Virus Covid dapat menginfeksi banyak spesies hewan. Varian yang merobek populasi manusia tahun 2019 lalu mungkin telah beredar sebelumnya pada hewan pengerat.
Photograph: Carlina Teteris/Getty Images
Ini salah satu misteri yang membingungkan dari pandemi Covid: Dari mana Omicron muncul, hampir satu tahun yang lalu? Varian yang bergerak cepat dan sangat menular tiba tepat setelah Thanksgiving 2021, penuh dengan mutasi aneh. Ketika para ilmuwan menguraikan susunannya, mereka menemukan bahwa Omicron tidak terkait dengan Delta atau Alpha, dua gelombang yang mendahuluinya. Sebaliknya, perbedaannya dari nenek moyang terdekatnya terjadi lebih dari satu tahun, hingga beberapa bulan pertama pandemi—hampir merupakan era geologis dalam waktu replikasi virus.
Itu adalah teka-teki. Bagaimana bisa sesuatu begitu menular sehingga merobek lebih dari 120 negara dalam dua bulan, namun telah menghindari deteksi begitu lama? Di dalam teka-teki itu tersembunyi sebuah teka-teki: Jika Omicron berkembang bukan dari varian sebelumnya tetapi secara paralel dengan mereka, di mana ia bersembunyi selama ini?
Hipotesis yang bersaing saling dorong untuk dipertimbangkan: Ia telah berlindung di sekelompok orang yang memiliki sedikit kontak dengan dunia luar dan tidak terlibat dalam program pengurutan. Itu telah menemukan rumah pada seseorang yang kekebalannya sangat lemah sehingga mereka tidak dapat mengatasi infeksi, menyerahkan wilayah virus untuk bereplikasi dan berubah. Atau, pemikiran ketiga: Ia jatuh kembali ke dunia binatang—bukan pada kelelawar tempat ia pertama kali menemukan inangnya, tetapi ke dalam beberapa spesies baru yang akan memicu mutasi dengan cara baru.
Kemungkinan itu, yang secara formal dikenal sebagai reverse zoonosis dan secara informal sebagai spillback, sudah merupakan risiko yang diketahui. Pada April 2020, hanya beberapa bulan setelah virus mulai menyebar secara internasional, virus itu bermigrasi ke peternakan cerpelai(https://www.eurosurveillance.org/content/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.23.2001005) di Belanda, memicu kematian atau pembantaian preventif jutaan hewan—dan beberapa bulan kemudian virus itu kembali ke manusia.
Tidak ada yang bisa mengatakan dengan tepat mana dari ketiga hipotesis tersebut yang secara akurat menjelaskan kedatangan Omicron — dan dengan Omicron sendiri yang memutar varian begitu cepat, diskusi keluar dari prioritas peneliti. Sekarang sebuah studi baru dari tim peneliti di University of Minnesota memberi energi segar pada perdebatan itu. Analisis mereka menunjukkan bahwa Omicron beradaptasi dengan tikus, di mana ia mengembangkan susunan mutasinya sebelum diteruskan ke manusia.
“Mutasi Omicron ini adalah jejak evolusi yang ditinggalkan oleh virus selama penularannya dari satu spesies hewan ke spesies lain,” kata penulis senior Fang Li, seorang profesor farmakologi dan direktur Pusat Penelitian Coronavirus universitas, dalam sebuah pernyataan. (Li menolak wawancara.)
Dalam penelitian yang diterbitkan minggu lalu di Proceedings of the National Academy of Sciences, para peneliti mengambil pendekatan biologi struktural — mempelajari bentuk molekul dalam virus — untuk memeriksa mutasi pada protein lonjakan Omicron, yang memungkinkannya menyerang sel. Mereka menemukan mutasi tertentu yang membuat virus lebih efisien dalam mengikat reseptor tertentu, ACE2, seperti yang ada di sel tikus, dibandingkan dengan versi reseptor yang ada pada manusia. Mereka mengkonfirmasi bahwa bekerja dengan merakit pseudovirus tidak menular yang mengekspresikan protein lonjakan Omicron dan mengamati pengikatannya dengan sel yang direkayasa untuk memasukkan reseptor tikus atau manusia. Mereka menemukan bahwa Omicron lebih tertarik pada versi mouse.
