De CORONAVIRUSSEN

Coronavirussen (CoV) werden in de jaren zestig geïdentificeerd als menselijke pathogenen (ziektemakers). Het zijn omhulde positieve streng-RNA-virussen in de orde van Nidovirales (figuur) [1].

Met hun karakteristieke oppervlak hebben de virionen een kroonachtig uiterlijk onder de elektronenmicroscoop, daarom zijn de virussen vernoemd naar het Latijnse woord corona, dat 'kroon' of 'halo' betekent.

 

De meeste coronavirussen infecteren dieren (d.w.z. vleermuizen, vogels en zoogdieren), die fungeren als een tussengastheerreservoir. Soms veranderen ze van gastheer en infecteren ze mensen.

 

Er zijn momenteel zeven coronavirussen waarvan bekend is dat ze mensen infecteren (zie figuur).

Vier van hen veroorzaken een milde tot matige ziekte. Meer specifiek veroorzaken HCoV-OC43, HCoV-HKU1 en HCoV-229E verkoudheden en ernstige infecties van de onderste luchtwegen bij de jongste en oudste leeftijdsgroepen, terwijl HCoV-NL63 een belangrijke oorzaak is van (pseudo) kroep en bronchiolitis bij kinderen [ 2].

De andere drie veroorzaken ernstigere en zelfs dodelijke ziekten en zijn recenter (in de afgelopen 20 jaar) opgedoken: SARS-CoV verantwoordelijk voor het Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) in 2002, MERS-CoV het Middle East Respiratory Syndrome (MERS) in 2012 en SARS-CoV-2, eind 2019 geïdentificeerd met een cluster van gevallen van longontsteking in Wuhan, China [3,4].

 

Bij mensen treft de ziekte vooral de luchtwegen, met symptomen die variëren van verkoudheid tot zeer ernstige lagere luchtweginfecties [5].

 

Figuur: taxonomie van het humaan coronavirus

Het menselijke coronavirus is in geel afgebeeld en SARS-CoV-2 verantwoordelijk voor COVID-19 in rood. Bron: gebaseerd op het International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) 

 

 

SARS-CoV-2-virusevolutie

(ECDC Laatste update 03/09/2020)

  

Eind juni 2020 bevatte de GISAID EpiCoV-database meer dan 57.000 genoomsequenties (www.gisaid.org) van SARS-CoV-2.  

 

Een meta-analyse van tijdschattingen tot de laatste gemeenschappelijke voorouder van het virus suggereerde dat de pandemie ergens tussen 6 oktober en 11 december 2019 begon [6]. Uit retrospectieve analyse van rioolwatermonsters uit Milaan en Turijn bleek dat het virus op 18 december 2019 al aanwezig was in Noord-Italië [7].

 

Drie verschillende tijd gekalibreerde fylogenetische (op afstamming berustend) analyses van nauw verwante coronavirussen suggereerden dat de afstamming die aanleiding gaf tot SARS-CoV-2 tussen 1948 en 1982 afweek van het meest vergelijkbare bekende vleermuis-coronavirus [8].

Vleermuizen zijn daarom het meest waarschijnlijke oorspronkelijke dierlijke reservoir van het virus, waarbij er een tussenliggende dierlijke gastheer moet zijn betrokken voor de overdracht op mensen [9-11].

De recombinante (kunstmatige DNA) aard van coronavirussen bemoeilijkt echter fylogenetische analyse op langere termijn. Genomisch bewijs (het bewijs op basis van het geheel van de genen) geeft ook aan dat het onwaarschijnlijk is dat het virus een product is van in vitro (buiten het lichaam (= in een reageerbuis)) manipulatie, passage in celkweek, of dat het van synthetische oorsprong is [12,13].

 

Momenteel is er geen bewijs dat mutaties die sinds de introductie van het SARS-CoV-2-virus in de menselijke populatie zijn opgestapeld, de ernst van de ziekte hebben veroorzaakt. Daarentegen werd een variant met een deletie (mutatie waarbij de hoeveelheid genetisch materiaal afneemt) van 382 nucleotiden die van januari tot maart 2020 in Singapore circuleerde, geassocieerd met een verminderde ernst van de ziekte [14], maar deze variant is sindsdien niet meer in Singapore of elders gevonden.

Er zijn echter aanwijzingen dat de variant van het virus die een mutatie draagt (substitutie van aspartaat naar glycine op positie 614) in het piekglycoproteïne maar niet gelokaliseerd is in het receptorbindende domein van het eiwit, de overdraagbaarheid van het virus zou kunnen beïnvloeden. Onderzoekers debatteren nog steeds over het effect van deze mutatie [15-18].

