Er veiran sem veldur COVID-19 öðruvísi en aðrar veirur?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Er veiran sem veldur COVID-19 öðruvísi en aðrar veirur?
Þetta er góð og margþætt spurning. Einfalda svarið er í raun: Já, á sama hátt og allar aðrar veirur eru sérstakar á sinn hátt. Hver og ein veira er einstök en hefur sameiginlega þætti sem gera hana keimlíka mörgum öðrum veirum. Til að skilja þetta betur þurfum við fyrst að skoða hvað einkennir veirur almennt og síðan að athuga hvað SARS-CoV-2 (veiran sem veldur COVID-19) á sameiginlegt með öðrum veirum.

Allar veirur eru samsettar úr erfðaefni, sem er annað hvort á formi DNA eða RNA, og vissum prótínum. Erfðaefnið geymir upplýsingar um prótín veirunnar. Einföldustu veirurnar eru í raun ekkert annað en erfðaefni með kápu úr prótínum. Hins vegar er ekki nóg að búa yfir þessum tveimur atriðum - veiran þarf að geta fjölgað sér og til þess nýtir hún sér, án undantekninga, frumur lífvera með því að sýkja þær. Síðan er mismunandi eftir veirum hvort aðrir þættir séu til staðar, til dæmis fituhjúpur og sykrur, hvaða frumur veirurnar sýkja, hvernig þær fjölga sér og hvaða áhrif þær hafa á sýktar frumur.

Til að sýkja frumur, fjölga sér og dreifast frekar þurfa nokkrir hlutir að gerast:

• Veiran þarf að berast til frumanna sem þær sýkja. Veirur geta ekki hreyft sig og eru í raun óvirkar með öllu utan fruma.
• Þegar veira er komin að frumu sem hún sýkir þarf hún að bindast henni (gjarnan með því að bindast frumuviðtökum) og koma sér inn í frumuna.
• Við innkomu inn í frumu þarf veiran að nýta búnað frumunnar til að fjölga erfðaefni sínu, búa til prótín og pakka sér saman.
• Loks þarf veiran að losna út úr frumunni, sem hún gerir annað hvort með því að rjúfa frumuna alla eða sleppa úr henni með lúmskari leiðum.

Hver veira hefur síðan sérstök áhrif á þær frumur sem hún sýkir og kveikir einnig á breytilegum varnarkerfum, sem er aðallega miðlað af ónæmiskerfinu í tilfelli manna. Til að svara upprunalegu spurningunni er þannig best að skoða grunnatriði SARS-CoV-2 og síðan ofangreind ferli sem einkenna allar veirur.

SARS-CoV-2 er af fjölskyldu kórónuveira, sem telur hundruði meðlima. Hins vegar sýkja aðeins sjö þeirra menn, þar á meðal SARS-CoV-2. Allar kórónuveirur hafa RNA-erfðaefni (einn þáttur af erfðaefni), prótínkápu um erfðaefni sitt og síðan fituhjúp. Í þessum hjúp liggja nokkur prótín en þar má helst nefna svonefnt broddprótín (e. spike protein).

Smitferill SARS-CoV-2 er keimlíkur flestra annarra kórónuveira sem sýkja menn. Hún berst fyrst og fremst með dropa- og snertismiti, sem á við um aðrar kórónuveirur en einnig ótalmargar aðrar veirur, þar á meðal inflúensuveiruna. Síðan sýkir hún frumur efri öndunarvegar (nefhol), neðri öndunarvegar (lungu) og meltingarvegar (smáþarmar), og gerir þetta með því að bindast svonefndu ACE2, sem er prótín á yfirborði frumanna.

Tvær aðrar kórónuveirur sem sýkja menn eiga þetta sameiginlegt með SARS-CoV-2: orsakavaldur SARS (e. severe acute respiratory syndrome, orsakað af SARS-CoV) og ein af þeim kórónuveirum sem veldur vanalega kvefi (e. human coronavirus NL63). Þegar komið er inn í frumu er fjölgun SARS-CoV-2 og flótti hennar úr frumunum í raun nákvæmlega eins og hjá öðrum kórónuveirum.