Ini bukan makalah pertama yang menunjukkan bahwa tikus berperan dalam mendorong munculnya Omicron. Desember lalu, para peneliti di Akademi Ilmu Pengetahuan China mengusulkan bahwa hasil analisis spektroskopi laser dari mutasinya tidak konsisten dengan laju evolusi Omicron pada manusia tetapi konsisten dengan laju mutasi yang lebih cepat pada hewan pengerat. Mereka juga mengidentifikasi beberapa mutasi Omicron yang sebelumnya terlihat pada strain SARS-CoV-2 sebelumnya ketika tikus terinfeksi secara eksperimental untuk penelitian laboratorium Covid.
Baik studi itu maupun yang baru hampir menutup buku tentang akar Omicron, tentu saja. “Ini menghidupkan kembali gagasan bahwa Omicron bisa berasal dari reservoir hewan,” kata Angela Rasmussen, ahli virologi di Vaccine and Infectious Disease Organization di University of Saskatchewan. "Saya tidak berpikir kita memiliki cukup informasi untuk mengatakan itu muncul dari sana, tetapi kita dapat mengatakan bahwa hipotesis masih ada di atas meja."
Dan itu menggarisbawahi fakta bahwa SARS-CoV-2 mampu bangkit bolak-balik antara satwa liar dan hewan peliharaan dan dunia manusia. Sejak infeksi pada cerpelai lebih dari dua tahun lalu, lebih banyak spesies ditemukan menjadi rentan. Dasbor akses terbuka yang dibuat oleh para peneliti di Universitas Kedokteran Hewan Wina dan Masyarakat Konservasi Margasatwa di AS telah mencatat 735 identifikasi atau infeksi pada 31 spesies—hampir pasti kurang, karena perangkat lunak yang mendasari hanya mengambil data dari sumber resmi. Di antara identifikasi itu: seekor kucing di Thailand, serta hamster di Hong Kong, yang tidak hanya tertular beberapa jenis SARS-CoV-2, tetapi juga menyebarkannya kembali ke pemiliknya.
“Kita harus lebih memperhatikan calon reservoir di alam liar yang mungkin menjadi wadah untuk mencampur virus ini dan kemudian menimbulkan risiko penularan balik ke manusia,” kata Sarah Hamer, ahli ekologi veteriner dan profesor epidemiologi di Texas. Universitas A&M. Pada awal pandemi, kelompok penelitiannya beralih dari pekerjaan pada infeksi lain di mana hewan menjadi jembatan bagi manusia—misalnya, penyakit tickborne dan penyakit Chagas—dan mulai mencari bukti Covid. Sejauh ini, mereka telah mendokumentasikan keberadaan virus pada anjing dan kucing domestik serta rusa berekor putih yang ditangkap.
Menentukan apakah hewan liar yang tertular virus juga dapat menularkannya merupakan tantangan penelitian; mereka mungkin korban yang tidak beruntung, tetapi tuan rumah buntu. Tahun lalu, para peneliti dari beberapa universitas Kanada dan lembaga federal menunjukkan bahwa tikus rusa Amerika Utara, yang hidup di hutan dan pinggiran kota, dapat secara eksperimental terinfeksi SARS-CoV-2, menyebarkan virus, dan mengekspos tikus rusa lainnya. Tetapi apakah itu akan diterjemahkan menjadi risiko infeksi yang berkelanjutan — di antara tikus atau manusia — tidak dapat diasumsikan dari data itu, kata Darwyn Kobasa, penulis senior, yang merupakan ilmuwan peneliti yang memimpin studi virus pernapasan penahanan tinggi di Public Health Agensi Kanada. Di dunia nyata, pertemuan antara hewan dan manusia lebih sulit dilacak.
“Tikus berpotensi menjadi mangsa kucing, jadi mungkin ada hubungan tidak langsung, dari tikus melalui kucing ke manusia,” katanya. "Atau mungkin ada sesuatu di lingkungan, di mana tikus dan manusia bersentuhan satu sama lain."
Tidak semua orang setuju tentang peran yang dimainkan spesies yang berbeda dalam menyimpan virus, apalagi apakah mereka dapat melakukannya cukup lama untuk bermutasi dan menimbulkan ancaman baru bagi manusia. Dan beberapa ilmuwan mengubah sudut pandang mereka saat mereka mengumpulkan lebih banyak data. Pada tahun 2021, peneliti Missouri dan New York yang mengekstraksi materi genetik virus dari air limbah mengira mereka mungkin telah mengidentifikasi tanda tangan hewan pengerat dalam apa yang mereka sebut "mutasi samar" yang jarang diidentifikasi pada manusia. Setahun kemudian, mereka telah menafsirkan kembali pekerjaan itu—dan sekarang lebih condong ke kemungkinan bahwa orang dengan gangguan kekebalan, yang telah menderita infeksi yang lama, mungkin secara tidak sengaja memainkan peran dalam mendorong evolusi virus.