Studies van virale celinvoer met varianten van piekglycoproteïne op positie 614 toonden aan dat de glycinesubstitutie geassocieerd is met een 2,2 tot 7,7 keer hogere snelheid van celinvoer, afhankelijk van de experimentele setting [19-21].

De frequentie van het rapporteren van virale sequenties die deze mutatie dragen, is in de loop van de tijd toegenomen in de GISAID-database, met sequenties uit alle delen van de wereld.

 

Mutaties in het receptorbindende domein van het piekglycoproteïne zijn van bijzonder belang, aangezien ze de infectiviteit en gastheerspecificiteit kunnen beïnvloeden [22]. Sommige mutaties in dit domein zijn gerapporteerd, maar tot dusverre zeldzaam en zijn niet aanwezig in een van de belangrijkste SARS-CoV-2-clades [23]. Andere mutaties die mogelijk interessant zijn, zijn mutaties die meerdere keren onafhankelijk zijn opgetreden, maar voorlopige bevindingen lieten zien dat geen van deze mutaties enig fitnessvoordeel opleverde [24].

 

Mutaties in primer-bindingsplaatsen die worden gebruikt voor detectie-assays voor reverse transcriptie-polymerasekettingreactie (RT-PCR) hebben significante implicaties voor nauwkeurig testen, maar zijn tot dusver zeldzaam geweest. Deze mutaties worden weergegeven in de ECDC Primerscan-tool (https://primerscan.ecdc.europa.eu/) [25]. Onlangs zijn er problemen gemeld met mogelijke ontwerpfouten van een paar openbaar beschikbare primer- en probe sets [26].

 

Seizoen gebonden SARS-CoV-2-virus

(ECDC Laatste update: 08/09/2020)

 

Het aantal besmettingen met het humane coronavirus vertoont in de wintermaanden pieken, vergelijkbaar met influenza en humane respiratoire syncytiële virussen (RSV), en worden daarom, afhankelijk van hun seizoen gebondenheid, geclassificeerd als wintervirussen [27].

Lage temperatuur en droge lucht verstoren en asten de integriteit van de epitheel laag van de longen aan, wat de winterseizoensgebondenheid van respiratoire virussen zou kunnen verklaren [27]. Andere factoren die kunnen bijdragen aan de overdracht zijn toegenomen activiteiten binnenshuis tijdens de wintermaanden, waardoor vatbare host-nabijheid toenemen. Dergelijke gedragsfactoren zijn in verband gebracht met andere wintervirussen zoals influenza [28,29]. Aangezien SARS-CoV-2 ook een menselijk coronavirus is, kan worden aangenomen dat het een wintervirus is.

 

Een cohortstudie van steden van over de hele wereld met een aanzienlijke verspreiding van COVID-19 onderzocht de relatie tussen temperatuur en vochtigheid op de epidemiologie van COVID-19 [30]. Deze steden vertoonden consistent vergelijkbare weerpatronen, met gemiddelde temperaturen tussen 5 en 11 ° C, gecombineerd met een lage specifieke luchtvochtigheid en een lage absolute luchtvochtigheid [30].
Een analyse uit Spanje ondersteunde de hypothese dat de incidentie van COVID-19 lager is bij hogere temperaturen en een hogere luchtvochtigheid [31].
Een studie uit China, Hong Kong en Singapore wees uit dat hoge temperaturen de overdracht van COVID-19 verzachten [32].

 

In een gematigd klimaat hoeft een (matig) hogere temperatuur de overdracht echter niet per se te verminderen, zoals deze zomer in veel Europese landen is waargenomen. Bij een analyse van de transmissie in vier grote provincies in Canada tussen januari en mei 2020 werd geen significant verband gevonden tussen omgevingstemperatuur en transmissie [33].

Het is mogelijk dat tijdens het winter- en lenteseizoen de drempel niet werd bereikt waarop de effecten van temperatuur op de virale activiteit zouden worden gedetecteerd. Deze bevindingen kwamen overeen met een Spaans onderzoek naar temperatuur en COVID-19-transmissie, waarbij lagere seizoensgebonden temperaturen vermoedelijk niet de (hogere) temperatuurdrempel bereikten die nodig was om COVID-19-transmissie te beïnvloeden [34].

 

Het modelleren van de SARS-CoV-2-transmissiedynamiek op basis van andere menselijke coronavirussen suggereert dat de effectieve reproductiviteit van winter naar zomer met 20% kan dalen, maar nog steeds substantiële uitbraken (R0> 1) kan veroorzaken als er geen controlemaatregelen zijn genomen [35].

 

==================================================================================================== 

 

Referenties:

 

1. International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV). Virus Taxonomy: The Classification and Nomenclature of Viruses The 9th Report of the ICTV (2011). [Internet]. Alabama: ICTV; [cited 14 January 2020]. Available from: https://talk.ictvonline.org/ictv-reports/ictv_9th_report/.

