Hvordan poliovirus overtager celler indefra

For første gang kan forskere ved Umeå Universitet i Sverige nu vise, hvordan den frygtede poliovirus opfører sig, når den overtager en inficeret celle og snyder cellen til at producere nye viruspartikler. Polio blev anset for næsten at være udryddet, men infektionen er nu blevet genopdaget i London og New York.

"Vi har nu en helt anden forståelse af, hvordan virussen virker og dermed bedre muligheder for, at forskningen måske kan finde nye måder at bremse virussens fremgang i fremtiden," siger Lars-Anders Carlson ved Institut for Medicinsk Kemi og Biofysik i Umeå. Universitet.

Den frygtede poliovirus tilhører den samme store familie, enterovirus, som flere almindelige forkølelser. Det har været kendt i nogen tid, at enterovira drastisk omarrangerer inficeredes indre, men det har ikke været kendt præcist hvordan, simpelthen fordi teknologien ikke har tilladt os at se så dybt ind i cellerne. Takket være det avancerede kryo-elektronmikroskop i Umeå har forskere for første gang været i stand til at tage tredimensionelle billeder af, hvordan poliovirussen dannes og overtager menneskelige celler.

"Vi blev overraskede over at se, hvordan virussen transformerer processer i cellen, som ellers bruges til at ødelægge vira, for i stedet at producere nye vira," siger Lars-Anders Carlson.

Forskerne var i stand til at identificere stedet i cellen, hvor poliovirussen danner nye viruspartikler, ved at se steder med halvsamlede vira. Overraskende nok viste denne "virusfabrik" i cellen sig at være overflader i cellen, der lignede en ellers normal proces i cellen, autofagi. Autofagi er en relativt nyligt opdaget proces i celler, der var genstand for 2016 Nobelprisen. Normalt tjener autofagi til at nedbryde partikler, som cellen ønsker at slippe af med, såsom viruspartikler. Men poliovirussen formår at omprogrammere denne forsvarsmekanisme mod vira for i stedet at producere mere virus.

Forskerne fandt ud af, at visse proteiner er særligt vigtige. VSP34-proteinet bruges af virussen til at bygge nye viruspartikler. Da forskerne hæmmede VSP34, kunne de se, at virussen knap kunne samle hele vira, men for det meste kun halve viruspartikler. Et andet vigtigt protein kaldes ULK1, som bremser produktionen af ​​vira. Forskerne kunne se, at mængden af ​​virus eksploderede, da dette protein blev hæmmet. Dette bekræfter teorien om, at poliovirus nedbryder denne "bremse."

Når virussen har formeret sig i cellen, skal partiklerne frigives for at inficere nye celler. Dette gøres ved at frigive partiklerne i små pakker, kaldet vesikler. Her gjorde forskerne også en overraskende opdagelse; der sker en omhyggelig sortering af, hvad der er pakket ind i vesiklerne. Kun vira, der er korrekt dannet og bærer virussens arvemateriale, placeres i vesiklerne, mens tomme viruspartikler ikke må komme ind. På denne måde kan virussen spredes mere effektivt.

"Den nye viden, vi bidrager med om autofagiens rolle i virusdannelsen, kan give ny indsigt i udviklingen af ​​fremtidige antivirale midler, der kan supplere vacciner. Vi har god grund til at tro, at vores resultater er valide for den store gruppe af vira, som poliovirus er til hører til, enterovira. Der findes ingen vaccine mod de fleste enterovira, men et antiviralt middel, der virker på autofagisystemet, kunne være effektivt mod mange af dem. Der er dog et stykke vej endnu," siger Lars-Anders Carlson.

Polio er med rette en frygtet sygdom, der kan forårsage lammelser og død. Poliovirussen starter i tarmene, men kan derefter angribe rygmarven. Der er stadig ingen kur mod sygdommen, men den eneste måde at forhindre den på er at blive vaccineret. I store dele af verden har vaccinationskampagner været så vellykkede, at sygdommen anses for næsten elimineret. Polio har dog varet ved i nogle lande i Asien, Afrika og Mellemøsten. Poliovirus overføres hovedsageligt gennem afføring. I 2022 blev virussen igen påvist i spildevand i New York og London. Derudover har New York haft det første nye tilfælde i ti år, hvor en person er blevet lammet på grund af polioinfektion.

Genopkomsten af ​​polio i udviklede lande kan til dels skyldes et fald i vaccinationsraten, da sygdommen blev anset for næsten udryddet, og også på grund af stigende modstand mod vaccination.

Undersøgelsen var et samarbejde med forskere ved National Institutes of Health, U.S., og Monash University, Australien. Den er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications .