Virus är våra bästa fiender

Forskarna ska kartlägga hundratusentals vilda ­djurvirus som riskerar att smitta människor och ge ­upphov till nästa pandemi. ­Fienden har dock redan byggt in sina gener i vår ­arvsmassa – och vi skulle ­förmodligen inte klara oss utan dem.

Forskarna ska kartlägga hundratusentals vilda ­djurvirus som riskerar att smitta människor och ge ­upphov till nästa pandemi. ­Fienden har dock redan byggt in sina gener i vår ­arvsmassa – och vi skulle ­förmodligen inte klara oss utan dem.

Ibland kommer hjälpen från det mest oväntade håll. Det nya coronaviruset, SARS-CoV-2, har lett till att drygt en miljon människor har dött, det har gjort miljontals människor svårt sjuka och vänt upp och ner på vår vardag.

Under pandemin har viruset visat sig vara mänsklighetens fiende, men när det en dag kommer ett effektivt botemedel mot coronaviruset kan det paradoxalt nog komma i form av ett annat virus.

Djuren utgör första ledet i kedjan

Virus finns överallt – i marken, i havet och i alla organismer – och 60 procent av alla smittsamma sjukdomar som drabbar människor kommer liksom coronaviruset från djur.

Forskarna har identifierat 263 djurvirus som kan smitta människor, men det är bara toppen av isberget. Beräkningar visar att det troligen finns miljontals.

©

Vän

Harmlösa virus kan ­användas som vaccin mot virussjukdomar. Andra virus bekämpar cancer eller resistenta bakterier.

©

fiende

Virusinfektioner orsakar miljontals dödsfall. Bara den vanliga säsongs­influensan kräver ­årligen 650 000 liv ­runtom i världen.

Ett nytt projekt ska nu identifiera alla djurvirus som utgör en risk för oss människor. Genom att kartlägga virusens gener ska forskarna i Global Virome Project försöka avgöra vilka som riskerar att orsaka en ny pandemi och utveckla vapen mot dem, till exempel genom att använda andra virus som vacciner.

För närvarande arbetar forskare med att använda just virus i kampen mot corona. I några av de mest lovande vaccinprojekten sätter forskarna in en bit av coronaviruset i ett harmlöst virus, som lär immunförsvaret att bekämpa det farliga viruset. Och virus kan inte bara förvandlas från fiende till vän i kampen mot sjukdomar.

De utgör även en oumbärlig del av oss själva. Under människans utveckling har virus förts in i vårt genom, och därför kommer i dag åtta procent av våra gener från virus.

Faktum är att männi­skor och andra däggdjur troligen inte skulle existera utan de egenskaper som virus­generna har gett oss.

© NIH

Tre teorier placerar virus på livets träd

Allt liv kan delas in i domänerna arkéer, eukaryoter och bakterier, som var och en huvudsakligen ­angrips av egna, unika virus. ­Forskarna vet fortfarande inte exakt när det första viruset uppstod, men de arbetar utifrån tre teorier.

©

TEORI 1: Virus ­utvecklades till celler

I jordens ursoppa bildades ­komplexa rna-molekyler som kunde kopiera sig och sätta samman aminosyror till ett proteinskal. Det ­första viruset hade skapats, och en del virus utvecklades gradvis till ­alltmer komplexa levande celler.

  • Stöttar teorin: Alla virus har ­särskilda gener som inte finns i ­levande celler. Det tyder på att ­virusen har ett gemensamt ursprung.

  • Motsäger teorin: Själva definitionen av virus anger att de bara kan mångfaldigas i en levande cell.

©

TEORI 2: Parasiter ­degenererade till virus

Några av de allra första cellerna levde som parasiter i andra, större celler. Efter hand gav de ­parasitiska cellerna avkall på de gener som de hade gemensamt med värden. Till slut blev de extremt små och helt beroende av värdcellen.

  • Stöttar teorin: Vissa virus är ­väldigt stora och påminner ­genetiskt om små bakterier, så de kan mycket väl ha uppstått som parasiter.

  • Motsäger teorin: Inga existerande små parasiter har en livsstil som ens tillnärmelsevis liknar virus.

©

TEORI 3: Cellgener ­utvecklades till virus

Vissa gensekvenser i dagens ­levande celler kan hoppa ut och placera sig någon annanstans i ­genomet. Någon gång i forntiden utvecklade ­denna typ av hoppande gener förmågan att hoppa ut helt och hållet ur en cell och in i en annan och blev då virus.

  • Stöttar teorin: Om virusen ­uppstod oberoende av varandra i varje domän förklarar det deras stora inbördes skillnader.