 

2. Yin Y, Wunderink RG. MERS, SARS and other coronaviruses as causes of pneumonia. Respirology (Carlton, Vic). 2018 Feb;23(2):130-7.

 

3. World Health Organization (WHO). WHO Statement regarding cluster of pneumonia cases in Wuhan, China. [Internet]. Geneva: WHO; 2020 [cited 14 January 2020]. Available from: https://www.who.int/china/news/detail/09-01-2020-who-statement-regarding-cluster-ofpneumonia-cases-in-wuhan-china.

 

4. World Health Organization (WHO). Novel Coronavirus – China. Geneva: WHO; 2020 [updated Internet; cited 14 January 2020]. Available from: https://www.who.int/csr/don/12- january-2020-novel-coronavirus-china/en/.

 

5. Channappanavar R, Perlman S. Pathogenic human coronavirus infections: causes and consequences of cytokine storm and immunopathology. Seminars in immunopathology. 2017 Jul;39(5):529-39.

 

6. van Dorp L, Acman M, Richard D, Shaw LP, Ford CE, Ormond L, et al. Emergence of genomic diversity and recurrent mutations in SARS-CoV-2. Infection, Genetics and Evolution. 2020 2020/09/01/;83:104351.

 

7. La Rosa G, Mancini P, Bonanno Ferraro G, Veneri C, Iaconelli M, Bonadonna L, et al. SARSCoV-2 has been circulating in northern Italy since December 2019: Evidence from environmental monitoring. Sci Total Environ. 2020 Aug 15;750:141711.

 

8. Boni MF, Lemey P, Jiang X, Lam TT-Y, Perry BW, Castoe TA, et al. Evolutionary origins of the SARS-CoV-2 sarbecovirus lineage responsible for the COVID-19 pandemic. Nature Microbiology. 2020 2020/07/28.

 

9. Zhang Y-Z, Holmes EC. A Genomic Perspective on the Origin and Emergence of SARS-CoV-2. Cell. 2020 2020/04/16/;181(2):223-7.

 

10. Hu B, Zeng L-P, Yang X-L, Ge X-Y, Zhang W, Li B, et al. Discovery of a rich gene pool of bat SARS-related coronaviruses provides new insights into the origin of SARS coronavirus. PLOS Pathogens. 2017;13(11):e1006698.

 

11. Cai J, Xu J, Lin D, Yang z, Xu L, Qu Z, et al. A Case Series of children with 2019 novel coronavirus infection: clinical and epidemiological features. Clinical Infectious Diseases. 2020.

 

12. Othman H, Bouslama Z, Brandenburg J-T, da Rocha J, Hamdi Y, Ghedira K, et al. Interaction of the spike protein RBD from SARS-CoV-2 with ACE2: Similarity with SARS-CoV, hot-spot analysis and effect of the receptor polymorphism. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2020 2020/06/30/;527(3):702-8.

 

13. Andersen KG, Rambaut A, Lipkin WI, Holmes EC, Garry RF. The proximal origin of SARS-CoV2. Nature Medicine. 2020 2020/04/01;26(4):450-2.

 

14. Young BE, Fong SW, Chan YH, Mak TM, Ang LW, Anderson DE, et al. Effects of a major deletion in the SARS-CoV-2 genome on the severity of infection and the inflammatory response: an observational cohort study. Lancet. 2020 Aug 29;396(10251):603-11.

 

15. Korber B, Fischer WM, Gnanakaran S, Yoon H, Theiler J, Abfalterer W, et al. Tracking Changes in SARS-CoV-2 Spike: Evidence that D614G Increases Infectivity of the COVID-19 Virus. Cell. 2020 Jul 3.

 

16. Trucchi E, Gratton P, Mafessoni F, Motta S, Cicconardi F, Bertorelle G, et al. Unveiling diffusion pattern and structural impact of the most invasive SARS-CoV-2 spike mutation. bioRxiv. 2020:2020.05.14.095620.

 

17. Erik M Volz VH, John T McCrone, Anna Price, David Jorgensen, Aine O'Toole, Joel Alexander Southgate, Robert Johnson, Ben Jackson, Fabricia F. Nascimento, Sara M. Rey, Samuel M. Nicholls, Rachel M. Colquhoun, Ana da Silva Filipe, James G Shepherd, David J Pascall, Rajiv Shah, Natasha Scientific advice - Public health guidance ECDC template Version April 2015 Jesudason, Kathy Li, Ruth Jarrett, Nicole Pacchiarini, Matthew Bull, Lily Geidelberg, Igor Siveroni, Ian G. Goodfellow, Nicholas James Loman, Oliver Pybus, David L Robertson, Emma C Thomson, Andrew Rambaut, Thomas R Connor. Evaluating the effects of SARS-CoV-2 Spike mutation D614G on transmissibility and pathogenicity. medRxiv 2020.

