Koronaviruksesta on jo liikkeellä valtava määrä muunnoksia – tätä se tarkoittaa - Tiede - Ilta-Sanomat

Koronaviruksesta on jo liikkeellä valtava määrä muunnoksia – tätä se tarkoittaa

Viruksen perimä on selvitetty jo noin 300 suomalaisen näytteestä. Niissä on mutaatioita, joiden merkittävyydestä ei ole vielä tarkkaa tietoa.

2.6. 6:15

Pandemian aiheuttanut koronavirus SARS-CoV-2 lähti Kiinasta maailmanturneelle viime talvena, vasta muutama kuukausi sitten.

Siitä kiertää kuitenkin maapallolla jo valtava määrä muunnoksia, jotka eroavat hieman toisistaan.

Kun virukset tartuttavat ihmisen, monistuvat elimistössä ja tulevat sitten hengitysteistä sinkoavien pisaroiden mukana ulos, ulos ei pöllähdä enää täysin samanlainen pilvi kuin sisään meni.

  • Oheinen video: tutkijat mallinsivat, miten koronavirus voi levitä ravintolassa.

Viruspopulaatiossa on tapahtunut. Elinkelpoiset, kilpailuetua tuovat muutokset kulkevat tartuntaketjussa eteenpäin, ja kilpailuetua menettäneet virukset tuhoutuvat. Näin muutoksia kertyy vähitellen lisää.

 Rokotteet pyritään yleensä tekemään sellaisiksi, että niillä aikaansaadut vasta-aineet sitoutuisivat vain sellaisiin kohtiin virusta, jotka eivät pysty muuttumaan.

Toiset tutkijat tulkitsevat muutoksia niin, että SARS-CoV-2:sta on jo liikkeellä useita eri viruskantoja, toiset puhuvat vain yhdestä tunnistetusta kannasta.

Jälkimmäisen koulukunnan mukaan uudesta kannasta voi puhua vain silloin, kun viruksen biologiset ominaisuudet ovat muuttuneet, mutta tästä ei toistaiseksi ole vahvaa näyttöä.

Koronaviruksen muuntumista tutkitaan kiivaasti eri puolilla maailmaa. Kuva israelilaisesta HMO Maccabi -laboratoriosta.­

On hyvä muistaa, että muutokset ovat täysin luonnollinen osa viruksen kehitystä. Niitä kartoitetaan tutkimalla virusten perimäainesta, genomia.

Virologian professori Olli Vapalahti kuvailee genomeja virusten sormenjäljiksi.

– Niistä voidaan päätellä, miten tartuntaketjut menevät ja mistä päin viruksia kertyy, Vapalahti sanoo IS:lle.

Nyt seuraa Raamattu-vertaus. Pyhää kirjaa kopioitiin aikoinaan käsin.

– Munkit tekivät virheitä, ja virhe aina kopioitui. Niistä voi seurata kirjan reittiä, mutta sen sanoma ei niistä muutu, Vapalahti tuumii.

IS kokosi seuraavaan vastauksia viruksen muuntumiseen liittyviin kysymyksiin.

1. Miten mutaatiot syntyvät?

Koronavirus muuntuu pääosin pienissä pistemutaatioissa.

Genomi eli perimä on viruksen kuoren sisällä sijaitsevassa yksijuosteisessa rna-molekyylissä, jossa on noin 30 000 emästä. Niiden järjestys määrää, millaisia valkuaisaineita virus ohjelmoi solun tuottamaan.

Emäkset merkitään kirjaimin a-, c, g- ja u, ja ne esiintyvät aina kolmen kirjaimen jonoina, kodoneina. Yksi kodoni on perimän pienin yksikkö, ohjausmerkki, joka koostaa yhden aminohapon kun virus alkaa ohjelmoida solun toimintaa.

Koronavirukselle on kehittynyt evoluutiossa oikolukuominaisuus, joka korjaa virheitä viruksen kopioituessa. Silti rna:han tulee silloin tällöin pieniä muutoksia – emäsketjun kirjainjärjestys muuttuu. Kirjaimia putoaa pois tai vaihtuu toisiksi. Kodonit muuttuvat.

Usein mutaatio on mykkä: se muuttaa geeniä mutta ei vaikuta valkuaisaineeseen, jota geeni ohjaa. Tietyt kirjainmuutokset kuitenkin muuttavat myös valkuaisaineen rakennetta vaihtamalla aminohappoja, joista valkuaisaineet koostuvat. Koska valkuaisaineissa voi olla satoja tai tuhansia aminohappoja, muutoksella ei välttämättä ole merkitystä.

Virukset voivat myös vaihtaa keskenään geenejä, jos samaan soluun tunkeutuu useita erilaisia viruksia, ja niiden perimäaines yhdistyy.

Potilasnäytteestä otettu elektronimikroskooppikuva SARS-CoV-2-koronaviruksista, jotka on merkitty oranssilla värillä.­

2. Miten viruksen perimää tutkitaan?

Laboratoriossa viruksen rna eristetään rikkomalla potilasnäytteessä olevien solujen rakenteet ja vapauttamalla niiden nukleiinihapot: rna- ja dna-ketjut. Saadaan cocktail, joka sisältää rna:t ja dna:t kaikista näytteen viruksista, bakteereista ja ihmisen soluista. Rna käännetään entsyymien avulla dna:ksi, josta koronaviruksen perimää sitten ryhdytään monistamaan kohdennetusti pcr-tekniikalla.

Tutkimuksen viimeinen vaihe on sekvensointi uuden polven menetelmillä. Siten selviää viruksesta monistetun dna:n emästen kirjainparien järjestys. Uuden polven menetelmät mahdollistavat tarkan ja kustannustehokkaan analyysin suurillekin näytemäärille.

Suomessa tätä työtä tekevät muun muassa Helsingin yliopiston virologian osasto, Suomen molekyylilääketieteen instituutti FIMM ja Biotekniikan instituutti yhteishankkeessaan.

3. Miksi eri kantojen selvittäminen on tärkeää?

Keskeinen syy on viruksen jäljitettävyys tartuntaketjujen selvittämisessä.

– Silloin, kun on useita mahdollisia altistuksia, tieto eri kannoista saattaa auttaa selvittämään, missä tartunta on oikeasti tapahtunut, jos näissä erillisissä altistustilanteissa on ollut eri kantoja, kertoo FIMM:n sekvensointilaboratorion päällikkö Pekka Ellonen IS:lle.

Kas näin:

– Potilas A:lla on kanta 1, potilas B:llä kanta 2. Kun samoissa altistustilanteissa ollut potilas C sairastuu ja häneltä löydetään kanta 2, voidaan päätellä, mistä C:n kanta todennäköisimmin on tullut, vaikka hän olisi ollut yhteydessä molempien kanssa.

Sekvensointi selvittää myös viruksen maantieteellistä levinneisyyttä ja auttaa hankkimaan valmiuksia epidemian mahdollisiin seuraaviin aaltoihin. Sen avulla voidaan esimerkiksi erottaa viruksen paikallinen leviäminen ulkomailta tuoduista uusista tartunnoista.

Koronavirusnäytteitä analysoidaan laboratoriossa Helsingissä toukokuussa. Potilasnäytteistä löydetyistä viruksista on Suomessa sekvensoitu jo satoja viruksen genomeja.­

4. Millaisia erilaisia muunnoksia Suomesta on löytynyt?

Suomalaisista näytteistä on sekvensoitu noin 300 varmistettua koronaviruksen genomia, joissa on vähintään 95 prosenttia viruksen koko genomista, kertoo Helsingin yliopiston zoonoosivirologian tutkimusryhmän sekvensointityötä johtava tutkija Teemu Smura IS:lle.

Smuran mukaan muutokset ovat yleisesti ottaen merkityksettömiä, etenkin ne, jotka eivät vaikuta geenin koodaamiin aminohappoihin.

Tosin tässäkin on joitakin poikkeuksia. Merkittävät mutaatiot sen sijaan aiheuttavat aminohappomuutoksen. Sen käytännön vaikutus riippuu siitä, mihin kohtaan viruksen rakennetta se sattuu.

– Jos on sellainen mutaatio, joka yleistyy ja menee jollekin funktionaaliselle alueelle ja joka mahdollisesti voisi vaikuttaa proteiinin toimintaan, se kannattaa ottaa tarkempaan seulaan ja lähteä selvittämään sitä solu- ja eläinmalleissa, Smura kertoo.

Merkittävistä muutoksista suomalaisissa sekvensseistä ei ole vielä tehty tarkempaa analyysia.

– Tällä hetkellä sanoisin, ettei niissä mitään sellaista kauhean erikoista ole, Smura sanoo.

– Eikä näistä suomalaisista näytteistä sitä ole oikeastaan vielä tutkittukaan. Se vie paljon aikaa, sitä varten täytyisi tehdä solutason kokeita ja mahdollisesti myös eläinkokeita, ennen kuin sellaista tietoa saisi selville.

