Eesti teadlane seletab – mida teadus üldse uuest koroonaviirusest teab?

Respiratoorse sündroomiga Lähis-Ida koroonaviiruse MERS osake mikroskoobis. Pildil näha olev kuma ümber osakese on andnud viiruste suguvõsale ka nime. Foto: Avalik omand / National Institute of Allergy and Infectious Diseases

Mis on koroonaviirus 2019-nCoV, kuidas see levib ja mida saab õppida ajaloost? Neile küsimustele vastab TTÜ keemia- ja biotehnoloogia instituudi vanemteadur Merike Sõmera.

Millega on tegu?

Esimesed teated uuest kopsupõletikku põhjustavast koroonaviirusest 2019-nCoV (2019- novel coronavirus) jõudsid Hiinast Maailma Tervishoiuorganisatsioonini möödunud aasta viimasel päeval. Kuna uue epideemia kese asub Wuhani linnas Hubei provintsis, siis paralleelselt käibib ajakirjanduses ka nimetus Wuhani koroonaviirus.

Koroonaviiruste sugukonda kuulub mitmeid inimeste seas haigusi põhjustavad viiruseid, kuid rohkem on viiruseid, mille peremees-organismideks on erinevad loomaliigid. Koroonaviiruste sugupuu analüüs viitab sellele, et inimesi ja loomi nakatavate koroonaviiruste näol oli algselt tegemist nahkhiiri nakatavate viirustega, mis nahkhiirte väljaheidetega saastatud toidu või keskkonna vahendusel uude organismi sattudes sellega kohanesid.

Nime on koroonaviirused saanud elektronmikroskoobis nähtava viirusosakese ehk partikli kahedimensioonilise projektsiooni järgi – viirusosake meenutab väikest päikest, omades osakese pinnal kiirepärja sarnaseid ogajaid struktuure (corona – kroon, pärg, lad. k). Need ogajad struktuurid osavad interaktsioonides rakumembraanil paikneva retseptoriga, mis tegelikkuses on mõeldud hoopis mõne organismiomase signaalmolekuli jaoks.

Tegemist on viirusega, mille pärilikkuseaineks on positiivset polaarsust omav RNA genoom (DNA vormi koroonaviiruste elutsüklis ei esine). Genoomi positiivne polaarsus tähendab seda, et kohe peale viiruosakese rakku sisenemist ja lahti pakkumist seob viiruse genoom endaga ribosoomikompleksi ja algab viirusvalkude süntees. Esimeste sünteesitavate viirusvalkude seas on viiruse genoomi kopeerimiseks vajalik valk. Viimasena sünteesitakse valgud, mis on vajalikud uute partiklite moodustamiseks. Partikkel kaitseb värskelt sünteesitud viiruse genoomi lagundamise eest.

Koroonaviiruste partikkel moodustatakse endoplasmaatilise retiikulumi või Golgi kompleksi membraanis, millelt viirus laenab membraanse ümbrise, mis võimaldab rakust teel väljuda.

Miks sellised viirused avalduvad? Kuidas viirus levib?

Koroonaviiruste näol on meil tegemist viirustega, mis levivad piisknakkuse teel. Viirusosakesed nakatavad hingamisteede ja soolestiku epiteelkudesid põhjustades viiruslikele külmetushaigustele iseloomulikke haigusnähtusid nagu kuiv köha, palavik ja külmavärinad. Mõnel juhul võivad kaasneda ka seedeelundkonna probleemid.

Koroonaviiruste peiteaeg on küllaltki pikk, arvatavalt 10-14 päeva. Wuhani koroonaviiruse puhul on hetkel teada, et raskemad haigusjuhud esinevad muude terviseprobleemide (diabeet, südamehaigused, immunoloogilised probleemid jms) taustal. Samas on mitmed nakatunud isikud mittesümptomaatilised ehk neil ei esine kaebusi ega haigusele tüüpilisi väliseid sümptomeid. Viirus paljuneb nende organismis oluliselt organismi toimimist häirimata, kuid siiski on ka sellised inimesed nakkusallikaks.