 

18. Kupferschmidt K. The pandemic virus is slowly mutating. But does it matter? Science. 2020;369(6501):238-9.

 

19. Jie Hu C-LH, Qing-Zhu Gao, Gui-Ji Zhang, Xiao-Xia Cao, Quan-Xin Long, Hai-Jun Deng, Lu-Yi Huang, Juan Chen, View ORCID ProfileKai Wang, Ni Tang, Ai-Long Huang. The D614G mutation of SARS-CoV-2 spike protein enhances viral infectivity and decreases neutralization sensitivity to individual convalescent sera. bioRixiv. 2020.

 

20. Zharko Daniloski VOPG, View ORCID ProfileNeville E. Sanjana. The D614G mutation in SARSCoV-2 Spike increases transduction of multiple human cell types. BioRixiv. 2020.

 

21. Seiya Ozono YZ, Hirotaka Ode, Tan Toong Seng, Kazuo Imai, Kazuyasu Miyoshi, Satoshi Kishigami, Takamasa Ueno, Yasumasa Iwatani, Tadaki Suzuki, View ORCID ProfileKenzo Tokunaga. Naturally mutated spike proteins of SARS-CoV-2 variants show differential levels of cell entry. BioRixiv. 2020.

 

22. Li F. Structure, Function, and Evolution of Coronavirus Spike Proteins. Annu Rev Virol. 2016;3(1):237-61.

 

23. Walls AC, Park Y-J, Tortorici MA, Wall A, McGuire AT, Veesler D. Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein. Cell. 2020 2020/04/16/;181(2):281-92.e6.

 

24. van Dorp L, Richard D, Tan CC, Shaw LP, Acman M, Balloux F. No evidence for increased transmissibility from recurrent mutations in SARS-CoV-2. bioRxiv. 2020:2020.05.21.108506.

 

25. European Centre for Disease Prevention and Control (ECDC). ECDC PrimerScan. [Internet]. Stockholm: ECDC; [cited 7 april 2020]. Available from: https://primerscan.ecdc.europa.eu/?assay=Overview.

 

26. Vogels CBF, Brito AF, Wyllie AL, Fauver JR, Ott IM, Kalinich CC, et al. Analytical sensitivity and efficiency comparisons of SARS-CoV-2 RT-qPCR primer-probe sets. Nat Microbiol. 2020 Jul 10.

 

27. Moriyama M, Hugentobler WJ, Iwasaki A. Seasonality of Respiratory Viral Infections. Annu Rev Virol. 2020 Mar 20.

 

28. Julian Wei-Tze Tang TPL. Influenza Seasonality. Curr Treat Options Infect Dis 2016; 8:343–67.

 

29. U.S. Food and Drug Administration (FDA). Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Warns of Newly Discovered Potential Drug Interaction That May Reduce Effectiveness of a COVID-19 Treatment Authorized for Emergency Use [Internet]. Silver Spring,Maryland: FDA; 2020 [updated 15 June 2020; cited 10 September 2020]. Available from: https://www.fda.gov/news-events/pressannouncements/coronavirus-covid-19-update-fda-warns-newly-discovered-potential-druginteraction-may-reduce.

 

30. Sajadi MM, Habibzadeh P, Vintzileos A, Shokouhi S, Miralles-Wilhelm F, Amoroso A. Temperature, Humidity, and Latitude Analysis to Estimate Potential Spread and Seasonality of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). JAMA Netw Open. 2020 Jun 1;3(6):e2011834.

 

31. Paez A, Lopez FA, Menezes T, Cavalcanti R, Pitta M. A Spatio-Temporal Analysis of the Environmental Correlates of COVID-19 Incidence in Spain. Geogr Anal. 2020 Jun 8.

 

32. Lin J, Huang W, Wen M, Li D, Ma S, Hua J, et al. Containing the spread of coronavirus disease 2019 (COVID-19): Meteorological factors and control strategies. Sci Total Environ. 2020 Jul 14;744:140935.

 

33. To T, Zhang K, Maguire B, Terebessy E, Fong I, Parikh S, et al. Correlation of ambient temperature and COVID-19 incidence in Canada. Sci Total Environ. 2020 Aug 4;750:141484.

 

34. Briz-Redón Á, Serrano-Aroca Á. A spatio-temporal analysis for exploring the effect of temperature on COVID-19 early evolution in Spain. Sci Total Environ. 2020 Aug 1;728:138811.

 

35. Kissler SM, Tedijanto C, Goldstein E, Grad YH, Lipsitch M. Projecting the transmission dynamics of SARS-CoV-2 through the postpandemic period. Science. 2020 Apr 

Terug naar SARS en MERS                                                                                                     verder naar Risico factoren - Risico groepen