Sekvensseistä käy ilmi, etteivät Suomessa epidemian alkuvaiheessa tavatut virukset tulleet suoraan Kiinasta – ne olivat samanlaisia kuin Italiasta muualle Eurooppaan kulkeutuneet virukset. Kevään aikana koronavirusta on tullut Suomeen myös muun muassa Saksasta, Belgiasta, Kiinasta ja Yhdysvalloista.

3D-tulostettu malli uuden koronaviruksen piikkiproteiinista. Muutokset tässä proteiinissa voivat vaikuttaa viruksen kykyyn tunkeutua soluun.­

5. Tekevätkö mutaatiot viruksesta entistä vaarallisemman?

Tästä ei ole varmaa tutkimusnäyttöä. Mutaatioilla ei välttämättä ole virustartunnan saaneen potilaan kannalta mitään merkitystä. Valtaosa muutoksista on neutraaleja: ne eivät vaikuta viruksen toiminnallisiin ominaisuuksiin, kuten virulenssiin eli taudinaiheuttamiskykyyn.

– Mutaation synty on sattuman kauppaa. Se, pystyykö virus olemaan elinkykyinen, ei enää ole sattuman kauppaa, siinä tulee luonnonvalinta peliin mukaan. Suurin osa aminohappomutaatioista on virukselle haitallisia, Smura sanoo.

Covid-19-taudin kuva vaihtelee kuitenkin eri potilailla. Taustalla vaikuttavat hyvin monet syyt, muun muassa ikä ja taustalla olevat sairaudet.

Virusten sekvensointi voi osaltaan löytää selityksiä tälle ilmiölle. Vaikeampaa taudinkuvaa voi selittää se, että virus on mutaatioiden myötä saavuttanut jonkin uuden toiminnallisuuden.

Viruksen genomin lisäksi tutkijat selvittävät myös potilaiden omaa perimää. Mahdollista on, että virus aiheuttaa vakavamman sairauden tietyille ihmistyypeille, joilla on tietynlaiset omat geenit.

6. Millaiset mutaatiot huolestuttavat tutkijoita eniten?

Muutokset viruksen kuoren piikkiproteiinissa voivat olla merkittäviä. Piikkiproteiini tarttuu solun pinnalla olevaan reseptoriin kuin ovenkahvaan ja avaa virukselle tien elimistöön.

Piikkiproteiinin muutoksia tutkitaan kiivaasti, sillä ne saattavat hankaloittaa rokotteiden ja viruksen toimintaa estävien lääkehoitojen kehitystä. Tähänkin on rokotekehittäjillä keinonsa; tutkijat tietävät, että vasta-aineet sitoutuvat tiettyyn osaan piikkiproteiinia.

– Rokotteet pyritään yleensä tekemään sellaisiksi, että niillä aikaansaadut vasta-aineet sitoutuisivat vain sellaisiin kohtiin virusta, jotka eivät pysty muuttumaan, Smura kertoo.

  Mutaation synty on sattuman kauppaa. Se, pystyykö virus olemaan elinkykyinen, ei enää ole sattuman kauppaa, siinä tulee luonnonvalinta peliin mukaan.

Yhdysvaltalaisen Los Alamosin kansallisen laboratorion vertaisarvioimattomassa tutkimusraportissa kuvattiin piikkiproteiinin D614G:ksi nimetty mutaatio, jonka epäillään muuttaneen virusta entistä tartuttavammaksi. Mutaatio on yleistynyt: se on tavattu kahdessa kolmasosassa maailmalla tutkituista koronaviruksen sekvensseistä.

– Se ei yksin riitä todistamaan sitä, että se olisi jollakin tavalla tartuttavampi. Tästä on käyty kovaakin debattia. Tutkimus vaatii varmistamista, Smura kertoo.

– Tuon tyyppiset yleistymiset saattavat johtua ihan pelkästään epidemiologiasta.

Mutaation yleistyminen voi selittyä esimerkiksi niin sanotulla perustajaefektillä: mutaatio on levinnyt hyvin pienestä populaatiosta, ikään kuin geneettisen pullonkaulan läpi, suurempaan populaatioon, jolloin sen vaihtelu kapenee.

Lähteet: Biomedicum.fi; Medical News Today; Elsevier; Science News; Gisaid.org; The New York Times; Cornell Alliance for Science

Osion tuoreimmat

Luitko jo nämä?