungkinan akan dikembangkan dan disetujui sebelum vaksin, yang biasanya memakan waktu lebih lama.”

Pengembangan obat kadang-kadang digambarkan bagaikan saluran pipa dengan senyawa bergerak dari pengembangan laboratorium awal ke pengujian laboratorium dan hewan ke uji klinis pada manusia.

Diperlukan waktu satu dekade atau lebih bagi senyawa baru untuk beralih dari penemuan awal ke pasar. Banyak senyawa bahkan tidak pernah sampai sejauh itu.  Itu sebabnya antivirus yang dipandang sebagai pengobatan untuk COVID-19 adalah obat yang sudah ada.

ANTIVIRUS

Remdesivir

Dikembangkan satu dekade lalu, obat ini gagal dalam uji klinis terhadap Ebola pada tahun 2014. Tetapi ternyata secara umum aman pada manusia. Penelitian dengan MERS menunjukkan bahwa obat itu menghalangi virus untuk bereplikasi. 

Pada bulan April, sedang diuji dalam lima uji klinis COVID-19 dari sumber dipercaya. Hasil pertama tidak menggembirakan. Pada pertengahan April, Departemen Urusan Veteran melaporkan bahwa obat itu tidak menghasilkan manfaat nyata pada pasien di rumah sakit veteran. Mereka juga mencatat bahwa tingkat kematian di antara kelompok ini lebih tinggi daripada di antara pasien yang diberi perawatan medis standar.

Pada akhir April, Gilead Sciences mengumumkan salah satu percobaannya telah "dihentikan" karena rendahnya pendaftaran. Para pejabat Gilead mengatakan hasil persidangan itu "tidak meyakinkan" ketika pengadilan itu berakhir.

Beberapa hari kemudian, perusahaan mereka mengumumkan bahwa percobaan remdesivir lain yang dikawal oleh National Institute of Allergy and Infectious Diseases telah “memenuhi titik akhir utamanya.”

Anthony Fauci, direktur institut, mengatakan kepada wartawan bahwa percobaan menghasilkan "efek positif yang jelas dalam mengurangi waktu untuk pulih." Dia mengatakan orang yang memakai obat pulih dari COVID-19 dalam 11 hari dibandingkan dengan 15 hari untuk orang yang tidak menggunakan remdesivir. Rincian lebih lanjut akan dirilis setelah uji coba dilakukan review dan diterbitkan dalam publikasi ilmiah.

Pada saat yang sama, penelitian lain yang diterbitkan oleh Sumber yang diterbitkan dalam The Lancet, melaporkan bahwa peserta dalam uji klinis yang menggunakan remdesivir tidak menunjukkan manfaat dibandingkan dengan orang yang memakai plasebo.

Terlepas dari hasil yang bertentangan, FDA mengeluarkan sumber yang terpercaya pada 1 Mei untuk penggunaan remdesivir secara darurat.

Kaletra

Ini adalah kombinasi dari dua obat yang bekerja melawan HIV. Uji klinis direncanakan untuk melihat apakah itu bekerja melawan SARS-CoV-2.

Favipiravir

Obat ini disetujui di beberapa negara di luar Amerika Serikat untuk mengobati influenza. Beberapa laporan dari China menunjukkan itu mungkin berfungsi sebagai pengobatan untuk COVID-19. Namun, hasil ini belum dipublikasikan.

Arbidol

Antiviral ini diuji bersama dengan obat lopinavir / ritonavir sebagai pengobatan untuk COVID-19. Para peneliti melaporkan pada pertengahan April bahwa kedua obat tidak meningkatkan hasil klinis untuk orang yang dirawat di rumah sakit dengan kasus COVID-19 ringan hingga sedang.

OBAT LAIN

Para ilmuwan juga mencari cara lain untuk menargetkan virus atau mengobati komplikasi COVID-19, seperti:

Antibodi monoklonal

Obat ini memicu sistem kekebalan tubuh untuk menyerang virus. Vir Biotechnology telah mengisolasi antibodi dari pasien yang selamat dari SARS.

Perusahaan ini bekerja sama dengan perusahaan Cina WuXi Biologics untuk mengujinya sebagai pengobatan untuk COVID-19. AbCellera telah mengisolasi 500 antibodi unik dari seseorang yang pulih dari COVID-19 dan akan mulai mengujinya.

Transfer plasma darah

Sejalan dengan hal yang sama, FDA telah mengumumkan sumber terpercaya proses untuk fasilitas medis untuk melakukan uji coba pada pengobatan eksperimental yang menggunakan plasma darah dari orang yang telah pulih dari COVID-19.

Teorinya adalah bahwa plasma mengandung antibodi yang akan menyerang coronavirus khusus ini. Pada akhir Maret, Pusat Darah New York mulai mengumpulkan plasma dari orang-orang yang telah pulih dari COVID-19.