  • Motsäger teorin: På vissa punkter åtskiljer sig generna i virus från dem i levande celler, så de kommer knappast därifrån.

Smittan har följt livets utveckling

Virus är lika gamla som livet självt, men jämfört med bakterier och celler från högre stående organismer är de så enkelt upp­byggda att de inte kan betraktas som levande. Virus består endast av genetisk arvsmassa inkapslad i ett proteinskal, så utan hjälp av cellerna som de infekterar kan de inte göra någonting.

En viruspartikel har inte det maskineri som krävs för att kopiera sin arvsmassa och skapa skyddande proteiner. Den saknar dessutom ämnesomsättning, vilket är en förutsättning för att kunna skapa energi.

I stället tar den över en cell och använder dess maskineri för att kopiera sig själv och infektera nya celler.

Men trots att virus inte lever är de så nära förbundna med levande organismer att det måste finnas ett gemensamt ursprung.

De flesta virus använder rna som sin genetiska arvsmassa. Rna-molekyler lagrar genetisk information som dna men kan också kopiera sig själva och dessutom påskynda biokemiska processer som enzymer

8 procent av människans ­gener kommer från virus som smittade våra förfäder.

Vissa forskare tror därför rentav att en rna-molekyl som för fyra miljarder år sedan lyckades kombinera aminosyror till proteiner och sedan tog sig in i dem kan ha varit det allra första steget på vägen mot liv.

Forskare ska kartlägga djurvirus

Ett virus ingår i ett komplicerat samspel med sin värd. Medan detta samspel i vissa fall gör värden sjuk kan det i andra fall vara harmlöst eller till och med välgörande för värden.

Virus kan exempelvis skydda mot bakteriella infektioner. Detta komplicerade samspel illustreras av coronaviruset, som med stor sannolikhet kommer från fladdermöss.

Hos dessa djur vållar viruset inte någon skada och kan därför fritt mångfaldigas i stor mängd. Vid en tidpunkt har detta fladdermusvirus förändrats en aning, vilket lett til att det har kunnat smitta människor.

Hos oss lever det inte i fredlig samexistens, utan leder till den allvarliga sjukdomen covid-19, som angriper bland annat lungorna.

© Shutterstock

Virus räknas inte som liv

Tre grundläggande krav måste vara uppfyllda för att en organism ska kallas levande. Virus uppfyller bara två av kriterierna för liv.

Cell: Uppfyllt. Virus: Uppfyllt

FORTPLANTNING
Allt åldras och förgås med tiden, så för att överleva på lång sikt måste en levande ­organism kunna fortplanta sig på egen hand.

Cell: Uppfyllt. Virus: Uppfyllt

ANPASSNING
Levnadsvillkoren förändras, så en levande organism måste kunna anpassa sig och föra vidare egenskaper till nästa generation.

Cell: Uppfyllt. Virus: Inte uppfyllt

ÄMNESOMSÄTTNING
En levande organism måste kunna omsätta kemiska ämnen för att få energi och bygga upp och underhålla sig själv.

Sjukdomar som uppstår hos djur och därefter överförs till människor kallas zoonoser. Medan zoonoser i dag ligger bakom 60 procent av alla smittsamma sjukdomar förutser forskarna att de i framtiden kommer att spela en ännu större roll för människors hälsa.

75 procent av alla nya virussjukdomar, som covid-19, sars, ebola och svininfluensa, kommer nämligen från djur.

Det är människans jakt på naturresurser och aptit på kött som för oss allt närmare virusinfekterade djur. Därmed ökar risken för att nya virus ska överföras från djur till människa och ge upphov till nya pandemier.

För att möta den utvecklingen har en ­internationell forskargrupp nu gått samman i Global Virome Project.

Enligt ­forskarnas beräkning finns det uppemot 827 000 virus som än så länge bara förekommer hos djur, men som har potential att angripa människor.

Ambitionen är att identifiera 99 procent av dessa virus och fastslå vilka djur de infekterar och hur människor kommer i kontakt med dem

Forskare samlar in prover från gnagare, fladdermöss och fåglar – och pekar ut virus som eventuellt kan smitta människor.

© Patrick AVENTURIER/Gamma-Rapho/Getty Images

I projektet ska man också kartlägga alla dessa virus genom så att forskarna snabbt kan känna igen dem om de någon gång skulle infektera människor.

Genom att studera gensekvenserna hoppas forskarna även kunna peka ut de potentiellt mest skadliga och smittsamma virusen, och identifiera deras sårbarheter.