“Banyak mutasi yang muncul pada pasien yang terinfeksi terus-menerus juga sama dengan yang muncul di Omicron, dan mirip dengan yang muncul dalam sampel samar,” kata John Dennehy, ahli virus dan profesor biologi di Queens College. dari Universitas Kota New York. “Dan banyak orang telah mencari coronavirus SARS pada tikus dan tikus, dan kami belum pernah benar-benar melihat sesuatu yang menyerupai varian samar itu, atau Omicron dalam hal ini.”
Para ilmuwan yang ingin mempelajari hewan-hewan yang kemungkinan besar mengandung virus memiliki sedikit pilihan untuk membangun program penelitian. Saat ini, program surveilans penyakit hewan yang paling kuat melacak spesies yang menopang industri atau ekosistem, seperti unggas, yang rentan terhadap flu burung, atau elk, moose, dan rusa, yang terkena penyakit wasting kronis. Pengawasan yang sangat luas untuk potensi ancaman di berbagai spesies adalah impian pencegahan pandemi. Tetapi belum menerima dana — atau mencetak hit prediktif — yang diinginkan para peneliti.
Hamer berpikir program yang ada, di mana para peneliti sudah berburu penyakit lain, dapat berkontribusi untuk mendefinisikan ancaman spillback. Mereka hanya butuh sedikit bantuan. “Tidak ada kekurangan ahli biologi satwa liar dan dokter hewan lapangan yang memiliki keterampilan untuk menjebak, mengambil sampel, dan melepaskan makhluk dengan aman. Dan tidak ada kekurangan keahlian laboratorium untuk dengan cepat mencari tahu apa yang memiliki antibodi penetralisir, apa yang menyebabkan pelepasan virus aktif, ”katanya. Dalam pekerjaannya sendiri melacak penyakit tickborne, dia mulai mengambil swab hidung satwa liar, selain sampel darah yang sudah dia butuhkan. “Dan kemudian kami menyimpannya di freezer minus-80,” katanya. “Kami menunggu sampai kami memiliki sumber daya untuk mengerjakannya untuk SARS-CoV-2.”
Sumber: Where Did Omicron Come From? Maybe Its First Host Was Mice
Photograph: Carlina Teteris/Getty Images
Ini salah satu misteri yang membingungkan dari pandemi Covid: Dari mana Omicron muncul, hampir satu tahun yang lalu? Varian yang bergerak cepat dan sangat menular tiba tepat setelah Thanksgiving 2021, penuh dengan mutasi aneh. Ketika para ilmuwan menguraikan susunannya, mereka menemukan bahwa Omicron tidak terkait dengan Delta atau Alpha, dua gelombang yang mendahuluinya. Sebaliknya, perbedaannya dari nenek moyang terdekatnya terjadi lebih dari satu tahun, hingga beberapa bulan pertama pandemi—hampir merupakan era geologis dalam waktu replikasi virus.
Itu adalah teka-teki. Bagaimana bisa sesuatu begitu menular sehingga merobek lebih dari 120 negara dalam dua bulan, namun telah menghindari deteksi begitu lama? Di dalam teka-teki itu tersembunyi sebuah teka-teki: Jika Omicron berkembang bukan dari varian sebelumnya tetapi secara paralel dengan mereka, di mana ia bersembunyi selama ini?
Hipotesis yang bersaing saling dorong untuk dipertimbangkan: Ia telah berlindung di sekelompok orang yang memiliki sedikit kontak dengan dunia luar dan tidak terlibat dalam program pengurutan. Itu telah menemukan rumah pada seseorang yang kekebalannya sangat lemah sehingga mereka tidak dapat mengatasi infeksi, menyerahkan wilayah virus untuk bereplikasi dan berubah. Atau, pemikiran ketiga: Ia jatuh kembali ke dunia binatang—bukan pada kelelawar tempat ia pertama kali menemukan inangnya, tetapi ke dalam beberapa spesies baru yang akan memicu mutasi dengan cara baru.
Kemungkinan itu, yang secara formal dikenal sebagai reverse zoonosis dan secara informal sebagai spillback, sudah merupakan risiko yang diketahui. Pada April 2020, hanya beberapa bulan setelah virus mulai menyebar secara internasional, virus itu bermigrasi ke peternakan cerpelai(https://www.eurosurveillance.org/content/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.23.2001005) di Belanda, memicu kematian atau pembantaian preventif jutaan hewan—dan beberapa bulan kemudian virus itu kembali ke manusia.
