Virus er vores bedste fjende

Forskerne vil kortlægge hundredtusinder af vilde dyrevirus, der risikerer at smitte mennesker og udløse den næste pandemi. Men fjenden har allerede bygget sine gener ind i vores arvemateriale – og vi ville sandsynligvis slet ikke kunne eksistere uden dem.

Forskerne vil kortlægge hundredtusinder af vilde dyrevirus, der risikerer at smitte mennesker og udløse den næste pandemi. Men fjenden har allerede bygget sine gener ind i vores arvemateriale – og vi ville sandsynligvis slet ikke kunne eksistere uden dem.

Nogle gange kommer hjælpen fra den mest uventede kant. Den nye coronavirus, SARS-CoV-2, har lagt hundredtusinder af mennesker i graven, gjort millioner alvorligt syge og vendt op og ned på vores hverdag.

Under pandemien har virussen vist sig som menneskehedens fjende. Men når et effektivt middel mod coronavirus kommer en dag, kan det paradoksalt nok komme i skikkelse af en anden virus.

Dyrene er første led i kæden

Virus findes overalt – i jorden, i havet og i alle organismer – og 60 pct. af alle smitsomme sygdomme, der rammer mennesker, stammer ligesom coronavirus fra dyr.

Forskerne har identificeret 263 dyrevirus, der kan smitte mennesker, men det er kun toppen af isbjerget – beregninger viser, at der sandsynligvis findes millioner.

©

Ven

Harmløse virus kan bruges som vaccine mod virussygdomme. Andre virus bekæmper kræft eller resistente bakterier.

©

fjende

Virusinfektioner koster millioner af liv. Alene almindelig influenza kræver årligt 650.000 dødsfald på verdensplan.

Et nyt projekt skal nu identificere alle de dyrevirus, der udgør en risiko for mennesker.

Ved at kortlægge virussernes gener vil forskerne i Global Virome Project udpege dem, der har størst sandsynlighed for at udløse en ny pandemi, og udvikle våben imod dem – fx ved at bruge andre virus som vacciner.

Lige nu arbejder forskere netop med at udnytte virus i kampen mod corona. I nogle af de mest lovende vaccineprojekter indsætter forskerne en stump af coronavirus i en harmløs virus, som derved lærer immunforsvaret at nedkæmpe den farlige virus.

Og virus kan ikke blot forvandles fra fjende til ven i kampen mod sygdomme – de er også en uundværlig del af os selv. Igennem menneskets udvikling har virus indsat sig i vores genom, så 8 pct. af vores gener i dag stammer fra virus.

Faktisk ville mennesker og andre pattedyr sandsynligvis slet ikke kunne eksistere uden de egenskaber, som virusgenerne har givet os.

Virus (røde) måler omkring en hundrededel af en celle (blå).

© NIH

Tre teorier placerer virus på livets træ

Alt liv kan inddeles i rigerne arkæer, eukaryoter og bakterier, der hver især angribes af deres egne unikke virus. Forskere ved endnu ikke med sikkerhed hvornår den første virus opstod, men de arbejder med tre teorier.

©

TEORI 1: Virus udviklede sig til celler

I Jordens ursuppe dannedes der komplekse rna-molekyler, der kunne kopiere sig selv og sætte aminosyrer sammen til en proteinkappe. Den første virus (rød) var skabt, og nogle virus udviklede sig gradvist til mere komplekse, levende celler (blå).

  • Støtter teorien: Alle virus har nogle særlige gener, som ikke findes i levende celler. Det tyder på, at virus har en fælles oprindelse.

  • Modsiger teorien: Selve definitionen af virus siger, at de kun kan opformere sig selv i en levende celle.

©

TEORI 2: Parasitter degenererede til virus

Nogle af de allerførste celler levede som parasitter i andre større celler. Efterhånden gav de parasitiske celler afkald på de gener, som de havde tilfælles med deres vært. Til sidst blev de ekstremt små og helt afhængige af værtscellen.

  • Støtter teorien: Nogle virus er meget store og minder genetisk om små bakterier, så de kan godt være opstået som parasitter.

  • Modsiger teorien: Ingen eksisterende, små parasitter har en livsstil, der minder blot tilnærmelsesvis om virus.

©

TEORI 3: Cellegener udviklede sig til virus

Nogle gensekvenser i nutidens levende celler er i stand til at hoppe ud og indsætte sig et nyt sted i genomet. Engang i fortiden udviklede den slags hoppende gener evnen til at springe helt ud af en celle og ind i en anden, hvorved de blev til virus.

  • Støtter teorien: Hvis virus opstod uafhængigt af hinanden i hvert rige, forklarer det deres store indbyrdes forskelligheder.

  • Modsiger teorien: Generne i virus ligner på nogle punkter ikke dem i levende celler og stammer derfor næppe derfra.