Det skulle ge bästa möjliga utgångspunkt för utveckling av läke­medel eller vacciner innan en ny pandemi är ett faktum. Coronapandemin visar hur viktigt det är att känna till ett sjukdomsalstrande virus genomsekvens.

Genom att studera den genetiska koden har en amerikansk forskargrupp kunnat peka ut ett protein på virusytan som fungerar som en sorts nyckel som används för att öppna slemhinnornas celler och starta en infektion.

Alla virus har sin egen unika nyckel som passar perfekt i ett slags lås, en så kallad receptor bildad av protein, på ytan av cellen som viruset infekterar.

Bara om nyckeln passar i låset kan viruset öppna cellen och lämna sitt genom, som består av antingen dna eller rna och innehåller det genetiska receptet på bildning av ytterligare kopior av viruset.

Den angripna cellen kan inte åtskilja virusgenerna från sitt eget genom och börjar därför, intet ont anande, gå det inkräktande virusets ärende och mångfaldiga sin fiende.

De nya viruspartiklarna tränger ut och börjar angripa ytterligare celler medan de infekterade cellerna lämnas kvar, utslitna och döende efter det ofrivilliga överarbetet.

Virus kan gå i arv till våra barn

En särskild grupp virus, retrovirus, nöjer sig inte med att kapa den infekterade cellens maskineri, utan bygger även in sin egen arvsmassa i värdens genom.

Det gäller till exempel de kända hiv- och herpesvirusen, som man därför aldrig blir av med sedan man infekterats.

Om dessa virus lyckas infektera värdens könsceller går infektionen i arv till kommande generationer, vilket har skett flera gånger i människans utvecklingshistoria.

Människans genom innehåller gener från virus som eventuellt har spelat en roll för utvecklingen av moderkakan.

© LENNART NILSSON/TT/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Därför består omkring åtta procent av den mänskliga arvsmassan i dag av dna från virus som för länge sedan infekterade våra stamfäder.

I allmänhet hålls dessa latenta virusinfektioner effektivt i schack av immunförsvaret, men i vissa fall kan de väckas till liv och ge upphov till exempelvis autoimmuna sjukdomar eller cancer.

De nedärvda virusen kan också ha spelat en viktig roll i vår utvecklingshistoria. Vissa retrovirus har nämligen en förmåga att undertrycka immunförsvar­et, vilket till exempel är fallet med hiv-virus.

Enligt vissa teorier har det varit avgörande för att däggdjuren ska ha kunnat utveckla moderkakan. Då kommer nämligen mammans och fostrets vävnad i nära kontakt med varandra, vilket innebär risk för en immunreaktion som kan medföra missfall.

Än i dag aktiveras vissa av våra ned­ärvda virusgener specifikt i moderkakan, vilket bidrar till att förhindra att fostret stöts bort.

Kanske var det virus som på så sätt gjorde det möjligt för moderkakan att utvecklas för cirka 66 miljoner år sedan.

Herpesvirus bekämpar cancer

I de flesta fall är ett virusangrepp dåliga nyheter för den angripna cellen, men ibland kan en virusinfektion vara av godo eller till och med livräddande.

Redan i slutet av 1800-talet lade vissa läkare märke till att cancerpatienter mådde bättre efter att ha smittats av nära släktingar till exempelvis förkylnings- eller herpesvirus.

60 procent av människans smittsamma sjukdomar kommer från djur, men bland nya ­virussjukdomar är andelen hela 75 procent. Coronaviruset antas komma från fladdermöss.

© Jeremy Selwyn/Ritzau Scanpix

Senare har det visat sig att en del virus har en särskild förkärlek för cancerceller och att de i vissa fall gör betydligt mer skada på cancerceller än på friska celler.

Denna cancerskyddande egenskap hos vissa virus är paradoxal, eftersom många andra virus vållar så stor skada på de infekterade cellerna att de utvecklas till cancerceller.

Världs-hälsoorganisationen WHO uppskattar att omkring 18 procent av alla cancerfall kan förklaras med virusangrepp.

Anledningen till att vissa virus trots allt skyddar mot cancer är bland annat att cancerceller ofta har mutationer som gör det svårare för immunförsvaret att få bukt med dem.

En biverkan av dessa mutationer är att virus lockas till cancercellerna och har lättare att angripa dem. Denna egenskap har forskarna dragit nytta av.

År 2015 godkände både EU:s och USA:s hälsomyndigheter ett modifierat herpesvirus vid behandling av hudcancer, och flera andra virus genomgår för närvarande kliniska prövningar mot bland annat hjärn- och halscancer.

Virus kan även användas för att bekämpa svåra infektioner med antibiotikaresistenta bakterier.