Tidak ada yang bisa mengatakan dengan tepat mana dari ketiga hipotesis tersebut yang secara akurat menjelaskan kedatangan Omicron — dan dengan Omicron sendiri yang memutar varian begitu cepat, diskusi keluar dari prioritas peneliti. Sekarang sebuah studi baru dari tim peneliti di University of Minnesota memberi energi segar pada perdebatan itu. Analisis mereka menunjukkan bahwa Omicron beradaptasi dengan tikus, di mana ia mengembangkan susunan mutasinya sebelum diteruskan ke manusia.
“Mutasi Omicron ini adalah jejak evolusi yang ditinggalkan oleh virus selama penularannya dari satu spesies hewan ke spesies lain,” kata penulis senior Fang Li, seorang profesor farmakologi dan direktur Pusat Penelitian Coronavirus universitas, dalam sebuah pernyataan. (Li menolak wawancara.)
Dalam penelitian yang diterbitkan minggu lalu di Proceedings of the National Academy of Sciences, para peneliti mengambil pendekatan biologi struktural — mempelajari bentuk molekul dalam virus — untuk memeriksa mutasi pada protein lonjakan Omicron, yang memungkinkannya menyerang sel. Mereka menemukan mutasi tertentu yang membuat virus lebih efisien dalam mengikat reseptor tertentu, ACE2, seperti yang ada di sel tikus, dibandingkan dengan versi reseptor yang ada pada manusia. Mereka mengkonfirmasi bahwa bekerja dengan merakit pseudovirus tidak menular yang mengekspresikan protein lonjakan Omicron dan mengamati pengikatannya dengan sel yang direkayasa untuk memasukkan reseptor tikus atau manusia. Mereka menemukan bahwa Omicron lebih tertarik pada versi mouse.
Ini bukan makalah pertama yang menunjukkan bahwa tikus berperan dalam mendorong munculnya Omicron. Desember lalu, para peneliti di Akademi Ilmu Pengetahuan China mengusulkan bahwa hasil analisis spektroskopi laser dari mutasinya tidak konsisten dengan laju evolusi Omicron pada manusia tetapi konsisten dengan laju mutasi yang lebih cepat pada hewan pengerat. Mereka juga mengidentifikasi beberapa mutasi Omicron yang sebelumnya terlihat pada strain SARS-CoV-2 sebelumnya ketika tikus terinfeksi secara eksperimental untuk penelitian laboratorium Covid.
Baik studi itu maupun yang baru hampir menutup buku tentang akar Omicron, tentu saja. “Ini menghidupkan kembali gagasan bahwa Omicron bisa berasal dari reservoir hewan,” kata Angela Rasmussen, ahli virologi di Vaccine and Infectious Disease Organization di University of Saskatchewan. "Saya tidak berpikir kita memiliki cukup informasi untuk mengatakan itu muncul dari sana, tetapi kita dapat mengatakan bahwa hipotesis masih ada di atas meja."
Dan itu menggarisbawahi fakta bahwa SARS-CoV-2 mampu bangkit bolak-balik antara satwa liar dan hewan peliharaan dan dunia manusia. Sejak infeksi pada cerpelai lebih dari dua tahun lalu, lebih banyak spesies ditemukan menjadi rentan. Dasbor akses terbuka yang dibuat oleh para peneliti di Universitas Kedokteran Hewan Wina dan Masyarakat Konservasi Margasatwa di AS telah mencatat 735 identifikasi atau infeksi pada 31 spesies—hampir pasti kurang, karena perangkat lunak yang mendasari hanya mengambil data dari sumber resmi. Di antara identifikasi itu: seekor kucing di Thailand, serta hamster di Hong Kong, yang tidak hanya tertular beberapa jenis SARS-CoV-2, tetapi juga menyebarkannya kembali ke pemiliknya.
“Kita harus lebih memperhatikan calon reservoir di alam liar yang mungkin menjadi wadah untuk mencampur virus ini dan kemudian menimbulkan risiko penularan balik ke manusia,” kata Sarah Hamer, ahli ekologi veteriner dan profesor epidemiologi di Texas. Universitas A&M. Pada awal pandemi, kelompok penelitiannya beralih dari pekerjaan pada infeksi lain di mana hewan menjadi jembatan bagi manusia—misalnya, penyakit tickborne dan penyakit Chagas—dan mulai mencari bukti Covid. Sejauh ini, mereka telah mendokumentasikan keberadaan virus pada anjing dan kucing domestik serta rusa berekor putih yang ditangkap.