Stem cell

Athersys Inc. merilis data awal tahun lalu yang menunjukkan bahwa pengobatan sel induknya berpotensi memberi manfaat bagi orang-orang dengan acute respiratory distress syndrome (ARDS).

Kondisi ini terjadi pada beberapa orang dengan COVID-19 parah. Sumber MesoblastTrusted menguji produk sel induknya pada sekelompok kecil orang dengan COVID-19 dengan hasil positif.

Immune suppressant

Pada beberapa orang dengan COVID-19, sistem kekebalan menjadi overdrive, melepaskan sejumlah besar protein kecil yang disebut sitokin. Para ilmuwan berpikir "badai sitokin" ini mungkin menjadi alasan orang tertentu mengembangkan ARDS dan perlu memakai ventilator.

Beberapa penekan kekebalan sedang diuji dalam uji klinis untuk melihat apakah obat dapat memadamkan badai sitokin dan mengurangi keparahan ARDS.

Ini termasuk baricitinib, obat untuk radang sendi; CM4620-IE, obat untuk kanker pankreas; dan penghambat IL-6. FDA juga telah menyetujui alat yang menyaring Sumber sitokin yang Dipercaya keluar dari darah pasien.

Langkah selanjutnya

Sementara banyak fokusnya adalah pada pengembangan perawatan baru untuk COVID-19, perbaikan dalam cara dokter merawat pasien yang menggunakan teknologi yang ada juga sangat penting.

"Hal-hal yang harus kita khawatirkan dengan coronavirus novel adalah dapat menyebabkan pneumonia dan sindrom gangguan pernapasan akut," kata Lee. "Ada cara untuk mengobati hal-hal yang dapat mengurangi efeknya, jadi dokter juga mencoba menggunakannya."

Tidak ada perusahaan yang menawarkan batas waktu kapan obat tersebut dapat digunakan secara lebih luas untuk mengobati COVID-19. Ini bukan hal yang mudah untuk diperkirakan.

Setelah pengujian laboratorium dan hewan, obat harus melewati beberapa tahapan uji klinis Sumber terpercaya sebelum dapat disetujui untuk digunakan secara luas pada manusia.

Juga sulit untuk mempercepat, karena para ilmuwan harus mendaftarkan cukup banyak orang di setiap tahap untuk mendapatkan hasil yang bermanfaat. Mereka juga harus menunggu cukup lama untuk melihat apakah ada efek samping obat yang berbahaya.  Namun, obat-obatan kadang-kadang dapat diberikan kepada orang-orang di luar uji coba klinis melalui program “penggunaan sumber terpercaya oleh FDA”. Agar ini terjadi, orang harus memiliki "kondisi yang mengancam jiwa segera atau penyakit atau kondisi serius."

Dokter di University of California, Davis dapat mengamankan jenis persetujuan ini untuk wanita dengan COVID-19 parah untuk menerima remdesivir. Mereka melaporkan dia sekarang baik-baik saja.

Banyak yang akan menganggap ini sebagai tanda bahwa obat itu bekerja. Tetapi karena obat itu diberikan di luar uji klinis untuk hanya satu orang, tidak mungkin untuk mengetahui dengan pasti. Juga, orang lain mungkin tidak memiliki respons yang sama terhadap obat tersebut.

Tahap uji klinis

• Fase I. 

Obat ini diberikan kepada sejumlah kecil orang sehat dan penderita penyakit untuk mencari efek samping dan mengetahui dosis terbaik.

• Fase II. 

Obat ini diberikan kepada beberapa ratus orang yang menderita penyakit tersebut, mencari untuk melihat apakah itu berfungsi dan jika ada efek samping yang tidak tertular selama pengujian awal.

• Fase III. 

Dalam uji coba skala besar ini, obat ini diberikan kepada beberapa ratus atau bahkan hingga 3.000 orang. Kelompok orang yang serupa menggunakan plasebo, atau senyawa tidak aktif. Uji coba biasanya acak dan bisa memakan waktu 1 hingga 4 tahun. Tahap ini memberikan bukti terbaik tentang cara kerja obat dan efek samping yang paling umum.

• Fase IV. 

Obat yang disetujui untuk digunakan menjalani pemantauan lanjutan untuk memastikan tidak ada efek samping lain, terutama yang serius atau jangka panjang.

VAKSIN

Vaksin dirancang untuk melindungi orang sebelum mereka terpapar virus - dalam hal ini, SARS-CoV-2, virus yang menyebabkan COVID-19.

Vaksin pada dasarnya melatih sistem kekebalan. Sumber yang Dipercaya untuk mengenali dan menyerang virus ketika bertemu dengannya.

