UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Hvor mange korona-virus trengs for å gjøre deg syk?

Del

Kan du bli korona-syk hvis du puster inn én eneste viruspartikkel, eller trengs det millioner av dem? Ryan Easterday vil finne det viktige svaret.

Ryan Easterday vil finne ut hvor mange korona-virus som skal til for å utløse sykdommen. Svaret kan få stor betydning for utformingen av fremtidige smitteverntiltak. Foto: Privat
Ryan Easterday vil finne ut hvor mange korona-virus som skal til for å utløse sykdommen. Svaret kan få stor betydning for utformingen av fremtidige smitteverntiltak. Foto: Privat

– Vi vet ikke hvor mange korona-virus som skal til for at du kan bli smittet, slik at du utvikler sykdommen covid-19. Men jeg vil i alle fall gjette på at det trengs mer enn én eneste viruspartikkel, sier Ryan Easterday.

Han er forsker ved Senter for økologisk og evolusjonær syntese (CEES) ved UiO og leder et av de fire prosjektene ved Det matematisk-naturfaglige fakultet som nylig fikk en korona-bevilgning fra Norges forskningsråd.

Målet med prosjektet er altså å finne ut hvor mange viruspartikler som skal til for å forårsake sykdom. Holder det å puste inn én viruspartikkel, eller flere millioner, eller ligger grensen et sted imellom?

– Det finnes kinesiske undersøkelser som viser at smittede personer som regel har i alle fall fire-fem genetiske varianter av viruset i kroppen. Det er den viktigste grunnen til at jeg tror det trengs mer enn ett virus for å bli smittet, forteller Easterday.

Ulike miljøer, ulike smitteverntiltak

Hvis forskerne finner en nedre grense for hvor mange virus som skal til for å trenge igjennom kroppens immunforsvar, kan det få stor betydning for utformingen av smitteverntiltak.

– Hvis vi antar at det trengs en viss mengde virus for å bli smittet, er det ikke nødvendig med så strenge smitteverntiltak at antallet virus som «når fram» blir redusert helt ned til null. Det er isteden tilstrekkelig med litt enklere smitteverntiltak, så lenge de reduserer antallet viruspartikler ned til under det vi som på fagspråket kalles den infeksiøse dosen, forklarer Easterday.

Leger, sykepleiere og helsepersonell som jobber med korona-pasienter, jobber selvsagt i et miljø hvor mange viruspartikler er i omløp, og derfor må de beskytte seg med strenge smitteverntiltak for å komme under den infeksiøse dosen. Men hvis du jobber på hjemmekontor og bare skal en liten tur på butikken, kan du klare deg med enklere tiltak – kanskje en enkel håndvask og en viss avstand til de andre i butikken – for å få den beskyttelsen som trengs. Den infeksiøse dosen kan også variere fra person til person, avhengig av vedkommendes generelle helsetilstand.

Lettfattelig mål, komplisert forskning

Det er altså lett å forstå hva Ryan Easterday og samarbeidspartnerne ønsker å oppnå – og hvorfor dette er viktig kunnskap som kan få stor praktisk betydning. Men forskningen som trengs for å komme fram til målet, er svært avansert og omfatter både genetiske analyser og matematisk modellering.

Utgangspunktet er at korona-virusene generelt har ganske høy mutasjonsrate. Denne typen virus har RNA som arvestoff, og under en infeksjon kaprer virusene den infiserte vertscellens "maskineri" for proteinsyntese. Dermed begynner vertscellen å produsere de proteinene som viruset trenger for å formere seg, parallellt med at viruset kopierer sitt eget RNA .

Celle-maskineri med høy feilfrekvens

– Men det cellulære «maskineriet» som kopierer RNA i viruset har ganske høy feilfrekvens, slik at virusets eget arvestoff endrer seg hele tiden. Derfor skal vi analysere arvestoffet vi finner i de ulike viruspartiklene hos korona-pasientene, fordi antallet varianter fungerer som en slags «molekylær klokke» – som vi kan bruke til å finne ut hvor lenge det er siden viruset kom inn i vertens kropp. Antallet varianter gir oss også i prinsippet et mål på hvor mange viruspartikler som forårsaket infeksjonen, forteller Easterday.

Verdens helseorganisasjon (WHO) har anslått korona-virusets gjennomsnittlige inkubasjonstid til fem-seks dager, men den kan variere fra null helt opp til 14 dager. Hvis det skal mer enn ett virus til å for å utløse en infeksjon, kan det godt hende at det fantes en viss genetisk variasjon allerede blant de virusene som opprinnelig slo ut immunforsvaret og «koloniserte» pasienten. Forskerne kan likevel finne fram til den minste mulige smittedosen. De skal nemlig utarbeide avanserte matematiske modeller som håndterer både virusets mutasjonsrate, den genetiske variasjonen og antallet varianter de finner i et stort antall prøver fra mange korona-pasienter.

– Hvis vi studerer prøvene fra en gruppe med for eksempel 100 infiserte mennesker, vil hver enkelt ha flere varianter av viruset i kroppen. Kanskje den ene syke personen ble smittet av én virus-variant, mens en annen ble smittet av tre varianter, og en tredje ble smittet av ti ulike virus. Ved hjelp av den matematiske modelleringen skal vi klare å skille mellom mengden virus som først trengte seg inn og forbi immunforsvaret til pasienten og hva som er «etterkommerne» av de første virusene, lover Easterday.

