Hvordan gjør mutasjoner at viruset kan bli mer skadelig og unnvike vaksiner?
Mutasjoner oppstår hele tiden, og mutantvirus vil bli prøvd ut i livets harde skole: Kan de infisere en celle og stå for masseproduksjon av seg selv?
Koronaviruset sars-cov-2 får stadig nye mutasjoner og opptrer i nye varianter. De fleste mutasjoner reduserer virusets evne til å forårsake sykdom. Men noen stimulerer denne evnen og truer vår helse og livssituasjon.
Hvordan trenger viruset inn i kroppen vår og forårsaker sykdom? Og hvordan gjør mutasjoner at viruset kan bli mer skadelig og unnvike vaksiner?
Hvordan kommer koronavirus seg inn i kroppen vår?
Et nødvendig trinn for virusinfeksjon er binding av viruset til en celle.
Et protein som sitter ytterst på koronavirusets «pigger», piggproteinet (engelsk «spike»), binder seg tett til proteinet ACE2. Dette finnes på overflaten av celler i slimhinner og lunger.
Inngangsdøren til viruset er altså ACE2. Uten denne bindingen vil ikke viruset utgjøre noen helsetrussel.
Når bindingen er etablert, blir viruset tatt inn i cellen. Der inne blir det masseprodusert, cellen sprekker, og nye viruspartikler blir frigjort slik at de kan infisere andre celler.
Hvis ett eller flere trinn i denne prosessen blir hemmet, vil utviklingen av sykdom reduseres eller stoppes fullstendig. På samme måte kan en stimulering av prosessen gjøre spredning av virus mer effektiv og sykdommen mer alvorlig.
Hva er en mutasjon?
Proteiner består av aminosyrer som ligger som perler på en snor. Rekken av aminosyrer vil folde seg sammen til et protein. Posisjon og egenskap av aminosyrene bestemmer hvordan proteinet fungerer (se faktaboks).
Rekkefølgen kan bli endret av mutasjoner. Dermed kan både størrelse, struktur, elektrisk ladning og bindingsegenskapene til proteinet endres.
Én aminosyre kan bli byttet ut med en annen. En lang rekke av dem kan bli fjernet, og det kan settes inn nye rekker av aminosyrer.
Hvis det oppstår mutasjoner i det genet som koder for piggproteinet, kan dets binding til ACE2 bli endret.
La oss se litt på hvordan mutasjoner kan påvirke virusets evne til å infisere en celle og til å utløse sykdom.
Mutasjoner i virusets piggprotein
Den forenklede og skjematiske figuren viser i panel A et piggprotein (oransje) bundet til ACE2 (grønn).
Piggen har en utstikker som passer ganske bra inn i en åpning i ACE2. En mutasjon kan gi piggen enn utvekst (markert rødt i B) som gjør at den binder seg enda bedre til ACE2.
Motsatt kan piggproteinet få et tillegg som gjør at det ikke passer så godt til ACE2 (C), og bindingen blir svak. Denne mutanten vil ha problemer med å komme seg inn i en celle.
Avansert strukturbiologi kan forutsi hvorvidt mutanter kan forventes å binde bedre eller dårligere. Mutanter kan ha flere mutasjoner samtidig, der noen gir bedre binding, noen dårligere (røde + og x i D).
Hvordan hjelper vaksinering?
De fleste av koronavaksinene som er benyttet til nå, er ment å bryte forbindelsen mellom virus og celle. Vaksinene gjør at kroppen produserer antistoffer som binder seg til og blokkerer piggproteinet. Dermed kan ikke dette binde seg til inngangsdøren ACE2.
De nåværende vaksinene har brukt piggproteinet fra de første koronavirusene til å indusere produksjon av antistoffer. Men mutasjoner i piggproteinet kan gjøre at antistoffene binder seg bedre eller dårligere til piggproteinet. Dette vil endre hvordan en ny virusvariant, med endret piggprotein, blir påvirket av vaksinen.
Hvis vi får mutanter som er veldig forskjellige fra utgangspunktet, vil varianten kunne unnslippe binding av antistoffene, og vaksinen får liten virkning.
Men samtidig er det en sjanse for at piggproteinet heller ikke kan binde seg til ACE2. Da kan ikke viruset nå inn i cellen for å bli masseprodusert. Piggproteinet har altså ikke uendelig med spillerom i valg av mutasjoner – de kan hjelpe til å unngå antistoffer, men samtidig også gjøre at viruset ikke kommer inn i cellene.
Det gjenstår å se om de som har hatt sykdom basert på tidlige varianter, vil være resistente mot omikron
Er det bare piggproteinet som muterer?
Viruset bærer med seg koden til mange forskjellige proteiner som hjelper til med å lage nye viruspartikler. Mange av disse proteinene er viktige for virusets evne til å forårsake sykdom. Når det oppdages en ny variant med flere forskjellige mutasjoner, som omikron, er det derfor ikke lett å forutsi akkurat hvor farlig den er.
Det ser ut til at omikron har lettere for å binde seg til våre celler, en effekt utløst av de 32 mutasjonene den har i genet for piggproteinet.
Men den har også mange mutasjoner i andre gener. Disse mutasjonene er med og bestemmer hvor alvorlig en infeksjon blir.
Også vårt ACE2-protein kan endres, men det kan ta veldig mange år med evolusjon før vi utvikler ACE2-varianter som ikke lar seg binde av koronavirus.
Kan et virus pønske ut hva som er farlige mutasjoner?
Nei, mutasjonene oppstår helt tilfeldig. Mutasjoner oppstår fordi prosessen med masseproduksjon av virus inni en celle ikke er veldig nøyaktig.
Det oppstår mutasjoner hele tiden, og mutantvirus vil bli prøvd ut i livets harde skole: Kan de infisere en celle og stå for masseproduksjon av seg selv? Hvis de er flinke til det, vil de nå frem til flere mennesker for å lage enda flere viruskopier.
I tilfeller der mange virus får anledning til å prøve ut mange forskjellige mutasjoner, vil sannsynligheten for nye og farligere mutanter øke. Dette understreker betydningen av at en pandemi må stoppes over hele verden – ingen land klarer å stoppe smitte utenfra.
Hvordan konkurrerer virusvariantene med hverandre?
Det er sannsynlig at omikron utkonkurrerer deltavarianten. Dette skjer først og fremst fordi omikron smitter raskere. I tillegg er det mulig at infeksjon med én variant kan blokkere infeksjon med en lignende variant etterpå. Det betyr at førstemann til mølla teller.
Det gjenstår å se om de som har hatt sykdom basert på tidlige varianter, vil være resistente mot omikron.