Vaksin melindungi orang yang divaksinasi dan masyarakat. Virus tidak dapat menginfeksi orang yang divaksinasi, yang berarti orang yang divaksinasi tidak dapat menularkan virus kepada orang lain. Ini dikenal sebagai kekebalan kelompok.

Banyak groupTrusted Source sedang mengerjakan vaksin potensial untuk SARS-CoV-2, dengan beberapa didukung oleh Coalition for Epidemic Preparedness Innovations (CEPI).

Ada 120 proyek di seluruh dunia yang berpusat pada pengembangan vaksin. Lima telah disetujui untuk uji klinis pada orang.

Inilah beberapa proyek:

• Moderna. Pada bulan Maret, perusahaan mulai menguji vaksin messenger RNA (mRNA) dalam uji klinis fase I di Seattle, Washington. Penelitian ini melibatkan 45 sukarelawan sehat, berusia 18 hingga 55 tahun, yang mendapat dua suntikan 28 hari terpisah. Perusahaan telah mengembangkan vaksin mRNA lain sebelumnya. Studi-studi sebelumnya menunjukkan bahwa platform mereka aman, yang memungkinkan perusahaan untuk melewati pengujian hewan tertentu untuk vaksin spesifik ini.

• Inovio. Ketika COVID-19 muncul pada bulan Desember, perusahaan sudah mengerjakan vaksin DNA untuk MERS, yang disebabkan oleh coronavirus lain. Ini memungkinkan perusahaan untuk dengan cepat mengembangkan vaksin potensial untuk SARS-Cov-2. Pejabat perusahaan mengatakan mereka berharap semua 40 sukarelawan mendaftar untuk uji klinis awal mereka pada akhir April.

• Universitas Queensland di Australia. Para peneliti sedang mengembangkan vaksin dengan menumbuhkan protein virus dalam kultur sel. Mereka memulai tahap pengujian praklinis pada awal April.

• Universitas Oxford di Inggris. Sebuah uji klinis dengan lebih dari 500 peserta dimulai pada akhir April. Pejabat Oxford mengatakan potensi vaksin memiliki peluang 80 persen untuk sukses dan dapat tersedia pada awal September. Vaksin ini menggunakan virus yang dimodifikasi untuk memicu sistem kekebalan tubuh.

• Perusahaan farmasi. Johnson & Johnson dan Sanofi keduanya mengerjakan vaksin mereka sendiri. Pfizer juga bekerja sama dengan perusahaan Jerman untuk mengembangkan vaksin. Uji klinis awal mereka dengan 200 peserta diberikan lampu hijau pada akhir April.

Kemajuan dalam sekuensing genetik dan perkembangan teknologi lainnya telah mempercepat beberapa pekerjaan laboratorium sebelumnya untuk pengembangan vaksin.

Namun, Dr. Anthony Fauci, direktur National Institute of Allergy and Infectious Diseases, mengatakan kepada wartawan pada bulan Maret bahwa vaksin tidak akan tersedia untuk digunakan secara luas setidaknya 12 hingga 18 bulan.

Ini adalah timeline untuk menyelesaikan studi klinis fase III.

Sementara itu, beberapa uji klinis sedang dilakukan di Belanda dan Australia untuk melihat apakah vaksin TB yang ada juga dapat melindungi terhadap SARS-CoV-2.

Vaksin polio adalah pilihan lain yang memungkinkan. Para ilmuwan berpikir vaksin ini mungkin meningkatkan sistem kekebalan tubuh hanya cukup untuk melawan virus corona baru, meskipun belum ada bukti untuk mengkonfirmasi teori ini.

Tidak ada jaminan kandidat vaksin akan bekerja.

"Ada banyak ketidakpastian dengan pengembangan vaksin," kata Lee. "Tentu saja, kamu harus memastikan vaksinnya aman. Tapi Anda juga harus memastikan vaksinnya akan mendapatkan respon imun yang cukup. "

Seperti halnya obat-obatan, vaksin potensial harus melalui tahapan uji klinis yang sama. Sumber yang Dipercaya. Ini sangat penting dalam hal keamanan, bahkan selama pandemi.

“Kesediaan masyarakat untuk mendukung karantina dan langkah-langkah kesehatan masyarakat lainnya untuk memperlambat penyebaran cenderung berkorelasi dengan seberapa banyak orang mempercayai nasihat kesehatan pemerintah,” Shibo Jiang, seorang ahli virologi di Universitas Fudan di China, menulis dalam jurnal NatureTrusted Source.

"Tergesa-gesa dalam menetapkan vaksin dan obat yang berpotensi akan menimbulkan risiko menurunnya kepercayaan masyarakat dan menghambat kerja dalam pengembangan penilaian yang lebih baik," katanya.