Smitten har fulgt livet fra starten

Virus er lige så gamle som livet selv, men i sammenligning med bakterier og celler fra højerestående organismer er de så simpelt opbygget, at de ikke kan betragtes som levende.

Virus består udelukkende af deres genetiske arvemateriale indkapslet i en skal af protein, og uden hjælp fra cellerne, som de inficerer, kan de ikke foretage sig noget som helst.

En viruspartikel har ikke det nødvendige maskineri til at kopiere sit eget arvemateriale og lave sine beskyttende proteiner. Den har heller ikke noget stofskifte til at levere den fornødne energi.

I stedet overtager den en celle og bruger dens maskineri til at kopiere sig selv og inficere nye celler.

Men selvom virus ikke lever, er de så nært knyttet til levende organismer, at der må være en fælles oprindelse.

De fleste virus bruger rna som deres genetiske arvemateriale. Rna-molekyler oplagrer genetisk information ligesom dna, men derudover kan de kopiere sig selv og desuden fremskynde biokemiske processer ligesom enzymer.

8 pct. af menneskets gener stammer fra virus, der smittede vores forfædre.

Nogle forskere mener derfor ligefrem, at et rna-molekyle, der for 4 mia. år siden fandt ud af at sætte aminosyrer sammen til proteiner og pakkede sig ind i dem, kan have været det allerførste skridt på vejen mod liv.

Forskere vil kortlægge dyrevirus

En virus indgår i et komplekst samspil med sin vært. Mens samspillet nogle gange gør værten syg, kan det i andre tilfælde være harmløst eller ligefrem gavnligt for værten at være inficeret med virus – fx kan virus beskytte mod bakterieinfektioner.

Det komplekse samspil illustreres af coronavirus, der efter al sandsynlighed stammer fra flagermus, hvor den ikke gør nogen skade og derfor frit kan opformere sig i store mængder.

Men på et tidspunkt har denne flagermusvirus ændret sig en smule, så den er blevet i stand til at smitte mennesker. Hos os lever den ikke i fredelig sameksistens, men fører til den alvorlige sygdom covid-19, som blandt andet angriber lungerne.

© Shutterstock

Virus dumper i testen for liv

Tre grundlæggende krav skal være opfyldt, før en organisme kan kaldes levende. Virus opfylder kun to af kriterierne for liv.

Celle: Bestået. Virus: Bestået

Formering
Alting ældes og forgår med tiden, så for at overleve på længere sigt må en levende organisme kunne formere sig selv.

Celle: Bestået. Virus: Bestået

Tilpasning
Levevilkårene ændrer sig, så en levende organisme må kunne tilpasse sig og give nye egenskaber i arv til næste generation.

Celle: Bestået. Virus: Dumpet

Stofskifte
En levende organisme må kunne omsætte kemiske stoffer for at skaffe sig energi og opbygge og vedligeholde sig selv.

Sygdomme, som opstår i dyr og herfra overføres til mennesker, kaldes zoonoser. Mens zoonoser i dag er årsag til 60 pct. af alle smitsomme sygdomme, forudser forskere, at de i fremtiden kommer til at spille en endnu større rolle for menneskers sundhed.

75 pct. af alle nye virussygdomme som fx covid-19, sars, ebola og svineinfluenza kommer nemlig fra dyr.

Det er menneskets jagt på naturressourcer og appetit på kød, der bringer os i stadig tættere kontakt med de virusinficerede dyr. Derved øges risikoen for, at nye virus springer fra dyr til mennesker og udløser nye pandemier.

For at imødegå den udvikling er et internationalt hold af forskere nu gået sammen om et ambitiøst projekt kaldet Global Virome Project.

Forskerne har beregnet, at der findes op mod 827.000 virus, som indtil videre kun findes i dyr, men har potentialet til at angribe mennesker.

Ambitionen er at identificere 99 pct. af disse virus og fastslå, hvilke dyr de inficerer, og hvordan mennesker kommer i kontakt med dem.

Forskere indsamler prøver fra gnavere, flagermus og fugle og udpeger de virus, der måske kan smitte mennesker.

© Patrick AVENTURIER/Gamma-Rapho/Getty Images

Projektet skal også kortlægge de komplette genomer for alle virus, så forskerne lynhurtigt kan genkende dem, hvis de på et tidspunkt skulle inficere mennesker.

Ved at studere gensekvenserne håber forskerne desuden, at de kan udpege de potentielt mest sygdomsfremkaldende og smitsomme virus og identificere deres sårbare sider.

Det vil give det bedst mulige udgangspunkt for at udvikle lægemidler eller vacciner, inden en ny pandemi for alvor bryder ud.

Coronapandemien demonstrerer, hvor vigtigt det er at kende genomsekvensen af en sygdomsfremkaldende virus.

