Eirik Kirkaune

Når katten spiser rotte

Historien om en feit katt med appetitt for rotter er noe fagpersoner ofte tyr til for å forklare hvordan koronaviruset fungerer. Men hvordan kan «katten» hjelpe oss til å endre fremtidens vaksiner for å møte nye mutasjoner?

THE FAT CAT ATE THE RAT

Se på denne setningen. Selv om den er spesiell, gir den mening. Den er konkret og man kjenner den igjen. Man kan se for seg katten på jakt etter rotter. Men setningen er også spesiell av en annen grunn. Den kan hjelpe oss til å forstå oppbyggingen av et virus. Det første du kan legge merke til er at hvert ord består av tre bokstaver.

Hver bokstav representerer en base/nukleinsyre,
hvor tre bokstaver danner en aminosyre.
Flere aminosyrer blir så et protein.
Et virus er sammensatt av ca 30.000 slike bokstaver, som totalt sett utgjør virusets såkalte genom.
Men vi trenger ikke studere alt, for det er ikke alle deler av genomet som er like viktige.

I et ordentlig genom vil det heller ikke være disse bokstavene. De er valgt fordi vi som leser dem skal kjenne dem igjen og er ord som ofte brukes i undervisningsøyemed, nettopp for at studentene skal forstå hvordan en mutasjon fungerer.

For å gjøre det enda tydeligere i denne sammenhengen, kaller vi denne setningen (THE FAT CAT ATE THE RAT) for det «opprinnelige» genomet i Sars-CoV2-viruset. Det er det vi på folkemunne kaller «koronaviruset». Altså den første varianten av viruset som ble oppdaget. Siden genomet er sammensatt av så mange tusen slike bokstaver, så er det du ser her bare en liten del av viruset. Likevel er det vesentlig for å forklare hvordan en mutasjon skjer.

Forvirret? Vi må begynne med begynnelsen. Kroppen vår og immunforsvaret.

Immunsystemet i kroppen vår består blant annet av antistoffer og immunceller – det er de som beskytter oss mot sykdom som vi kan få fra for eksempel bakterier, virus, sopp og parasitter. Siden det nå er en koronapandemi, skal vi konsentrere oss om virus – koronaviruset eller «SARS-CoV-2», som står for Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 – Alvorlig akutt respirasjonssyndrom koronavirus 2.

Virus kan ha både RNA og DNA som arvemateriale – men aldri begge deler samtidig. Alt som lever på jorden, fra bitte små bakterier, til planter dyr og mennesker har arvemateriale. Det gir oss egenskaper som fører til at cellene vokser og utvikler seg. Koronaviruset har derfor også et arvemateriale.

– Det finnes syv forskjellige koronavirus som kan infisere mennesker, disse har RNA som arvestoff, forklarer Sara Viksmoen Watle, som er overlege ved avdeling for smittevern og vaksine ved Folkehelseinstituttet. Hun har også vært NRKs faglige veileder i arbeidet med denne artikkelen.

– Viruset består blant annet av spike-protein, det som ser ut som pigger, ytterst på viruset, og en streng RNA – virusets arvestoff – som ligger innenfor en membrankappe. Piggene bruker viruset til å feste seg på cellene inne i kroppen vår når vi blir eksponert for det, sier Watle videre.

Det er altså ikke farlig å få viruset på utsiden av kroppen, det er først når det kommer inn i slimhinnene via munn, nese og i noen tilfeller øynene at det kan feste seg til celler inne i kroppen og begynne å gjøre skade,

Virus har også den egenskapen at de endrer seg, altså muterer. Det vil si at bokstavene du så i starten enten endres, forsvinner eller at det kommer nye bokstaver til. Dette skjer hele tiden, og de aller fleste mutasjoner har nesten ingen betydning for virusets egenskaper. Faktisk er det slik at de færreste mutasjoner gjør viruset farligere, de fleste gjør viruset mindre farlig og svakere. Men det er for eksempel ikke uvanlig at det blir mer smittsomt.

Det henger sammen med at viruset skal spre seg mest mulig. Men hvis mutasjonene fører til at vi mennesker dør, så vil også viruset lettere dø ut. Derfor er egenskaper som gjør at viruset blir mer smittsomt, og at personer uten symptomer sprer viruset, mer gunstig for viruset enn at det blir dødelig.

Det er ingen andre organismer som muterer like mye som virus, og RNA-virus muterer faktisk oftere enn DNA-virus.

Så la oss gå tilbake til katten.

The Fat Cat Ate The Rat v2

Som vi var inne på, representerer hvert ord på tre bokstaver en aminosyre i ett av virusets protein. Spike’en, eller «piggen», som man kan oversette det til på norsk, er et eksempel på et protein. Det har altså egentlig ingenting med en faktisk tykk katt eller en rotte å gjøre, men det er jo enklere å forstå hvordan endringene er og skjer når det er ord vi kjenner igjen. Hadde vi vist frem hele genomet, så ville setningen vært mye, mye lenger.

Hele koronavirusets arvestoff, eller genom, består jo av ca. 30.000 slike «bokstaver» (eller baser). Men bare en del av dette genomet er kode for spike-proteinet.

Men så muterer viruset. La oss si at det skjer en liten endring i setningen.