Sumber:

Here’s Exactly Where We Are with Vaccines and Treatments for COVID-19

Heathline: https://www.healthline.com/health-news/

Diunduh 5 Mei 2020.

Asal-mula Terdekat SARS-CoV-2

Sejak laporan pertama COVID-19 di Wuhan, Provinsi Hubei, China, ^{[1, 2]}  telah banyak didiskusikan tentang asal-usul virus penyebabnya yaitu, SARS-CoV-2, ^[3] yang juga disebut sebagai HCoV-19. ^[4]  Sekarang kasus infeksi SARS-CoV-2 tersebar luas, dan pada 11 Maret 2020, terdapat 121.564 kasus telah dikonfirmasi di lebih dari 110 negara, dengan 4.373 kematian. ^[5]

SARS-CoV-2 merupakan coronavirus ketujuh yang diketahui menginfeksi manusia; SARS-CoV, MERS-CoV, dan SARS-CoV-2 dapat menyebabkan penyakit berat, sedangkan HKU1, NL63, OC43 dan 229E menyebabkan penyakit dengan gejala ringan ^[6].  Kristian G. Andersen et al. (2020) mengkaji tentang asal-usul SARS-CoV-2 dari sisi analisis komparatif data genom, ^[31] penelitinya memberikan perspektif tentang fitur-fitur penting dari genom SARS-CoV-2 dan mendiskusikan skenario munculnya virus tersebut.  Analisis Kristian G. Andersen et al. (2020) menunjukkan bahwa SARS-CoV-2 bukan merupakan virus yang dikonstruksi di laboratorium atau virus hasil manipulasi secara sengaja. ^[31]

FITUR-FITUR PENTING GENOM SARS-CoV-19

Perbandingan antara virus alfacorona dan betacorona mengidentifikasi dua fitur genom yang menonjol dari SARS-CoV-2: (i) berdasarkan studi struktur ^[7,8,9] dan percobaan biokimia ^[1,9,10], SARS-CoV-2 tampaknya menjadi optimal mengikat reseptor manusia ACE2; dan (ii) Protein Spike SARS-CoV-2 memiliki situs pembelahan (cleavage site) fungsional polybasic (furin) di perbatasan S1-S2 melalui penyisipan 12 nukleotida, ^[8] yang menyebabkan penambahan yang diperkirakan tiga O-linked glycans pada sekitar situs tersebut.

1. Mutasi pada domain pengikatan-reseptor dari SARS-CoV-2

Domain pengikatan-reseptor atau receptor-binding domain (RBD) dalam Protein Spike adalah bagian yang paling variabel dari genom coronavirus. ^[1,2]  Enam asam amino RBD telah terbukti sangat penting untuk mengikat reseptor ACE2 dan untuk menentukan host range (kisaran inang) virus seperti SARS-CoV. ^[7]  Dengan koordinat berdasarkan SARS-CoV, residu-residunya adalah Y442, L472, N479, D480, T487 dan Y4911, yang sesuai dengan L455, F486, Q493, S494, N501 dan Y505 di SARS-CoV-2 ^[7].  Lima dari enam residu tersebut berbeda antara SARS-CoV-2 dan SARS-CoV (Gbr. 1a).  Atas dasar studi struktur ^[7,8,9] dan percobaan biokimia, ^[1,9,10] SARS-CoV-2 tampaknya memiliki RBD yang berikatan dengan afinitas tinggi terhadap ACE2 dari manusia, musang, kucing dan spesies lain dengan homologi reseptor tinggi. ^[7]

Gambar 1: Gambaran Protein Spike pada manusia SARS-CoV-2 dan coronavirus terkait

Sumber: Kristian G. Andersen et al. (2020) ^[31]

a, Mutasi pada residu kontak dari Protein Spike SARS-CoV-2.  Protein Spike SARS-CoV-2 (bilah merah di atas) disejajarkan dengan coronavirus seperti SARS-CoV dan SARS-CoV itu sendiri.  Residu utama dalam Protein Spike yang melakukan kontak dengan reseptor ACE2 ditandai dengan kotak biru di kedua SARS-CoV-2 dan virus terkait, termasuk SARS-CoV (strain Urbani). ^[31]

b, Akuisisi situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) dan O-linked glycans.  Baik situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) dan tiga O-linked glycans yang diprediksi berdekatan adalah unik untuk SARS-CoV-2 dan sebelumnya tidak terlihat pada betacoronaviruses lineage B.  Sequence yang ditampilkan berasal dari NCBI GenBank, kode aksesi MN908947, MN996532, AY278741, KY417146 dan MK211376.  Sequence pangolin (Trenggiling) coronavirus adalah konsensus yang dihasilkan dari SRR10168377 dan SRR10168378 (NCBI BioProject PRJNA573298). ^[29,30]