Ved at nærstudere den genetiske kode har et amerikansk forskerhold således kunnet udpege et protein på virusoverfladen, der fungerer som en slags nøgle til at lukke sig ind i slimhindernes celler og derved starte en infektion.

Alle virus har deres egen unikke nøgle, der akkurat passer i en slags lås – en såkaldt receptor dannet af protein – på overfladen af den celle, som virussen ønsker at inficere.

Kun hvis nøglen passer ind i låsen, kan virus lukke sig ind og aflevere sit genom, der består af dna eller rna og indeholdende den genetiske opskrift på at danne flere kopier af virus.

Den angrebne celle kan ikke skelne virusgenerne fra sit eget genom og begynder derfor intetanende at gå den indtrængende virus’ ærinde og opformere sin fjende.

De mange nye viruspartikler trænger ud og begynder at angribe andre celler, mens de inficerede celler efterlades udslidte og døende efter det ufrivillige overarbejde.

Virus kan gå i arv til vores børn

En særlig gruppe virus kaldet retrovirus nøjes ikke med at kapre den inficerede celles maskineri – de bygger samtidig deres eget arvemateriale ind i værtens genom.

Det gælder eksempelvis de velkendte hiv- og herpesvirus, som man derfor aldrig slipper af med igen, hvis man først er blevet inficeret.

Hvis det lykkes disse virus at inficere kønscellerne, går infektionen i arv til kommende generationer, og det er sket flere gange gennem menneskets udviklingshistorie.

Menneskets genom har gener fra virus, der måske spillede en rolle for udviklingen af moderkagen.

© LENNART NILSSON/TT/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Derfor er omkring 8 pct. af hele den menneskelige arvemasse i dag sammensat af dna fra virus, som i tidernes morgen har inficeret vores stamfædre.

I almindelighed bliver disse latente virusinfektioner holdt effektivt i skak af immunforsvaret, men i visse tilfælde kan de vækkes til live og give årsag til fx autoimmunsygdomme eller kræft.

De nedarvede virus kan imidlertid også have spillet en meget vigtig rolle i vores udviklingshistorie. Nogle retrovirus har nemlig evnen til at undertrykke immunforsvaret – som det eksempelvis er tilfældet for hiv-virus – og ifølge nogle teorier har det været afgørende for, at pattedyr i sin tid kunne udvikle moderkagen.

Her kommer morens og fosterets væv i tæt kontakt med hinanden, så der opstår risiko for en immunreaktion, som kan afstøde barnet.

Men den dag i dag bliver nogle af vores nedarvede virusgener helt specifikt aktiveret i moderkagen, og det er med til at forhindre afstødning. Muligvis var det de samme virus, som på denne måde tillod moderkagen at udvikle sig for ca. 66 mia. år siden.

Herpesvirus nedkæmper kræft

I almindelighed varsler et virusangreb dårligt nyt for den angrebne celle, men i nogle tilfælde kan en virusinfektion være nyttig eller ligefrem redde liv.

Allerede i slutningen af 1800-tallet lagde nogle læger mærke til, at kræftpatienter fik det bedre efter at være blevet smittet med nære slægtninge til fx forkølelses- eller herpesvirus.

60 pct. af alle menneskets smitsomme sygdomme stammer oprindeligt fra dyr. Men blandt nye virussygdomme er andelen 75 pct. – fx menes coronavirus at stamme fra flagermus.

© Jeremy Selwyn/Ritzau Scanpix

Siden har det vist sig, at visse virus har en særlig forkærlighed for kræftceller, og at de i nogle tilfælde gør langt mere skade på kræftceller end på raske celler.

Denne kræftbeskyttende egenskab hos nogle virus er et paradoks, da flere andre virus gør så meget skade på de inficerede celler, at de udvikler sig til kræftceller.

Verdenssundhedsorganisationen, WHO, anslår således, at omkring 18 pct. af alle kræfttilfælde skyldes virusangreb.

Årsagen til, at nogle virus alligevel kan beskytte mod kræft, er blandt andet, at kræftceller ofte har mutationer, der gør det sværere for immunforsvaret at få ram på dem.

Men mutationerne har den bivirkning, at virus bliver tiltrukket af kræftcellerne og får lettere ved at angribe dem. Denne egenskab har forskere forstået at udnytte.

I 2015 godkendte både de europæiske og de amerikanske sundhedsmyndigheder således en modificeret herpesvirus til behandling af modermærkekræft, og flere andre virus bliver i øjeblikket afprøvet i kliniske forsøg mod blandt andet hjerne- og halskræft.

Virus kan også bruges til at bekæmpe alvorlige infektioner med bakterier, der er resistente over for antibiotika.

0,03 pct. af alle de dyrevirus, der kan smitte os, er kendt af videnskaben i dag.