Menentukan apakah hewan liar yang tertular virus juga dapat menularkannya merupakan tantangan penelitian; mereka mungkin korban yang tidak beruntung, tetapi tuan rumah buntu. Tahun lalu, para peneliti dari beberapa universitas Kanada dan lembaga federal menunjukkan bahwa tikus rusa Amerika Utara, yang hidup di hutan dan pinggiran kota, dapat secara eksperimental terinfeksi SARS-CoV-2, menyebarkan virus, dan mengekspos tikus rusa lainnya. Tetapi apakah itu akan diterjemahkan menjadi risiko infeksi yang berkelanjutan — di antara tikus atau manusia — tidak dapat diasumsikan dari data itu, kata Darwyn Kobasa, penulis senior, yang merupakan ilmuwan peneliti yang memimpin studi virus pernapasan penahanan tinggi di Public Health Agensi Kanada. Di dunia nyata, pertemuan antara hewan dan manusia lebih sulit dilacak.
“Tikus berpotensi menjadi mangsa kucing, jadi mungkin ada hubungan tidak langsung, dari tikus melalui kucing ke manusia,” katanya. "Atau mungkin ada sesuatu di lingkungan, di mana tikus dan manusia bersentuhan satu sama lain."
Tidak semua orang setuju tentang peran yang dimainkan spesies yang berbeda dalam menyimpan virus, apalagi apakah mereka dapat melakukannya cukup lama untuk bermutasi dan menimbulkan ancaman baru bagi manusia. Dan beberapa ilmuwan mengubah sudut pandang mereka saat mereka mengumpulkan lebih banyak data. Pada tahun 2021, peneliti Missouri dan New York yang mengekstraksi materi genetik virus dari air limbah mengira mereka mungkin telah mengidentifikasi tanda tangan hewan pengerat dalam apa yang mereka sebut "mutasi samar" yang jarang diidentifikasi pada manusia. Setahun kemudian, mereka telah menafsirkan kembali pekerjaan itu—dan sekarang lebih condong ke kemungkinan bahwa orang dengan gangguan kekebalan, yang telah menderita infeksi yang lama, mungkin secara tidak sengaja memainkan peran dalam mendorong evolusi virus.
“Banyak mutasi yang muncul pada pasien yang terinfeksi terus-menerus juga sama dengan yang muncul di Omicron, dan mirip dengan yang muncul dalam sampel samar,” kata John Dennehy, ahli virus dan profesor biologi di Queens College. dari Universitas Kota New York. “Dan banyak orang telah mencari coronavirus SARS pada tikus dan tikus, dan kami belum pernah benar-benar melihat sesuatu yang menyerupai varian samar itu, atau Omicron dalam hal ini.”
Para ilmuwan yang ingin mempelajari hewan-hewan yang kemungkinan besar mengandung virus memiliki sedikit pilihan untuk membangun program penelitian. Saat ini, program surveilans penyakit hewan yang paling kuat melacak spesies yang menopang industri atau ekosistem, seperti unggas, yang rentan terhadap flu burung, atau elk, moose, dan rusa, yang terkena penyakit wasting kronis. Pengawasan yang sangat luas untuk potensi ancaman di berbagai spesies adalah impian pencegahan pandemi. Tetapi belum menerima dana — atau mencetak hit prediktif — yang diinginkan para peneliti.
Hamer berpikir program yang ada, di mana para peneliti sudah berburu penyakit lain, dapat berkontribusi untuk mendefinisikan ancaman spillback. Mereka hanya butuh sedikit bantuan. “Tidak ada kekurangan ahli biologi satwa liar dan dokter hewan lapangan yang memiliki keterampilan untuk menjebak, mengambil sampel, dan melepaskan makhluk dengan aman. Dan tidak ada kekurangan keahlian laboratorium untuk dengan cepat mencari tahu apa yang memiliki antibodi penetralisir, apa yang menyebabkan pelepasan virus aktif, ”katanya. Dalam pekerjaannya sendiri melacak penyakit tickborne, dia mulai mengambil swab hidung satwa liar, selain sampel darah yang sudah dia butuhkan. “Dan kemudian kami menyimpannya di freezer minus-80,” katanya. “Kami menunggu sampai kami memiliki sumber daya untuk mengerjakannya untuk SARS-CoV-2.”
Sumber: Where Did Omicron Come From? Maybe Its First Host Was Mice