Sementara analisis di atas menunjukkan bahwa SARS-CoV-2 dapat mengikat ACE2 manusia dengan afinitas tinggi, analisis komputasi memprediksi bahwa interaksi tidak ideal. ^[7] dan bahwa urutan RBD berbeda dari yang ditunjukkan dalam SARS-CoV menjadi optimal untuk pengikatan reseptor. ^[7,11]  Dengan demikian, pengikatan afinitas tinggi dari Protein Spike SARS-CoV-2 pada ACE2 manusia kemungkinan besar merupakan hasil seleksi alam pada ACE2 yang menyerupai manusia atau manusia yang memungkinkan timbulnya solusi pengikatan optimal lainnya. Hal ini merupakan bukti kuat bahwa SARS-CoV-2 bukan produk dari manipulasi yang disengaja. ^[31]

2. Situs Pembelahan Polybasa Furin dan O-linked glycan

Fitur penting kedua SARS-CoV-2 adalah situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) (RRAR) pada bagian transisi S1 dan S2, dua subunit dari Spike ^[8] (Gbr. 1b).  Hal ini memungkinkan pembelahan yang efektif oleh furin dan protease lain dan memiliki peran dalam menentukan infektivitas virus dan kisaran inang ^[12].  Selain itu, pada SARS-CoV-2 juga terdapat satu proline terdepan disisipkan pada situs ini; dengan demikian, urutan yang disisipkan adalah PRRA (Gbr. 1b).  Pergantian yang dibuat dengan proline ini diperkirakan menghasilkan penambahan O-linked glycans ke S673, T678 dan S686, yang mengapit situs pembelahan dan unik bagi SARS-CoV-2 (Gbr.1b).  Situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) belum teramati dalam betacoronavirus yang terkait 'lineage B', meskipun betacoronavirus manusia lainnya, termasuk HKU1 (lineage A), memiliki situs-situs tersebut dan memprediksi O-linked glycans. ^[13]  Mengingat tingkat variasi genetik dalam Spike, ada kemungkinan bahwa virus mirip SARS-CoV-2 dengan situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) sebagian atau penuh akan ditemukan pada spesies lain. ^[31]

Konsekuensi fungsi situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) pada SARS-CoV-2 tidak diketahui, dan penting untuk menentukan dampaknya pada transmisi dan patogenesis pada model hewan. ^[31]  Eksperimen dengan SARS-CoV telah menunjukkan bahwa penyisipan situs pembelahan furin (furin cleavage site) di persimpangan S1-S2 meningkatkan fusi sel-sel tanpa mempengaruhi entri virus.  Selain itu, pembelahan efisien Spike MERS-CoV memungkinkan coronavirus mirip MERS dari kelelawar untuk menginfeksi sel manusia ^[15].  Pada virus avian influenza, replikasi dan penularan cepat pada populasi ayam yang sangat padat diperoleh situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) dalam Protein Hemagglutinin (HA), ^[16] yang memiliki fungsi yang mirip dengan Protein Spike coronavirus.  Akuisisi situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) pada HA, dengan penyisipan atau rekombinasi, mengubah patogenesitas rendah virus avian influenza atau low-pathogenicity avian influenza (LPAI) menjadi bentuk yang sangat pathogen atau High-pathogenicity avian influenza (HPAI). ^[16]  Akuisisi situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site oleh HA juga telah diamati setelah melaui pasase virus berulang pada kultur sel atau pada hewan. ^[17]

Fungsi O-linked glycan yang diprediksi tidak jelas, tetapi virus dapat membuat 'domain mirip musin' (mucin-like domains) yang melindungi epitop atau residu utama pada Protein Spike SARS-CoV-2. ^[18]  Beberapa virus menggunakan 'domain mirip musin' (mucin-like domains) sebagai perisai glycans yang berperan dalam imunoevasi. ^[18]  Meskipun prediksi O-linked glycosylation kuat, studi eksperimental diperlukan untuk menentukan apakah situs ini digunakan dalam SARS-CoV-2. ^[31]

TEORI ASAL-MULA SARS-CoV-2

Mustahil SARS-CoV-2 muncul melalui manipulasi laboratorium terkait coronavirus mirip SARS-CoV (SARS-CoV-like coronavirus). ^[31] Seperti disebutkan di atas, RBD SARS-CoV-2 dioptimalkan untuk mengikat ACE2 manusia dengan solusi efisien yang berbeda daripada yang diprediksi sebelumnya. ^[7,11]  Lebih lanjut, jika manipulasi genetik telah dilakukan, salah satu dari beberapa sistem genetika-balik (reverse-genetic system) yang tersedia untuk betacoronavirus mungkin akan digunakan. ^[19].  Namun, data genetik menunjukkan bahwa SARS-CoV-2 tidak berasal dari “tulang punggung virus” yang digunakan sebelumnya. ^[20]  Sebagai gantinya, Kristian G. Andersen et al. (2020) mengusulkan dua skenario masuk akal yang dapat menjelaskan asal-mula SARS-CoV-2: (i) seleksi alam pada inang hewan sebelum pemindahan zoonosis; dan (ii) seleksi alam pada manusia setelah pemindahan zoonosis. ^[31] Penelitinya juga membahas apakah seleksi selama pasase virus dapat memunculkan SARS-CoV-2.