Inimest nakatavaid koroonaviiruseid on tänaseks teada seitse. Neist neli on meie «vanad sõbrad», epidemioloogidele tuntud kui 229E, NL63, OC43 ja HKU1, mis globaalses plaanis põhjustavad ca 10-30 protsendi kõigist kergetest külmetushaigustest. Teised kolm - SARS-CoV (severe acute respiratory syndrome coronavirus), MERS-CoV (Middle East respiratory syndrome corona virus) ja uus Wuhani koroonaviirus on zoonootilist päritolu ehk loomade viirused, mis on õnnetu juhuse tõttu inimese organismi sattunud ning selles paljunemisvõimeliseks osutunud.

SARS-CoV ja MERS-CoV on oma genoomijärjestustelt sarnased nahkhiiri nakatavate koroonaviirustega, kuigi inimesteni on need kandunud hoopis imetajatest vaheperemeeste kaudu – SARSi koroonaviirus tsiibetite ja MERSi koroonaviirus kaamelite vahendusel. 2019-nCoV on geneetiliselt sarnane SARSi koroonaviirusega. Kuna esimesed Wuhani koroonaviiruse poolt põhjustatud haigusjuhtumid esinesid liha- ja kalaturgude kaupmeeste seas, arvati algselt, et nakkuse allikaks võiks olla mõni kala või muu söödav mereelukas. Värske viirusgenoomi analüüs näitab aga, et viirusvalkude koosseisus olevate aminohapete kodeerimiseks kasutatavate koodonite koosseis on pigem sarnane madudele, mis hiinlaste toidulaual ju võõrad pole.

Kui nn traditsioonilised inimeste koroonaviirused paljunevad peamiselt ülemistes hingamisteedes, siis zoonootilistele koroonaviirustele on iseloomulik, et nad nakatavad bronhe ning infektsiooni tagajärjel võib välja kujuneda kopsupõletik.

Mida saab varasemast õppida?

Wuhani koroonaviiruse leviku tõkestamiseks on Hiina Rahvavabariik võtnud tarvitusele üsnagi drastilised meetmed – arvatavalt on praegu karantiinipiirkonnas vähemalt 50 miljonit inimest. Kas sellised meetmed on õigustatud saab öelda vaadates, millised on olnud meie varasemad kogemused sama tüüpi viirustega.

Inimest nakatavate koroonaviirusete seas on laiemat tähelepanu pälvinud just zoonootilist päritolu koroonaviirused. Zoonootilised viirused teeb ohtlikuks asjaolu, et nad alles kohanevad uue peremeesorganismiga ja ei ole saavutanud optimumi eduka paljunemise ja peremeesorganismi vähima kahjustamise vahel. Samuti ei ole meie organism veel kohastunud selliste inimestele uute nakkushaiguste kontrolli alla saamisega ning võib üle reageerides liiga tugeva põletikureaktsiooni tekitada.

Koroonaviirustele, nagu teistelegi RNA genoomiga viirustele on omane ebatäpsus genoomi kopeerimisel, mistõttu genoomi paljundamisel tekib mitmeid viiruse variante, millest osad on rohkem patogeensemad ja teised vähem. Millises suunas kulgeb Wuhani koroonaviiruse evolutsioon, on hetkel raske ennustada. Kuna Wuhani koroonaviirus on alles kohanemas inimese kui peremeesorganismiga, kuid on juba küllaltki hästi võimeline ühelt inimeselt teisele edasi kanduma, tunduvad rakendatavad meetmed õigustatud.

