Med tanke på att antalet fall av coronavirus fortsätter att öka över hela världen arbetar forskare och beslutsfattare intensivt för att minska detta hot mot folkhälsan. De första fallen med ett nytt coronavirus – SARS-CoV-2, eller sjukdomen med namnet COVID-19 – uppträdde i Wuhan i Kina i december 2019, men viruset har spridit sig snabbt sedan dess, vilket har gett upphov till stor oro för dess konsekvenser för människors hälsa.
Det senaste kända viruset som infekterar människor, SARS-CoV-2, tillhör samma familj som de coronavirus som orsakade svårt akut respiratoriskt syndrom (SARS) 2003 och Mellanösterns respiratoriska syndrom (MERS) 2012. Även om den nuvarande dödligheten är lägre än för MERS eller SARS har denna sjukdom redan spridits till fler människor och orsakat fler dödsfall. Samtidigt fortsätter andra virus som t.ex. influensa – känd som influensa – att utvecklas, anpassas och smittar miljontals människor varje år, vilket gör det oerhört viktigt att kunna utveckla effektiva vacciner.
I sitt arbete utforskar Marta Łuksza, som är en av 2019 års Pew-forskare inom biomedicin och datavetare, hur immunsamverkan driver influensavirusets utveckling. Łuksza är också biträdande professor vid Icahn School of Medicine vid Mount Sinai Health System i New York. Hon talade nyligen med Pew för att hjälpa till att sätta virusspridning i ett sammanhang. Intervjun har redigerats för tydlighet och längd.
A. Coronavirus är en familj av virus som orsakar symtom på luftvägssjukdom hos människor, liknande influensa eller förkylning. Coronavirus finns ofta hos fladdermöss och andra däggdjur eller fåglar och kan vara farliga när de överförs mellan djur och människor.
Q. Hur uppstår ett virus först?
A. Ett virus kan först dyka upp hos människor efter en slumpmässig interaktion med en djurvärd, under vilken en person blir smittad. I många fall överförs virus endast från djur till människor men kan inte överföras från en människa till en annan. I sällsynta fall kan viruset dock överleva överföring mellan människor.
Läkare och annan hälso- och sjukvårdspersonal identifierar först ett nytt virus efter att ha testat för kända sjukdomar och inte funnit någon matchning. Om de genom tester inte kan hänföra viruset till kända proteinmarkörer eller genetiskt material från ett visst virus och det finns ett ökande antal liknande fall, kan detta tyda på något nytt, till exempel det nyligen identifierade SARS-CoV-2 viruset.
Q. Varför verkar vissa virus sprida sig mer än andra?
A. Både biologiska och demografiska faktorer kan underlätta virusspridning. Biologiskt sett kan ett visst virus, om det kan infektera kroppen via lättillgängliga ingångsställen, t.ex. epitelceller i näsan, ta sig in i luftvägarna och sprida sig relativt lätt. När en person hostar eller nyser kan viruset cirkulera i luften och på ytor. Virusspridning kan också bero på hur snabbt ett virus kan replikera sig självt och därmed spridas till andra delar av kroppen eller till nya värdar. Demografiskt sett är det troligare att täta befolkningar där människor lever i nära anslutning till varandra drabbas av snabb virusspridning än befolkningar som är glesa.
Q. Varför reagerar människor olika på virusinfektion?
A. Människors immunsystem har minnen av tidigare infektioner som påverkar hur de kommer att reagera på ett virus. För att förhindra infektion när kroppen väl har utsatts för ett virus producerar den proteiner som kallas antikroppar som identifierar och neutraliserar potentiella hot. När människor till exempel drabbas av influensa har de sannolikt byggt upp en viss grad av immunitet på grund av tidigare exponering, inklusive influensavaccin. När det gäller ett nytt coronavirus har immunförsvaret inte sett detta virus tidigare, och det adaptiva svaret är långsammare.
Q. Vad är processen för att utveckla ett nytt vaccin?
A. Först måste forskarna isolera viruset och identifiera dess antigener – virusproteiner som fungerar som de bästa vaccinmålen – mot vilka immunförsvaret sannolikt kommer att skapa antikroppar för att försvara kroppen mot infektion. Varje virus är dock annorlunda och kräver ytterligare tillväxt och testning i ett laboratorium, där en rad olika produktionstekniker används. Det finns för närvarande tre plattformar för utveckling av influensavaccin, inklusive virustillväxt i hönsägg, i däggdjursceller eller syntetiskt skapad från DNA-sekvensen av vaccinkandidatstammen. För ett vaccin mot en nyuppkommen patogen är nästa steg kliniska prövningar, under vilka säkerheten, inklusive eventuella biverkningar, och effektiviteten testas.
För många patogener, till exempel mässlingsviruset, behöver vaccinet inte modifieras i framtiden och förblir effektivt över tid. Men andra patogener, t.ex. influensaviruset, har förmågan att undkomma vaccinets igenkänning genom att förvärva nya mutationer i sina antigener. Därför är det viktigt att utvärdera influensavaccinet vartannat år för att uppdatera antigenerna i vaccinet.
Forskare, däribland jag själv, arbetar med organisationer som Världshälsoorganisationen och deltar i halvårsvisa samråd för att hjälpa till att välja influensavaccin för det norra och södra halvklotet. Utifrån offentligt tillgängliga genetiska sekvensdata om influensa från individer runt om i världen återskapar forskarna virusens utveckling för att se vilka mutationer som har inträffat och hur ofta de cirkulerar. Antigena data – information om antikroppar som utlöses i kroppen genom exponering för olika proteinmarkörer på ett virus – hjälper också laboratorierna att karakterisera virusspridningen och hur väl vacciner blockerar viruset. Detta är viktigt för att hjälpa folkhälsoansvariga att avgöra hur smittsamma sjukdomar sprids globalt och över kontinenter.
Q. Kan du berätta mer om din forskning?
A. Jag fokuserar främst på utvecklingen av influensaviruset och cancer, som båda påverkas av interaktioner med immunsystemet. I min roll som datavetare arbetar jag med att utveckla modeller och programvaruverktyg som aggregerar data för att fastställa ett virus fitnessfördel – de villkor under vilka ett virus undgår ett immunsvar.
För influensavaccinet gör detta det möjligt för oss att bättre förutsäga vilka av de samcirkulerande stammarna och mutationerna som kommer att vara vanligast från en säsong till nästa. Mitt team har banat väg för en klass av prognosmodeller för att bättre beskriva mekanismerna för immunigenkänning. Dessa modeller utvärderar också hur historien om olika virusstammar under en viss tidsperiod formar det framtida landskapet för ett virusets antigenflykt, eller när immunförsvaret varken kan känna igen eller eliminera ett smittämne. Vi fokuserar för närvarande på interaktionerna inom influensahämagglutinin- och neuraminidasproteinerna, som är ansvariga för initieringen av en infektion respektive för virusreplikation och -spridning.
Ett annat spännande projekt som jag är involverad i är att utveckla ett universellt influensavaccin, som skulle vara inriktat på de delar av viruset som inte förändras eller muterar med tiden. När vi lyckas identifiera målregioner för detta vaccin kan det kanske täcka många fler stammar av influensaviruset och rädda tusentals fler liv varje år.