1. Seleksi alam pada inang hewan sebelum transfer zoonosis

Karena banyak kasus-kasus awal COVID-19 terkait dengan pasar Huanan di Wuhan, ^[1,2] terdapat kemungkinan bahwa sumber hewan berada di tempat tersebut.  Mengingat kesamaan dari SARS-CoV-2 dengan coronavirus kelelawar, ^[2] mirip SARS-CoV, terdapat kemungkinan bahwa kelelawar berfungsi sebagai inang reservoir bagi progenitor virus tersebut.  Meskipun virus RaTG13, sampel dari kelelawar Rhinolophus affinis, secara keseluruhan ~ 96% identik dengan SARS-CoV-2, Spike-nya menyimpang pada RBD, hal ini menunjukkan bahwa virus tersebut tidak bisa mengikat secara efisien pada ACE2 manusia. ^[7] (Gbr. 1a)

Trenggiling Jawa (Manis javanica) yang diimpor secara ilegal ke provinsi Guangdong mengandung coronavirus mirip dengan SARS-CoV-2. ^[21]  Meskipun virus kelelawar RaTG13 masih terdekat dengan SARS-CoV-2 di seluruh genom, ^[1] beberapa coronavirus pangolin (trenggiling) menunjukkan kemiripan yang kuat dengan SARS-CoV-2 pada RBD, termasuk keenam residu utama RBD ^[21] (Gbr.1).  Hal ini jelas menunjukkan bahwa Protein Spike SARS-CoV-2 optimal mengikat ACE2 mirip-manusia adalah hasil dari seleksi alam.

Sejauh ini, baik betacoronavirus kelelawar atau betacoronavirus trenggiling tidak memiliki situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site).  Meskipun tidak ada coronavirus hewan yang telah diidentifikasi mirip dengan yang telah bertindak sebagai progenitor langsung SARS-CoV-2, namun identifikasi keanekaragaman coronavirus pada kelelawar dan spesies lainnya perlu diusahakan secara masif.  Mutasi, penyisipan, dan penghapusan dapat terjadi di dekat pertemuan S1-S2 dari coronavirus, ^[22] yang menunjukkan bahwa situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) dapat timbul karena proses evolusi alami.  Agar virus prekursor dapat memperoleh situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) dan mutasi pada Protein Spike yang cocok untuk mengikat ACE2 manusia; pada inang hewan mungkin diperlukan kepadatan populasi yang tinggi (untuk memungkinkan seleksi alam berlangsung secara efisien) dan pengkodean gen ACE2 mirip-manusia secara nyata.

  2. Seleksi alam pada manusia setelah transfer zoonosis

Ada kemungkinan bahwa progenitor SARS-CoV-2 melompat ke manusia, memperoleh fitur genom yang dijelaskan di atas melalui adaptasi selama transmisi manusia ke manusia yang tidak terdeteksi.  Setelah diperoleh, adaptasi ini akan memungkinkan pandemi tercetus dan menghasilkan kluster kasus yang cukup besar yang memicu sistem surveilans untuk mendeteksi kasus-kasus tersbut. ^[1,2]

Semua sequence genom SARS-CoV-2 sejauh ini memiliki fitur genom yang dijelaskan di atas dan karenanya diturunkan dari progenitor bersama yang dimilikinya.  Keberadaan RBD dalam trenggiling yang sangat mirip dengan SARS-CoV-2 berarti dapat disimpulkan bahwa kemungkinan juga terjadi pada virus yang melompat ke manusia.  Hal ini meninggalkan penyisipan situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) terjadi selama penularan dari manusia ke manusia.