Uue aasta algus hiina kalendris tähendab väga suurt rahvaste rännet ja võimaliku epideemia seisukohalt on see halvim, mis juhtuda saab. Hetkel ei ole välistatud, et karantiini kehtestamine on viiruse pika peiteaja tõttu mõnevõrra hilinenud. Pessimistlikumad prognoosid pakuvad, et hetkel on identifitseeritud vaid umbes 5 protsenti kõigist nakatumise juhtumitest. Suremusmäär on hetkestatistika kohaselt 2 protsendi kanti. SARS koroonaviiruse puhul oli suremus ca 10 protsenti ja MERSi koroonaviiruse puhul ca 40 protsenti. Õnneks oli MERSi koroonaviiruse levik küllaltki piiratud.

Mida teevad praegu teadlased üle maailma, et viirust paremini mõista ning seda paremini käsitseda? Kuidas seda viirust ravida? Kuidas on sarnaseid viirusi varem ravitud?

Uue koroonaviiruse identifitseerimine on olnud küllaltki kiire tänu viimase kümne aasta jooksul laiemalt kasutusele võetud uue põlvkonna mass-sekveneerimise tehnoloogiatele, mis on võimaldanud viiruse genoomi kiirelt järjestada ning seda seejärel võrrelda viirustega, mille genoom on varasemalt järjestatud, saamaks aru, millega on tegu. Viiruse genoomiandmete põhjal on juba tänaseks välja töötatud diagnostilised RT-PCR protokollid viiruse tuvastamiseks nina- ja kurgukaape proovidest.

Wuhani koroonaviiruse genoomi poolt kodeeritud viirusvalkude võrdlus teadlaste poolt põhjalikumalt uuritud SARS koroonaviirusega on võimaldanud modelleerida viirusosakese kapsiidi ehk valgulise katte struktuuri ning oletada, et viirus siseneb rakku sarnaselt SARSi koroonaviirusele angiotensiini konverteeriva ensüümi ACE2 retseptori kaudu. Samuti on SARSi valkude uurimisel saadud struktuuriandmeid kasutades mudeldatud Wuhani koroonaviiruse poolt kodeeritud proteaasi M struktuur, mis võiks olla üks võimalik viirusvastase ravimi sihtmärk. Seni ongi koroonaviiruste ravis kasutatud peamiselt viirusvalkude inhibiitoreid.

Hetkel ühtegi koroonaviiruste vastu vaktsiini ei ole. Klassikaline vaktsiinide tootmine kasutab organismile esitamise sihtmärgina ehk antigeenina nõrgestatud viirust või mõnda konkreetset viirusvalku või selle osa, mille vastu organism vaktsineerimise tagajärjel hakkab antikehasid tootma. Kuna katseklaasis toodetud või viiruspartiklite koosseisust välja puhastatud antigeen on vahel väga ebastabiilse ruumilise olekuga, siis neutraliseerivaid antikehasid, mis on probleemiks ka koroonaviiruste puhul.

Membraanist koosneva kestaga viiruste puhul on viimastel aastatel avastatud, et efektiivsem immuunvastus tekib, kui organismile esitleda stabiliseeritud antikeha, näiteks viiruse ogajaid struktuure moodustavat valk sellisel kujul, mis konformatsiooniliselt vastab aktiivsele membraaniga liitumise eelsele seisundile. Selliste vaktsiinikandidaatidega läbi viidud laboratoorsed katsed on näidanud võimalikku edu võitluses gripi, ebola ja MERSi koroonaviirusega ning see võib olla ka üks moodus uue koroonaviiruse vastu vaktsiini loomiseks. Kõige uuem suund vaktsiinide loomiseks on aga nn RNA vaktsiinid, mida kindlasti proovitakse ka koroonaviiruste vastu.

Nimelt on katsed näidanud, et immuniseerida on võimalik ka üksnes antigeeni kodeeriva RNA abil, mis süstitakse immuniseeritavale, kes siis ise antigeeni toodab ning selle vastu immuunvastuse kujundab. Hetkel kliinilistesse katsetustesse jõudnud RNA vaktsiin on näiteks marutaudiviiruse RNA vaktsiin, arendusfaasis on gripi, HIVi ja tuberkuloosivastased vaktsiinid. RNA vaktsiinid on ilmselt ka personaalse vähiravi tulevik.