En særlig type virus kaldet bakteriofager, eller blot “fager”, angriber udelukkende bakterier, og her opformerer de sig så effektivt, at bakterierne bogstavelig talt eksploderer i løbet af få minutter.

Allerede i starten af 1900-tallet eksperimenterede læger med den såkaldte fagterapi, hvor bakterieinfektioner behandles med virus, men metoden gik i glemmebogen de fleste steder, da penicillin og andre former for antibiotika kom på markedet i 1940’erne.

Nu stiger interessen for fagterapi dog igen, i takt med at problemerne med antibiotikaresistente bakterier vokser.

Fødekæden er afhængig af virus

Virus’ særlige evne til at sprænge bakterier og andre celler spiller også en afgørende rolle i naturens økosystemer. Samspillet er i særdeleshed blevet studeret i havets vandmasser, hvor virus er involveret i næsten alle led af fødekæderne.

Helt grundlæggende har virus hovedansvaret for at frigøre næringsstoffer fra alger, plankton og bakterier ved at inficere og sprænge dem, så næringsstofferne atter bliver stillet til rådighed for nye generationer af organismer.

Resistente bakterier er et stigende problem. Løsningen kan være særlige virus, der angriber bakterier. De såkaldte bakteriofager kopierer sig selv inde i bakterien og sprænger den i stykker.

© Sara hougaard bagge & Great Ormond Street Hospital & Shutterstock

Virus angriber bakterien

Bakteriofagen sætter sig på overfladen af den sygdomsfremkaldende bakterie. Derefter skyder den sit dna gennem cellevæggen og ind i bakterien.

© Sara hougaard bagge

Bakterien producerer nye kopier af virus

Bakterien kan ikke skelne mellem sine egne gener og bakteriofagens. Den går derfor straks i gang med at producere nye bakteriofager efter virussens instrukser.

© Sara hougaard bagge

De nye virus får bakterien til at eksplodere

Til sidst er der så mange bakteriofager inde i bakterien, at den eksploderer. De nye bakteriofager går på jagt efter andre bakterier af samme type og angriber dem.

Forsøg har vist, at et lille snapseglas fyldt med havvand kan indeholde op til 254 forskellige virus.

I 2019 afslørede en stor undersøgelse af vandprøver fra 80 forskellige steder på alle syv verdenshave ikke mindre end 195.728 forskellige virus. 90 pct. af dem var helt ukendte for videnskaben.

Under­søgelsen viser, at vi kun kender en forsvindende lille del af alverdens virus, og netop det er den store udfordring for forskerne bag Global Virome Project.

Viru­truslen kommer dog ikke fra havet, men fortrinsvis fra fugle og landlevende pattedyr. Kortlægning af alle virus i de to dyregrupper er en enorm opgave.

Forskerne kan finde spor af de virus, som dyr har været inficeret med, ved at udvinde gensekvenser fra deres afføring og kropsvæsker. Ud fra disse data skønnes det, at der alene i de to dyregrupper findes ca. 1,67 mio. endnu ukendte virus.

Britiske Isabelle Holdaway har som den første reddet livet takket være behandling med gensplejsede bakteriofager, der nedkæmpede resistente bakterier i pigens lever og lunger.

© Great Ormond Street Hospital

Før behandling

Isabelles lever er inficeret med en bakterie, der er tæt på at tage livet af hende.

© Great Ormond Street Hospital

Efter behandling

Allerede efter seks ugers behandling er infektionen stort set forsvundet.

Forskerne har dernæst undersøgt alle kendte relationer mellem virus og deres værter og sammenholdt det med historisk viden om tidligere udbrud af virussygdomme, der er overført fra dyr.

Al den viden er blevet gennemarbejdet af avancerede algoritmer, der har regnet sig frem til, at knap halvdelen af disse virus, op mod 827.000, har potentialet til at angribe mennesker.

På nuværende tidspunkt kender vi altså kun 0,03 pct. af de virus, vi kan forvente at blive smittet af på et eller andet tidspunkt.

Med andre ord ligger der en kolossal opgave på skuldrene af forskerne bag Global Virome Project. Ifølge deres beregninger vil det tage ti år og koste 1,2 mia. dollars at komme i mål.

Se virusjægere indsamle nye farlige virus fra dyr.

Men pengene og anstrengelserne kan vise sig at være givet godt ud, hvis projektets resultater kan forebygge en ny pandemi eller afdæmpe dens konsekvenser.

Til sammenligning forventes coronapandemien at ende med en regning til verdenssamfundet på mindst 5000 mia. dollars.

Covid-19 viser den værste side af virus’ komplekse samspil med os. Men de små parasitter har to ansigter, og måske vil det ambitiøse projekt afdække nye overraskende sider af vores uundværlige fjende.