Perkiraan waktu kemunculan progenitor terbaru SARS-CoV-2 yang dibuat dengan data sequence saat ini mengarahkan kemunculan virus tersebut pada akhir November 2019 hingga awal Desember, 2019 ^[23] cocok dengan kasus terdahulu yang paling awal dikonfirmasi. ^[24]  Oleh karena itu, skenario ini mengasumsikan periode penularan tidak dikenal pada manusia antara peristiwa zoonosis awal dan akuisisi situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site).  Peluang yang cukup bisa muncul jika ada banyak kejadian zoonosis sebelumnya yang menghasilkan rantai pendek penularan dari manusia ke manusia selama periode yang panjang.  Hal ini merupakan dasar situasi pada MERS-CoV, di mana semua kasus manusia adalah hasil dari lompatan berulang virus dari unta dromedaris, menghasilkan infeksi tunggal atau rantai transmisi pendek sehingga berakhir, tanpa adaptasi untuk transmisi berkelanjutan. ^[25]

Studi sampel manusia yang dibelokkan dapat memberikan informasi tentang apakah penyebaran samar telah terjadi.  Studi serologis retrospektif juga bisa informatif, dan beberapa studi seperti itu telah dilakukan menunjukkan paparan tingkat rendah untuk coronavirus seperti SARS-CoV di daerah tertentu di Cina. ^[26]  Namun, secara kritis, studi-studi ini tidak dapat membedakan apakah pajanan disebabkan oleh infeksi sebelumnya dengan SARS-CoV, SARS-CoV-2 atau coronavirus yang menyerupai SARS-CoV lainnya.  Studi serologis lebih lanjut harus dilakukan untuk menentukan sejauh mana paparan manusia sebelumnya terhadap SARS-CoV-2.

3. Seleksi selama pasase virus

Penelitian dasar yang melibatkan pasase coronavirus kelelawar mirip SARS-CoV pada kultur sel dan / atau model hewan telah berlangsung selama bertahun-tahun di laboratorium Biosafety Level 2 (BSL2) di seluruh dunia ^[27], dan terdapat kejadian yang didokumentasikan secara ilmiah terdapat infeksi SARS-CoV yang didapatkan di laboratorium. ^[28]  Karena itu kita harus memeriksa kemungkinan lepasnya SARS-CoV-2 dari laboratorium SARS-CoV-2 yang tidak disengaja.

Secara teori, ada kemungkinan bahwa SARS-CoV-2 memperoleh mutasi RBD (Gbr. 1a) selama adaptasi terhadap bagian dalam kultur sel, seperti yang telah diamati dalam studi SARS-CoV. ^[11]  Namun, penemuan coronavirus mirip-SARS-CoV dari trenggiling dengan RBD yang hampir identik, memberikan penjelasan yang jauh lebih kuat dan lebih rumit tentang bagaimana SARS-CoV-2 mendapatkannya melalui rekombinasi atau mutasi ^[19].

Akuisisi dari kedua situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) dan diprediksi O-linked glycans juga menyangkal skenario berbasis kultur.  Situs pembelahan polibasa baru hanya bisa diperoleh apabila telah melalui pasase virus yang berlangsung lama contohnya virus avian influenza patogenesitas rendah in vitro atau in vivo ^[17].  Lebih lanjut, generasi hipotetis SARS-CoV-2 melalui pasase virus pada kultur sel atau pasase pada hewan, diperlukan isolasi virus progenitor terlebih dahulu dengan kesamaan genetik yang sangat tinggi; yang ini belum dijelaskan. Generasi selanjutnya situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) kemudian membutuhkan pasase virus berulang pada kultur sel atau hewan dengan reseptor ACE2 yang mirip dengan manusia, tetapi kajian tahapan tersebut belum pernah dijelaskan sebelumnya.  Akhirnya, generasi O-linked glycans yang diprediksi juga tidak mungkin terjadi karena perlu pasase virus pada kultur sel, dan keterlibatan sistem kekebalan tubuh. ^[31]

^KESIMPULAN

Di tengah-tengah darurat kesehatan masyarakat global COVID-19, wajar kalau kita bertanya-tanya dari mana asal-mula penyebab pandemi ini.  Pemahaman secara rinci virus hewan melompati batas spesies, (menginfeksi manusia) akan membantu pencegahan kejadian zoonosis di kemudian hari.  Sebagai contoh, jika SARS-CoV-2 pra-adaptasi dalam spesies hewan lain, maka ada risiko muncul kembali kejadian di kemudian hari.  Sebaliknya, jika proses adaptasi terjadi pada manusia, bahkan jika pemindahan zoonosis berulang terjadi, virus-virus tidak mungkin ”memicu wabah” tanpa serangkaian mutasi yang sama. ^[31]

Mengidentifikasi kerabat virus terdekat SARS-CoV-2 yang bersirkulasi pada hewan akan sangat membantu penelitian fungsi virus.  Ketersediaan data sequence RaTG13 kelelawar dapat membantu mengungkap mutasi RBD utama dan situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site).

