Image
en mygg av typen aedes albopictus som sitter på menneskehud

Myggarten Aedes albopictus kan bære Chikungunyaviruset. Foto: Jean-Yves Rasplus, Flickr.com CC BY NC 2.0

Forskning på Chikungunya-viruset avslører hvordan virus virker

Med Chikungunya-virusets spredning nordover får forskerne stadig ny kunnskap. På sikt kan viruset bli en viktig brikke i et vaksinegjennombrudd.

Se for deg at du er på ferie i Sør-Europa. Mens solen går ned ser myggen sitt snitt til å ta en bit av deg. I det du knipser bilder av solnedgangen, planter myggen snabelen sin godt i huden din. Den henter opp en liten mengde blod, og legger igjen litt av sitt eget spytt sammen med en ubuden gjest: Chikungunya-viruset. Dette er ikke et urealistisk scenario ifølge forskerne.

Den ubehagelige sykdommen har kommet til Europa – men virusets herjing i menneskecellene kan også være en brikke i et vaksinegjennombrudd. For første gang kan forskerne se, måle og å forutsi hva virus gjør når de får cellene våre til å lage nye virus-kopier.

Chikungunya-viruset er på vei nordover

Med Covid-19-pandemien friskt i minnet er Chikungunya-virusets fremmarsj skremmende. Tidligere fantes sykdommen først og fremst i tropiske og subtropiske strøk, men klimaendringer og mutasjoner har ført til at viruset finnes i Europa og sprer seg nordover. 

– Dette er et virus som spres med mygg. Viruset har mutert og finnes nå i en ny myggart som kommer lengre nord, forklarer førsteamanuensis Lars-Anders Carlson ved Universitetet i Umeå. 

Carlson forteller at mutasjonen i viruset skjedde i 2006. Da kunne viruset spres med en ny myggart. Tidligere var det bare myggen Aedes aegypti som var bærer, men nå kan viruset også haike med Aedes albopictus. Dette er en myggart som finnes i Sør-Europa, og som raskt spres nordover ettersom klimaet blir varmere. 

– Det viste seg at det var en svært liten forandring i viruset som førte til at det kunne spres med begge myggartene, forklarer Carlson. 

Chikungunya-viruset setter seg i myggens spyttkjertler. Der vil den replikeres, det vil si lage flere kopier av seg selv. Når myggen stikker et menneske, følger virusene med over i huden eller i blodet.

Chikungunya kjennetegnes av sterke leddsmerter

Han forteller at myggen stort sett stikker andre dyr, men at det hender at den stikker mennesker også.  Ifølge ham gir Chikungunya-viruset sterke leddsmerter og feber. Leddsmertene kan i verste fall vare i flere måneder og gi pasienten problemer med å bevege seg. Sykdommen har vært kjent i lang tid, men det finnes ingen legemidler eller vaksiner mot den. Chikungunya kan forveksles med Denguefeber.

– Globalt er denne sykdommen et stort problem, og sannsynligvis er antall mennesker som får det hvert år underrapportert, sier Carlson.

Fakta

Chikungunya

Symptomber på Chikungunya er høy feber, rødt og prikkete utslett på huden, og vondt i leddene. Sykdommen kan være dødelig. 

Det er mer enn 500 000 kjente tilfeller av Chikungunya hvert år.

Sykdommen kommer trolig fra Øst-Afrika, men nå finnes den også i Asia og Amerika.

Chikungunya betyr «å være bøyd». Navnet kommer fra leddsmertene som kan vare i flere måneder etter at den akutte fasen av sykdommen er over. 

Lars-Anders Carlson (Universitetet i Umeå) og Andreas Carlson, professor i matematikk ved Universitetet i Oslo, møttes under en workshop innen biofysikk. Der begynte de å diskutere hvordan virus virker.

– Ingen har sett på hva som skjer etter at viruset har kommet inn i cellene, forklarer Carlson ved Umeå. Antivirale kan blokkere virusets mulighet til å lage flere virus. Vi ville finne ut hvordan den oppkopieringsprosessen egentlig foregår i Alfavirus som er familien Chikungunya tilhører, for det er det ingen som vet. 

Hva skjer inne i cellene?

Ifølge den svenske forskeren har mye av virus-forskningen undersøkt hvordan et virus kommer inn i cellen, men hva som skjer etter det er ukjent. En revolusjon i mikroskopi har ført til at det nå er mulig å se hva som inne i cellen. 

Figur: (hentet fra artikkelen Architecture of the chikungunya virus replication organelle, se kilde nederst i saken) Forskerne smittet celler med Chikungunya og så på hvordan viruset bøyde celleveggene når det kopierte arvematerialet sitt ( figur A og B) – litt som en fjær som spennes. Det er viktig å vite akkurat hva som skjer i «kopimaskinen» som ligger der den hvite pilen peker (C og D). 

– Å forstå denne kopieringsmekanismen er en av de mest essensielle bitene for å hindre viruset i å spre seg, forklarer Carlson ved Universitetet i Oslo. Vi har sett på detaljene i hvordan virusene endrer de interne strukturene i cellen. 

Når forskerne forstørret celler som var smittet med Chikungunya så de at viruset lager små byller. Inne i byllene ligger virusets arvemateriale, såkalt RNA. Etter hvert som RNAet kopieres opp samles det inne i byllen. Du kan se for deg en strikkemaskin som strikker et skjerf. Skjerfet kveiles opp og samles i en pose etter hvert som det blir lengre og lengre.