Verdensmestere i mutasjoner

I begynnelsen av mars kom det meldinger om at det fantes to genetiske varianter av korona-viruset, og noen uker senere ble det slått stort opp at forskere hadde funnet 40 mutasjoner av korona-viruset på Island. Ryan Easterday forteller at disse meldingene ble oppfattet som mer dramatiske enn det var grunn til, nettopp fordi viruset muterer hele tiden.

– Den gode nyheten er at de fleste av disse mutasjonene ikke har noen betydning for hvor farlig viruset er. Dette korona-viruset har et genom som består av ca. 30.000 basepar, men bare ca. en tredjedel av baseparene ligger inne i det arvematerialet som koder for proteiner og kan endre virusets oppførsel. Resten av baseparene koder tilsynelatende ikke for noe som helst, forklarer Easterday.

Og selv om det skulle oppstå en mutasjon inne i den «viktige» delen av virusets arvestoff, gir heller ikke dette veldig stor grunn til bekymring. En av grunnene er at mange mutasjoner er så små at de bare forandrer én bokstav i den genetiske koden.

– Da har vi det som kalles en snip, forklarer Easterday «Snip» er uttaleformen av begrepet som kalles SNP på engelsk og som er forkortelsen for single nucleotide polymorphism. De fleste som interesserer seg for genetisk sekvensering, vil støte på begrepet før eller siden, men den norske betegnelsen «enkeltnukleotidpolymorfi» er ikke like innarbeidet som den engelske.

Små-mutasjonene er ofte nøytrale

Ryan Easterday anslår at ca. en tredjedel av disse «små-mutasjonene» er nøytrale, i den forstand at viruset verken blir mer eller mindre farlig. De gjenstående to tredjedelene av «små-mutasjonene» er altså ikke-nøytrale: Men heldigvis er det slik at de fleste av disse skader viruset, slik at det ikke kan formere seg lenger.

Det er ikke bare korona-virusene som muterer hele tiden, for dette er vanlig også i andre virusgrupper. Virusene er blitt kalt «verdensmestere i å mutere», og mutasjonene gir viruset stadig nye muligheter for å tilpasse seg omgivelsene. Dermed øker virusets evne til å overleve og spre seg videre, men hos mange virus er det de mildere variantene som sprer seg mest.

– Virus og andre patogener har ingen generell fordel av å drepe vertsorganismen, for det vil ofte føre til at viruset mister muligheten til å smitte videre – og da dør det ut. De fleste patogener utvikler seg gradvis i en retning som fører til mindre skader på vertsorganismen, men som øker faren for å bli overført til en ny vert, forteller Easterday.

Men det finnes unntak: – Miltbrann-bakterien (Bacillus anthracis) er et godt eksempel på et patogen som ikke har utviklet seg i en mildere retning, tilføyer han.

Denne bakterien baserer seg isteden på at vertsorganismen dør, for da kan sykdommen lett overføres via sporer til et nytt dyr som for eksempel beiter på gresset som vokser rundt stedet hvor det forrige dyret døde og råtnet.

– Patogener utvikler seg i den retningen som passer best for dem. Derfor blir jeg ikke overrasket hvis vi kommer til å få se mer aggressive former av dette korona-viruset i fremtiden. Men jeg blir heller ikke overrasket hvis det ikke skjer, kommenterer Easterday.

Forsket på miltbrann

Ryan Easterday har forsket på sykdomsfremkallende bakterier, som pest-bakterien Yersinia pestis og den allerede nevnte miltbrann-bakterien, helt siden han jobbet med en bachelor ved Northern Arizona University fra 1998 til 2003. Han deltok blant annet i FBIs etterforskning av den såkalte Amerithrax-saken, som startet etter terrorangrepet på blant annet World Trade Center i New York 11. september 2001. Bare noen få dager senere begynte det å dukke opp brev inneholdende miltbrann-sporer i posten hos ulike amerikanske nyhetsredaksjoner og medlemmer av det amerikanske senatet.

Miltbrann-brevene førte til at fem mennesker ble drept og 17 ble syke, i det som ble betegnet som det mest alvorlige angrepet med biologiske våpen i USAs historie. Ryan Easterday var blant annet med på utviklingen av nye rettsmedisinske metoder som ble brukt i etterforskningen.

Nøkkelord

Kontakter

Bilder

Ryan Easterday vil finne ut hvor mange korona-virus som skal til for å utløse sykdommen. Svaret kan få stor betydning for utformingen av fremtidige smitteverntiltak. Foto: Privat
Ryan Easterday vil finne ut hvor mange korona-virus som skal til for å utløse sykdommen. Svaret kan få stor betydning for utformingen av fremtidige smitteverntiltak. Foto: Privat
Last ned bilde

Lenker

Om UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet
UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet
Sem Sælands vei 24
0371 Oslo

22 85 56 00http://www.mn.uio.no/

Det matematisk-naturvitskaplege fakultet har ein lang og stolt tradisjon innan forsking og undervising i dei klassiske realfaglege disiplinane. Fakultetet si verksemd dekkjer også eit breitt spekter av tverrfagleg forsking og ligg i front i Europa på fleire område.

Følg våre forskingsnyheiter på Titan.uio.no, som også er på Facebook og Twitter, eller abonner på nyheitsbrevet.

Følg saker fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Registrer deg med din epostadresse under for å få de nyeste sakene fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet på epost fortløpende. Du kan melde deg av når som helst.

Siste saker fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

I vårt presserom finner du alle våre siste saker, kontaktpersoner, bilder, dokumenter og annen relevant informasjon om oss.

Besøk vårt presserom