Pembahasan fitur genom dapat menjelaskan sebagian dari infeksi dan penularan SARS-CoV-2 pada manusia; meskipun bukti menunjukkan bahwa SARS-CoV-2 bukan virus yang dimanipulasi secara sengaja. Pada saat ini tidak mungkin untuk membuktikan atau menyangkal teori-teori lain tentang asal-mula SARS-CoV-2 yang telah dijelaskan. ^[31]  Kristian G. Andersen et al. (2020) mengkaji fitur-fitur utama SARS-CoV-2, termasuk optimalisasi RBD dan situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site), dalam coronavirus yang terkait di alam.  Kristian G. Andersen et al. (2020) menyatakan tidak percaya bahwa semua jenis skenario berbasis laboratorium dapat diterima. ^[31]

Lebih banyak data ilmiah dapat memperkuat bukti untuk mendukung posisi satu hipotesis berada di atas hipotesis yang lain; mengumpulkan data Sequence virus terkait yang berasal dari hewan akan menjadi cara paling pasti untuk mengungkapkan asal-mula virus ini. ^[31] Sebagai contoh, studi ke depan dari situs pembelahan polibasa (polybasic cleavage site) sebagian atau penuh terbentuk pada virus mirip SARS-CoV-2 asal hewan akan mendukung lebih lanjut hipotesis seleksi alam.  Akan banyak membantu dengan lebih banyak data-data terkait fungsi dan genetik SARS-CoV-2, termasuk studi pada hewan.  Identifikasi inang perantara potensial dari SARS-CoV-2, serta sequence virus dari kasus yang paling awal, juga akan menjadi data yang sangat informatif.  Terlepas dari mekanisme yang pasti dari mana SARS-CoV-2 berasal melalui seleksi alam, surveilans berkelanjutan pneumonia pada manusia dan hewan-hewan lainnya sangat penting. ^[31]

Daftar Pustaka

1.       Zhou, P. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7 (2020).

2.       Wu, F. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-020-2008-3 (2020).

3.       Gorbalenya, A. E. et al. bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.02.07.937862 (2020).

4.       Jiang, S. et al. Lancet https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30419-0 (2020).

5.    Dong, E., Du, H. & Gardner, L. Lancet Infect. Dis. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(20)30120-1 (2020).

6.     Corman, V. M., Muth, D., Niemeyer, D. & Drosten, C. Adv. Virus Res. 100, 163–188 (2018).

7.   Wan, Y., Shang, J., Graham, R., Baric, R. S. & Li, F. J. Virol. https://doi.org/10.1128/JVI.00127-20 (2020).

8.      Walls, A. C. et al. bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.02.19.956581 (2020).

9.      Wrapp, D. et al. Science https://doi.org/10.1126/science.abb2507 (2020).

10.    Letko, M., Marzi, A. & Munster, V. Nat. Microbiol. https://doi.org/10.1038/s41564-020-0688-y (2020).

11.       Sheahan, T. et al. J. Virol. 82, 2274–2285 (2008).

12.       Nao, N. et al. MBio 8, e02298-16 (2017).

13.       Chan, C.-M. et al. Exp. Biol. Med. 233, 1527–1536 (2008).

14.       Follis, K. E., York, J. & Nunberg, J. H. Virology 350, 358–369 (2006).

15.       Menachery, V. D. et al. J. Virol. https://doi.org/10.1128/JVI.01774-19 (2019).

16.       Alexander, D. J. & Brown, I. H. Rev. Sci. Tech. 28, 19–38 (2009).

17.       Ito, T. et al. J. Virol. 75, 4439–4443 (2001).

18.       Bagdonaite, I. & Wandall, H. H. Glycobiology 28, 443–467 (2018).

19.       Cui, J., Li, F. & Shi, Z.-L. Nat. Rev. Microbiol. 17, 181–192 (2019.

20.       Almazán, F. et al. Virus Res. 189, 262–270 (2014).

21.       Zhang, T., Wu, Q. & Zhang, Z. bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.02. 19.950253 (2020).

22.       Yamada, Y. & Liu, D. X. J. Virol. 83, 8744–8758 (2009).

23.       Rambaut, A. Virological.org http://virological.org/t/356 (2020).

24.       Huang, C. et al. Lancet https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30183-5 (2020).

25.       Dudas, G., Carvalho, L. M., Rambaut, A. & Bedford, T. eLife 7, e31257 (2018).

26.       Wang, N. et al. Virol. Sin. 33, 104–107 (2018).

27.       Ge, X.-Y. et al. Nature 503, 535–538 (2013).

28.       Lim, P. L. et al. N. Engl. J. Med. 350, 1740–1745 (2004).

29.       Wong, M. C., et al. bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.02.07.939207 (2020).

30.       Liu, P., Chen, W. & Chen, J.-P. Viruses 11, 979 (2019).

31.      Kristian G. A., et al. Nature Medicine volume 26, pages 450–452 (2020).