The Fat Rat Ate The Rat v3

En liten endring bokstavmessig, men ganske stor effekt på hva setningen forteller. Hvis denne endringen, eller mutasjonen, skjer i koden for spike-proteinet så vil spike-proteinet se litt annerledes ut. Dette kan vi for eksempel si gjelder den engelske varianten. Da gjør for eksempel denne ene endringen at den nye spiken binder kroppsceller bedre og blir mer smittsomt. Men proteinet ser kanskje ikke så annerledes ut. Særlig gjelder det den delen som vi kan forestille oss er viktigst for at antistoffene fortsatt virker mot viruset. Vaksinen vil altså ha tilnærmet like god effekt på denne som på det «opprinnelige» viruset.

Men la oss si at det heller blir en slik endring i spike-proteinet:

The Fat Rat Ate The Cat v3

Nå ser det enda mer annerledes ut. Dette kan vi si for eksempel gjelder for den sørafrikanske varianten. Siden den siste delen også er endret, vil kanskje antistoffene binde seg litt dårligere til spike-proteinet. Forsvarscellene kan fortsatt fungere godt fordi de kan kjenne igjen deler av spike-proteinet, men ikke nødvendigvis alt. Vaksinen vil trolig gi god beskyttelse, men kanskje vil noen flere virus kunne trenge inn i cellene. Dermed kan man for eksempel få milde symptomer på covid-19, men faren for å spre viruset videre vil fortsatt være lav og sannsynligvis er også faren for å bli alvorlig syk også lav.

Men hva hvis det skjer en større endring, og setningen plutselig ser slik ut:

The Fat Bat Ate The Bat v2

Hvis disse endringene er store og skjer i et protein som er viktig for viruset, som spike-proteinet er, så vil antistoffene, som skulle kjenne igjen denne delen av «teksten» kanskje ikke kjenne seg igjen i det hele tatt. Og derfor vil ikke en vaksine ha like god effekt. Men husk at koronaviruset består av flere slike ord. Derfor er det ganske usannsynlig at det skjer så store endringer at vaksinen ikke vil ha noe effekt i det hele tatt. Men likevel vil man, dersom slike mutasjoner oppdages, begynne arbeidet med å gjøre vaksinen enda mer effektiv også mot disse variantene.

Og hvordan kan man gjøre det?

– Nesten alle vaksiner som enten er utviklet eller er i utvikling baserer seg på spike-proteinet (piggene) på utsiden av viruset. Det er fordi disse piggene, som nevnt, brukes til å feste seg til kroppsceller, forteller Watle ved FHI og legger til.
– Tradisjonelt har den vanligste vaksineteknologien basert seg på bruk av for eksempel svekkede eller døde virus. Eller en del av et virus. Vaksinene mot meslinger, kusma og røde hunder er eksempler på vaksiner som bruker et svekket virus. Siden viruset enten er dødt eller svekket begynner kroppen å bygge forsvar mot det, men man utvikler ikke sykdom.

Beskyttelsen er sterk og langvarig, men personer som har svekket immunforsvar kan likevel bli alvorlig syke. Dessuten må viruset dyrkes før det kan brukes i vaksinen, noe som både er tidkrevende og ikke helt ufarlig.

Med dagens mRNA-vaksineteknologi slipper man dette.

Bokstaven m i mRNA står for «messenger» – altså «budbringer» på norsk. Det er fordi mRNA inneholder informasjonen som ligger i genene.

mRNA-vaksiner har oppskriften til å lage et spike-protein.
Når man vaksineres, sprøyter man rett og slett fettbobler inneholdende mRNA inn i kroppen.
De fester seg til celler i kroppen og mRNA slippes ut og omsettes til et spike-protein i cellens egen proteinfabrikk.

– Det man gjør er altså å få kroppen selv til å produsere en imitasjon av deler av viruset, forklarer overlegen.

Proteinet vises frem for cellen, immunforsvaret kjenner det igjen som noe fremmed og forsvarer seg ved å lage antistoffer og «forsvarsceller» som binder seg perfekt til spike-proteinet, som «nøkkel i lås» med spike-proteinet.

Når kroppen møter på det ekte koronaviruset, så kjenner disse antistoffene og forsvarscellene igjen virusets spike-protein, og kan blokkere det (antistoff) og drepe det (forsvarscelle).

Men hvis viruset har fått store endringer i koden på spike-proteinet sitt, så vil ikke antistoffene og forsvarscellene kjenne igjen denne nye versjonen. Hvis spike-proteinet er endret bare litt kan det hende at de kjenner det igjen, men de binder seg litt mindre godt.

Hvis vaksinen etter hvert virker for dårlig mot nye virusvarianter, så må man altså endre koden på mRNA’et og gi en ny dose, så immunforsvaret lager nye antistoffer og forsvarsceller som passer til den nye varianten.

De tester nå ut sånne nye versjoner av mRNA, både på den sørafrikanske spike-koden og en vaksine som fungerer både på Wuhan- (den opprinnelige) og den sørafrikanske varianten.

– Disse endringene tar ikke veldig lang tid å gjøre for vaksinefabrikkene, så i løpet av noen måneder vil man ha vaksiner som kan settes inn mot nye mutasjoner, forteller Watle.

Slik vil altså kampen mot koronaviruset fortsette i fremtiden. Men jo færre virus som er i omløp i verden, jo lavere er risikoen for at det skjer store endringer som gjør at nye varianter får mye spredning på kort tid. Vaksiner vil derfor også bidra til å senke hastigheten en ny virusvariant vil bruke på å få fotfeste i et land eller region betraktelig.

Det kan også bety at man må regne med å vaksinere seg mot koronaviruset flere ganger – akkurat slik man gjør med influensa. Kanskje ikke alle. Kanskje bare de som har risiko for å bli alvorlig syke. Og kanskje ikke hvert år.

Håpet er også at vaksinene er tryggere og mer effektive enn de tradisjonelt har vært.