Það sem helst greinir SARS-CoV-2 frá öðrum kórónuveirum er hvernig líkami okkar bregst við henni. Þó margt sé enn á huldu varðandi ónæmissvar okkar gegn SARS-CoV-2 vitum við að ónæmiskerfið á stóran þátt í þeim skaða sem verður af völdum sýkingarinnar. Til að mynda virðast skaðleg áhrif COVID-19 á lungu fyrst og fremst vera af völdum ónæmiskerfisins, ekki veirunni sjálfri. Einnig virðist bólgan sem fylgir COVID-19 auka verulega líkur á blóðtappamyndun, sem getur valdið skaða víða í líkamanum. Einkenni frá efri öndunarfærum og meltingarvegi (til dæmis nefrennsli, hálssærindi, ógleði og niðurgangur) virðast hins vegar frekar tengjast skaðlegum áhrifum veirunnar sjálfar. Það er alls ekki einsdæmi að ónæmissvar gegn veiru sé helsti skaðvaldurinn í sýkingu - þetta sést bæði hjá öðrum kórónuveirum (til dæmis SARS-CoV) og öðrum skaðlegum öndunarfæraveirum (til dæmis fuglaflensu og hantaveirusýkingu).

Við fjölgun SARS-CoV-2 verða síðan stökkbreytingar í erfðaefni veirunnar. Þetta er vel þekkt meðal allra veira en fjöldi stökkbreytinga er meiri ef erfðaefnið er úr RNA. Þó stökkbreytingar séu algengar meðal veira valda þær mjög sjaldan raunverulegum breytingum í hegðun veirunnar, að minnsta kosti til skamms tíma. SARS-CoV-2 hefur stökkbreytingarhraða sem er í samræmi við aðrar kórónuveirur og engin merki eru um að stökkbreytingar á veirunni hafi leitt til þess að eiginleikar hennar breyttust eftir að hún barst í menn.

Þannig má segja að enginn stakur eiginleiki SARS-CoV-2 komi beinlínís á óvart - það er helst blanda þessara eiginleika sem er athyglisverð og skilgreinir hana sem nýja veiru. Besta leiðin til að vígbúast gegn nýjum veirum er að byggja enn frekar á þeirri þekkingu sem er til staðar. Því meira sem við vitum, því betra.

Heimildir:

• Matheson, N. J. & Lehner, P. J. (2020). How does SARS-CoV-2 cause COVID-19? Science, 369 (6503), 510-511. (Sótt 15.9.2020).
• Perlman, S. (2020). COVID-19 poses a riddle for the immune system. Nature, 584, 345-346. (Sótt 15.9.2020).
• McIntosh, K. (2020). Coronavirus disease 2019 (COVID-19): Epidemiology, virology, and prevention. UpToDate. (Sótt 15.9.2020).
• International Committee on Taxonomy of Viruses. (2011). Coronaviridae - Positive Sense RNA Viruses. ICTV 9th Report. (Sótt 15.9.2020).

Myndir:

• File:Virus structure simple.png - Wikipedia. (Sótt 15.6.2020). Myndina gerði Graham Beards og hún er birt undir leyfinu Creative Commons — Attribution-ShareAlike 3.0 Unported — CC BY-SA 3.0.
• 3D medical animation still shot showing coronavirus structure - Scientific Animations. (Sótt 31.3.2020).

Höfundur þakkar Arnari Pálssyni, erfðafræðingi og prófessor í lífupplýsingafræði við HÍ, og Ernu Magnúsdóttur, dósent í lífeinda- og líffærafræði við læknadeild HÍ, fyrir yfirlestur og gagnlegar ábendingar....