En grupp forskare vid Umeå universitet kan för första gången visa hur det farliga polioviruset angriper en infekterad cell och lurar cellen att tillverka nya viruspartiklar. Tack vare ett avancerat mikroskop har forskarna fått en djupare förståelse för hur viruset aktivt angriper celler, vilket i framtiden förhoppningsvis kan leda till möjligheten att stoppa virusets framfart.
Polio är en virussjukdom som sprids med förorenat vatten och avlopp och kan leda till förlamning som kan vara livshotande. Poliovirus tillhör virusgruppen enterovirus och enterovirus stökar och ställer till oreda inne i infekterade celler, men man har tidigare inte riktigt förstått hur. Ett hinder har varit att man inte haft förmågan att se så djupt in i cellerna. För ett par år sedan lyckades en forskargrupp på Umeå universitet för första gången, med ett mycket avancerat mikroskop, ta tredimensionella bilder av hur polioviruset bildas och angriper celler.
– Forskare har under lång tid använt elektronmikroskopi för att studera hur poliovirus infekterar celler. Det unika med vår studie var att vi använde en ny typ av elektronmikroskop som ger tredimensionella bilder med mycket större detaljskärpa. Vi använde en metod att chockfrysa cellerna så att allt som pågår inuti dem bevaras så som det var i den levande cellen, ner till atomnivå. Sen kunde vi med hjälp av ett högupplöst elektronmikroskop se saker inuti cellerna som ingen sett tidigare, säger forskaren och universitetslektorn Lars Anders Carlson, vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik vid Umeå universitet.
Hur kunde ni se att polioviruset omvandlade processer i cellen genom att producera nytt poliovirus, i stället för att processer i cellen skulle förstöra virus?
– Det här är intressant. Cellerna har ett ”sophanteringssystem” som kallas autofagi. Det är som en dammsugare som åker runt i cellen och städar bort skadade delar. Autofagin ska egentligen kunna städa bort virus också. Men viruset överlistar cellen, och lyckas använda autofagin som en fabrik för nya viruspartiklar. Vi kunde se i detalj hur nya viruspartiklar bildas på ”dammsugarna” inuti cellen.
Polioviruset tar över en infekterad cell och lurar (omprogrammerar) cellen att producera nya viruspartiklar. Hur går det till?
– Ett virus som polioviruset är egentligen väldigt primitivt. Så för att föröka sig behöver den utnyttja många delar av cellen. Viruset använder till exempel cellens fabrik för att bygga nya proteiner, den så kallade ribosomen. Autofagin är ett annat exempel på en process som viruset överlistar och omprogrammerar.
Hur kunde ni identifiera den plats i cellen där polioviruset bildar nya viruspartiklar?
– Nya viruspartiklar bildas djupt inuti cellen. För att kunna ta tredimensionella, högupplösta bilder så djupt inuti cellen använde vi oss av en ny teknik. Vi använde en så kallad fokuserad jonstråle, ett slags mikroskopisk kniv, för att skära oss in i celler på ett väldigt precist sätt. På så sätt kunde vi hitta de platser där nya viruspartiklar produceras, säger Lars Anders Carlson.
En process i cellen, kallad autofagi, bryter vanligtvis ned partiklar som cellen vill bli av med. Men nu upptäckte ni att polioviruset i stället bryter ner cellens försvar och i stället producerar mer virus. På vilket sätt är detta en viktig upptäckt?
– Vi upptäckte vilka delar av autofagisystemet som viruset är speciellt beroende av. En sådan del är ett protein som heter VPS34 och som finns naturligt i cellen. Om man stoppar VPS34 så stannar virusbildningen på halva vägen: vi kunde se en massa halva viruspartiklar i cellen men nästan inga färdigproducerade.
Under 2022 har polioviruset åter upptäckts i avloppsvatten i New York och i London. Vad kan nya kunskapen om autofagins roll i virusbildning och er upptäckt om polioviruset leda vidare till?
– Tyvärr har det sen 2022 skett flera polioutbrott, till exempel nyligen i Gaza. Polioviruset har varit nästan utrotat under de senaste decennierna, men överallt där krig och kris bryter ut, eller där människor inte vill vaccinera sig, så kommer det tillbaka. Nya kunskaper om autofagi kan absolut, på lång sikt, spela roll för utveckling av nya behandlingsstrategier.
Skulle en antiviral som verkar på autofagi-systemet kunna bli ett botemedel för de som drabbats av polio?
– Läkemedel som slår på olika aspekter av autofagin är ett väldigt hett forskningsområde just nu. Sådana läkemedel skulle kunna hjälpa mot flera typer av sjukdomar. På lång sikt tror jag även att vi kommer kunna se antiviraler som verkar på autofagin. Det är nog tyvärr svårare att se hur sådana antiviraler skulle kunna hjälpa de som redan haft oturen att drabbas av poliomyelit, men inget är omöjligt.
Känner du att ni har kommit närmare ett botemedel? Om ja, på vilket sätt?
– Jag och min forskargrupp fokuserar helt på grundforskning, vilket innebär att förstå principerna bakom hur virus förökar sig inuti celler. Vi fokuserar inte själva på läkemedelsutveckling, men vi hoppas att våra upptäckter ska kunna ge läkemedelsforskare nya idéer. Själv är jag speciellt fascinerad av idén att viruset använder cellens protein VPS34 för att bygga nya viruspartiklar.
Text: Jonas Jönsson
