Nyt studie afslører: SARS-CoV2 kan sidde på lur, til chancen for infektion byder sig

Videnskabelige nybrud 14. aug 2021 3 min Associate professor Tobias Weidner Skrevet af Morten Busch

Som andre typer organismer udvikler virus sig også konstant. SARS-CoV2, der har forårsaget COVID-19-pandemien, er ingen undtagelse. Selv om den ny coronavirus ligner sin forgænger, der forårsagede den mindre SARS-epidemi i 2003, viser et nyt studie, at der er en afgørende forskel. SARS-CoV2 kan nemlig koble sig til ikke kun én men to forskellige receptorer på celleoverflader. En af dem er i de øvre luftveje, hvor den kan holde sig standby, til der er plads på den anden type i de nedre luftveje. Det kan forklare, hvorfor virus har længere infektionstid og smitter i længere tid.

I 2003 skabte SARS-CoV-epidemien panik i 26 lande på seks kontinenter, men kun lidt over 8.000 mennesker blev smittet med under 1.000 dødsfald til følge. Knap 20 år efter ramte efterfølgeren SARS-CoV2 med foreløbig over 186 millioner registrerede tilfælde og 4 millioner dødsfald til følge. Det store spørgsmål har derfor været, hvorfor SARS-CoV2 spreder sig langt mere effektivt end den tidligere version. Et helt nyt studie viser, at én af forklaringerne formentlig skal findes i den måde, virus binder sig til menneskets celler.

”Vores studie viser, at SARS-CoV2 har mulighed for at binde sig til ikke bare én men to forskellige cellereceptorer. Udover den allerede kendte ACE-receptor, som virus bruger til at komme ind i vores celler, kan den også hægte sig fast på en sialinsyre-receptor, som især findes på celler i de øvre luftveje. Vi tror, at den bruger dem som base, hvorfra den i ro og mag kan bevæge sig ud fra. Den viden giver os både forklaring på, hvorfor SARS-CoV2 er langt mere effektiv end sin forgænger, men også vigtig viden, hvis vi skal kunne forhindre dens angreb,” forklarer lektor Tobias Weidner fra Institut for Kemi på Aarhus Universitet.

Ligheder og forskelle ved forskellige typer coronavirus 

Til dato kender man syv coronavirusstammer, der kan inficere mennesker. Udover de sædvanlige og i dag harmløse forkølelsesvirus, har tre coronavirus de seneste to årtier skabt pandemier – i form af SARS i 2003, MERS i 2010 samt den nuværende COVID-19-pandemi.

”Vi var derfor interesserede i at undersøge strukturelle forskelle og ligheder mellem de tre virus for at prøve at forstå forskellen i smitsomhed og dødelighed. Derfor brugte vi en ny computerbaseret beregningsmetode, hvor vi kunne sammenligne, hvor godt to proteinoverflader passer sammen. På den måde kunne vi se, om der var forskelle på, hvor godt overfladen af de forskellige coronavirus passer med overfladen af menneskets celler,” siger Tobias Weidner.

Man har allerede fra starten af COVID-19-pandemien konstateret, at den måde, virus kommer ind i vores celler for at formere sig, er ved at koble sig til de såkaldte ACE2-receptorer, der findes på cellemembranen af mange celler i lunger, blodkar, hjerte, nyrer og tarme. Normalt er det et af menneskets egne enzymer, der kobler sig til cellerne, men det såkaldte spike-protein på den ny coronavirus snyder sig altså til adgang til cellen ved at hægte sig til denne.

”SARS-CoV1, som vi kender fra SARS-epidemien, havde den samme evne, så den har den ny coronavirus SARS-CoV2 altså beholdt. Man da vi sammenlignede spikeproteinet fra SARS-CoV2 nærmere, kunne vi konstatere, at den også kunne binde sig til en anden slags receptorer i vores krop, nemlig de såkaldte sialinsyre-receptorer,” fortæller Tobias Weidner.

Kan forklare forsinkelsen i udvikling af symptomer

I modsætning til ACE2-receptorerne findes sialinsyrer på cilierede epitelceller, som primært findes i de øvre dele af den menneskelige luftvej samt enkelte celle i de nedre dele – en evne, som den ny coronavirus tilsyneladende deler med dens anden tætte slægtning MERS.

”For at se, om vi havde ret i vores computerberegninger af Edoardo Milanetti’s team, konstruerede vi et forsøg, hvor vi konstruerede nogle kunstige celler – ved hjælp af såkaldte miceller. På den måde kunne vi teste i et virkelighedsnært system, om de forskelle, vi ser mellem SARS, MERS og COVID-19, kunne eftervises i praksis,” forklarer Tobias Weidner.

Forsøgene bekræftede forskerne i deres antagelser. Den ny coronavirus SARS-CoV2 var i stand til at binde til begge receptorer, og det giver rigtig god mening, både når man ser på virus' smitsomhed men også den forsinkelse, der ofte ses fra smitte, til symptomerne sætter ind.

”Det giver på alle måder god mening, at virus i første omgang hægter sig fast på sialinsyre-receptorerne på overfladen af celler i de øvre luftveje. Når den så har vundet fodfæste der, bevæger den sig videre først og fremmest til lunger, hvor den trænger ind i selve cellerne via ACE2-receptoren. Det kan i høj grad også forklare forsinkelsen i udvikling af symptomer, der er en stor fordel for virus, da den kan smitte videre, da man ikke ved, at man er syg,” siger Tobias Weidner.

Essentiel viden til udvikling af medicin

Selve det, at virus er til stede på overfladen af cellen i de øvre dele af luftvejene, er et andet faktum, der gør den mere smitsom. Ved SARS-CoV skulle virus nemlig hostes hele vejen op fra lungerne for at smitte. SARS-CoV2 skal blot bevæge sig fra de øvrige luftveje over til en ny vært via spyt, nys eller muligvis bare udåndingsluft.

”Meget tyder på, at selve styrken i bindingen mellem virus og de forskellige receptorer også er helt afgørende. Jo stærkere virus binder sig fast, jo sværere har den formentlig ved at bevæge sig videre, enten ned i lungerne eller videre til en anden vært, den kan smitte,” uddyber Tobias Weidner.

Den nye viden om virus' evne til at binde til forskellige receptorer kan vise sig helt afgørende, dels fordi den forklarer den nye virus' opførsel, dels fordi den kan give vigtige input til udvikling af behandlinger.

”Det er essentiel viden at have, hvis man skal udvikle en medicin, der enten kan forebygge, at virus kan binde sig hos ikke-smittede, eller skal forhindre yderligere udbredelse hos allerede smittede. Fx nytter det ikke noget kun at blokere ACE2-receptoren, da virus muligvis blot kan sidde sialinsyre-receptoren og vente på, at en ACE2-receptor skal blive fri igen, så virus igen kan slå til og inficere på ny,” lyder det fra Tobias Weidner.

In-Silico Evidence for a Two Receptor Based Strategy of SARS-CoV-2” er udgivet i Frontiers in Molecular Biosciences. Tobias Weidner har i 2018 og 2019 modtaget støtte fra Novo Nordisk Fonden til projekterne "Nanosurface Scattering Sum Frequency Spectrometer-NanoScat" og "Deciphering the Role of Atmospheric Microbial Aerosols (DRAMA)".

Surfaces - It's where the action is Interfaces play a deciding role in many aspects of modern chemistry and material science – catalysis, adhesion, s...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020