0,03 procent av alla djurvirus som kan smitta oss är ­kända av vetenskapen i dag.

En särskild typ av virus, bakteriofager, angriper nämligen enbart bakterier. Faktum är att de mångfaldigar sig så effektivt att bakterierna bokstavligt talat exploderar inom loppet av bara några minuter.

Redan i början av 1900-talet experimenterade läkare med att behandla patienter med bakteriofager. På de flesta håll glömdes emellertid metoden bort när penicillin och andra typer av antibiotika kom ut på marknaden på 1940-talet.

I takt med att problemen med antibiotikaresistenta bakterier växer ökar emellertid nu intresset för behandlingsmetoden igen.

Näringskedjan behöver virus

Virusens förmåga att spränga bakterier och andra celler spelar även en viktig roll i naturens ekosystem. Samspelet har särskilt studerats i havens vattenmassor, där virus fyller en funktion i praktiskt taget alla led av näringskedjorna.

Virus har till exempel huvud­ansvaret för att frigöra näringsämnen från alger, plankton och bakterier genom att infektera och spränga dem, så att näringsämnena återigen tillgängliggörs för nya generationer av organismer.

Resistenta bakterier är ett växande problem. Lösningen kan vara särskilda virus som angriper bakterier. Dessa så kallade bakteriofager kopieras inne i bakterien och får den att explodera.

© Sara hougaard bagge & Great Ormond Street Hospital & Shutterstock

Virus angriper bakterien

Bakteriofagen sätter sig på den sjukdomsalstrande bakteriens yta. Därefter skjuter den in sitt dna genom cellväggen och vidare in i bakterien.

© Sara hougaard bagge

Bakterien producerar nya kopior av viruset

Bakterien kan inte skilja mellan sina egna och bakteriofagens gener. Därför börjar den genast producera nya bakteriofager utifrån virusets instruktioner.

© Sara hougaard bagge

De nya virusen får bakterien att explodera

Till slut finns det så många bakteriofager i bakterien att den exploderar. De nya bakteriofagerna går på jakt efter ytterligare bakterier av samma typ och angriper dem.

Försök har visat att bara ett litet snapsglas med havsvatten kan innehålla upp till 254 olika virus.

År 2019 visade en stor studie av vattenprover tagna i 80 olika delar av alla de sju världshaven inte mindre än 195 728 olika virus. 90 procent av dem var helt okända för vetenskapen.

Studien visar att vi bara känner till en försvinnande liten del av världens virus. Just detta är den stora utmaningen för Global Virome Projects forskare.

Virushotet kommer dock inte från havet, utan främst från fåglar och landlevande däggdjur. Att kartlägga alla virus i dessa två djurgrupper är dock en enorm uppgift.

Genom att utvinna gensekvenser från djurens avföring och kroppsvätskor kan forskarna hitta spår av de virus som de har infekterats av.

Utifrån dessa data har man beräknat att det enbart i de två djurgrupperna finns omkring 1,67 miljoner ännu okända virus.

Isabelle Holdaway från England är den första patienten som har överlevt tack vare behandling med genmodifierade bakteriofager, som bekämpade resistenta bakterier i flickans lever och lungor.

© Great Ormond Street Hospital

FÖRE BEHANDLING

Isabelles lever har infekterats av en livshotande bakterie.

© Great Ormond Street Hospital

EFTER BEHANDLING

Redan efter sex veckors behandling är infektionen i stort sett borta.

Forskarna har undersökt alla kända kopplingar mellan virus och deras värdar och jämfört dessa data med historiska kunskaper om tidigare utbrott av virussjukdomar som överförts från djur.

Alla dessa kunskaper har tröskats igenom av avancerade algoritmer, som har räknat ut att omkring hälften av dessa virus – uppemot 827 000 till antalet – har potential att angripa människor.

För närvarande känner vi alltså bara till 0,03 procent av de virus som vi kan räkna med att bli smittade av förr eller senare.

Global Virome Projects forskargrupp står med andra ord inför en enorm utmaning. Enligt deras beräkningar kommer det att ta tio år och kosta motsvarande 10,7 miljarder kronor att komma i mål.

Se virusjægere indsamle nye farlige virus fra dyr.

Det kan dock visa sig vara väl investerad tid och pengar om projektet kan förhindra en ny pandemi eller lindra dess konsekvenser. Coronapandemin förväntas nämligen kosta världssamfundet minst 44 000 miljarder kronor.

Covid-19 visar baksidan av virusens komplicerade samspel med oss människor. De små parasiterna har dock två sidor, så kanske kommer det ambitiösa projektet att avslöja nya överraskande saker om vår oumbärliga fiende.