En viktig del av virusets arvestoff endrer celleveggen og tvinger den rundt seg. På den måten gjemmer den seg for cellens forsvar mot inntrengere. Celleveggen har ikke nødvendigvis lyst til å bøyes, så her oppstår det en kraft. Mens viruset jobber med å kopiere sitt arvemateriale, vokser den seg så stor at en ny kopi dannes, skjult for immunforsvaret.  

– Det var spennende at vi kunne forutsi sammenhengen mellom størrelsen på virusblemmen og formen på den. I tillegg kunne vi gå tilbake og si noe om hvilken kraft som skaper denne blemmen, forklarer Carlson ved Universitetet i Oslo.

Selv om dette er noe som skjer i en nanoskala, omtrent en million ganger mindre enn et hårstrå, så er det mulig å estimere kraften viruset har på celleveggen når den lager blemmen sin. 

– Gjennom vår teoretiske modell kunne vi beregne at virusets arvemateriale, RNAet, skaper et trykk i blemmen som er omtrent ti ganger mindre enn det atmosfæriske trykket, men størrelsen på kraften avhenger av lengden på RNAet.

Ifølge Carlson stemte verdiene som ble målt godt overens med de modellene de hadde på forhånd. 

Nå kan forskerne se det som skjer i cellene

For å kunne se hva som skjer inne i cellene har forskerne brukt en ny metode. Til nå har metodene krevd at cellene blir klargjort på en spesiell måte. 

– Det vi ser på er en slags is-mumie av cellen, forklarer Carlson ved Universitetet i Umeå. 

Det betyr at forskerne må bedrive litt gjetning for å forstå hvordan det ville se ut om det var vann der. Med den nye metoden kunne de se mye mer:

– Vi sjokkfrøs cellene slik at vi kunne se cellene i tre dimensjoner, forklarer Carlson ved Universitetet i Umeå. Det har tillatt oss å se flere detaljer enn det som tidligere har vært mulig. Da har vi blant annet kunnet gi data til matematikere som kunne se på de teoretiske modellene. 

Og matematikeren ved Universitetet i Oslo er begeistret:

– En modell er bare så god som når den testes, stemmer Andreas Carlson i. Den typen data som vi har fått har gjort at vi har kunnet sammenlikne teorien med de eksperimentelle dataene. Det er en styrke at vi har fått til dette, for det er svært utfordrende og ofte undervurdert. 

Viruset kan gi bedre vaksiner

Viruset har en form for oppskrift som kalles for RNA. Det er en type arvemateriale som er vanlig i mange virus. Chikungunya-viruset har en oppskrift for selvreplikasjon, det vil si en automatisk form for kopiering. Alt denne selv-kopieringsmaskinen trenger er en cellevegg å feste seg i. Denne automatiske selv-kopieringen kan også være nyttig i fremtidens vaksiner. 

– Disse selvreplikerende genene gir en sterk immunreaksjon sammenliknet med mRNA som blant annet brukes i Covid-19-vaksinene, forklarer Carlson ved Universitetet i Umeå. 

Samtidig håper han på at det å forstå akkurat hvordan virusene gjemmer seg i cellene og at mekanismen bak selv-kopieringen gjør at de kan finne nye medisiner mot virus. Hvis de kan hindre virusene i å lage nye kopier av seg selv blir man heller ikke syk. 

– Vår forskning setter fokus på hvor viktig membranens dynamikk er for virusets replikasjon, avslutter Andreas Carlson ved Universitetet i Oslo. Det at RNA kan påføre en kraft som aktivt kan ommøblere hele membranen er sannsynligvis en mekanisme brukt av andre virus, men dette er foreløpig den eneste teoretiske modellen som forklarer hvordan dette foregår.

Likner på bærplukkerviruset — og Denguefeber

Hvis du noen gang har fått feber etter en blåbærtur har du kanskje hatt bærplukkerviruset. Dette er en sykdom som spres med mygg i Skandinavia og som sannsynligvis har kommet med trekkfugler. Sykdommen ble første gang påvist i Norge i 1982 ifølge nettsiden til Folkehelseinstituttet.

Det finnes likhetstrekk mellom Chikungunya og bærplukkerviruset, men bærplukkerviruset er vesentlig mildere. Bærplukkerviruset og Chikungunya er i samme virusfamilie: Alfavirus. Derfor tror matematiker ved Universitetet i Oslo, Andreas Carlson, at viruset har mulighet til å komme hit: 

– Chikungnuya vil mest sannsynlig kunne komme hit med global oppvarming, sier Andreas Carlson. Mygg som allerede finnes i Europa vil kanskje kunne spre Chikungunya, mener han.

Les forskningsartiklene her: 

Timothée Laurent,  Pravin Kumar, Susanne Liese, Farnaz Zare, Mattias Pernebrink, Andreas Carlson, Lars-Anders Carlson, Architecture of the chikungunya virus replication organelle, eLife, oktober 2022 doi: https://doi.org/10.1101/2022.04.05.487153 

Moritz UG Kraemer, m. fl., The global distribution of the arbovirus vectors Aedes aegypti and Ae. albopictus, eLife, juni 2015. https://doi.org/10.7554/eLife.08347