Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo - les mer.
Myggarten Aedes albopictus kan bære Chikungunya-viruset. Med økte temperaturer sprer den seg nordover.(Foto: Jean-Yves Rasplus / Flickr.com / CC BY NC 2.0)
Mygg har fraktet den ubehagelige sykdommen Chikungunya til Europa. Forskning på viruset kan gi bedre vaksiner
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 ned 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 lenger nord, forklarer forsker Lars-Anders Carlson ved Umeå universitetet.
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
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.
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.
Lars-Anders Carlson og Andreas Carlson, professor i matematikk ved Universitetet i Oslo (UiO), 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 Lars-Anders Carlson.
Annonse
Legemidler som brukes til å behandle virusinfeksjoner, kan blokkere virusets mulighet til å lage flere virus.
– Vi ville finne ut hvordan den prosessen med oppkopiering egentlig foregår i Alfavirus som er familien Chikungunya tilhører, for det er det ingen som vet, sier Umeå-forskeren.
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.
– Å forstå denne kopieringsmekanismen er en av de mest essensielle bitene for å hindre viruset i å spre seg, forklarer Carlson ved UiO. 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.
Mulig å anslå kraften i viruset
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 UiO.
Annonse
Selv om dette er noe som skjer i en nanoskala, omtrent en million ganger mindre enn et hårstrå, så er det mulig å anslå 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.
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).(Figur: hentet fra artikkelen Architecture of the chikungunya virus replication organelle, se kilde nederst i saken)
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 Umeå universitet.
Det betyr at forskerne må gjette litt 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 den svenske forskeren. 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.
Annonse
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 Umeå universitet.
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, sier Andreas Carlson ved UiO.
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 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.
