Biomedical Laboratory Science Day 2020 – Coronavirus, fladdermöss och genpistoler

Michel Silvestri, 80-tal

Virusanalys på 80-talet
När jag för fjärde eller femte gången denna vecka ser Matti Sällberg, biomedicinsk analytiker och professor på Karolinska Institutet, bli intervjuad i TV om det nya coronaviruset och jakten på ett vaccin, så flyttas jag plötsligt flera decennier tillbaka i tiden. Det är i slutet av 80-talet och jag går ”praktik” på Statens Bakteriologiska Laboratorium i Solna. Under några veckor ska jag då vara på hepatit-labb under handledning av en kille som är bara några år äldre än jag själv. Redan första dagen frågar han om jag vill medverka i ett litet projekt – nämligen försöka utveckla en ny ELISA, en analysmetod för att detektera antikroppar mot ett specifikt virus. Självklart vill jag det! Min handledare har inventerat kylskåpet med reagens och kommit fram till att vi ska testa en ELISA i åtta steg (!) Detta eftersom de reagens som råkar finnas tillgängliga är från kanin, marsvin, råtta, get, med flera. Som Kajsa Warg brukade säga – man tager vad man haver!
Reagens är i detta fallet detsamma som antikroppar från olika djurslag, specifikt riktade antingen mot viruset, eller mot andra antikroppar.

Vi fick aldrig denna ELISA att fungera (det normala är 2-3 steg), men än idag är det ett roligt minne av en lite galen (blivande) forskare som inte var rädd för att kreativt tänja gränserna. Och så har det fortsatt! Min unga handledare var just Matti Sällberg. Senare hade jag förmånen att få samarbeta med honom när vi båda var doktorander. Jag syntetiserade viruspeptider på dagarna, och Matti – som då studerade vidare till tandläkare – kom till labb efter sista föreläsningen och tog över syntetiserandet under natten. Imponerande!

En annan biomedicinsk analytiker, tillika professor, som synts en hel del de senaste veckorna är Ali Mirazimi, en riktig ”outbreak-forskare” – dessutom med svart bälte i karate – som varit ansvarig för landets enda P4-labb, dvs högsta säkerhetsklassen, för arbete med de allra farligaste smittämnena. Ali och jag doktorerade båda på cytomegalovirus och delade ibland både labb-bänk och pipetter på Laborantskolan på Kungsholmen.

Corona och dess infektioner
Jag bryter mig loss från nostalgitrippen – önskar Matti och Ali varmt lycka till med vaccinforskningen! – och hoppar fram i handlingen till dagens coronakris. Först några ord om namnet; Den pandemi som drabbat oss orsakas av ett coronavirus som kan leda till sjukdomen covid-19 (Corona virus infectious disease 2019). Själva viruset benämns SARS-CoV-2 vilket står för Severe Acute Respiratory Syndrome – Corona Virus 2.

SARS-CoV-1 drabbade oss 2002-2004 och kring 2012 var det dags för MERS (Middle Eastern Respiratory Syndrome, med dromedar som troligt värddjur). Namnet corona (latin för krona, krans) har denna virusfamilj fått pga hur det ser ut i elektronmikroskop.

Vi kan konstatera idag att SARS-CoV-2 är mer infektiöst än de tidigare SARS respektive MERS. Däremot så är det nya viruset inte lika dödligt, tack och lov. WHO har för en månad sedan uppskattat dödligheten till drygt 3% att jämföra med ca 10% för SARS-1 och 34% för MERS. Säsongsinfluensa ligger normalt under 0,1% i dödlighet.

SARS-CoV-2 antas ha uppkommit i staden Wuhan i Kina, på en fiskmarknad där även vilda djur såldes. Det är troligt att viruset har sitt ursprung hos fladdermöss som i sin tur smittat ett annat värddjur (myrkott?) där en rekombination skett av arvsmassa från två olika coronavirus. Det nya viruset har sedan infekterat från värddjuret till människa, och sedan har spridning uppstått från människa till människa.

Coronavirus har, i likhet med influensavirus, arvsmassa i form av RNA, i detta fallet plus-strängat RNA liknande det messenger-RNA som bildas i våra celler då gener uttrycks. Det innebär att denna typ av virus, när det infekterar en cell, kan direkt utnyttja sin arvsmassa för translation till nya virusproteiner, bl a de så kallade ”spike proteins” som ger det typiska corona-utseendet.

SARS-CoV-2 tar sig förmodligen in i cellen genom att, med hjälp av sina spike proteins, binda till cellens ACE2-receptor (Angiotensin converting enzyme 2).

Virusinfektion och immunitet
När man har haft en virusinfektion blir man normalt immun, dvs skyddad mot ny infektion med samma virus. Denna immunitet kan i bästa fall vara livslång. Immuniteten uppstår främst genom att immunförsvaret bildar specifika antikroppar (neutraliserande antikroppar) som binder specifikt till områden på viruspartikeln på ett sätt så att virus inte kan infektera celler. Virus kan också aktivera det cellulära immunförsvaret som kan känna igen och döda virusinfekterade celler.

Ironiskt nog så kan det också vara en del av vårt immunförsvar som orsakar svår sjukdom vid covid-19. SARS-CoV-2 orsakar nämligen så kallade cytokinstormar, med Interleukin-6 som ”överproduceras” och orsakar inflammation och skada, främst i lungorna. Därav de typiska lungsymtomen vid svår covid-19.

Virusdiagnostik och metoder
Diagnostiken av SARS-CoV-2 grundar sig på PCR, en molekylärbiologisk metodik för påvisande av specifik sekvens av nukleinsyra i form av DNA eller RNA. Ett positivt test av det slaget visar att man har en aktiv infektion och därmed kan smitta andra. En annan typ av diagnostik som vi snarast behöver i stor omfattning är antikroppstest som visar om man har haft SARS-CoV-2, och att man då förhoppningsvis är immun mot viruset.

Några rapporter från andra länder antyder, dels att man efter genomgången infektion trots allt kan sakna specifika antikroppar, dels att man kan utsöndra virus och vara smittsam även om man saknar symtom. Oroväckande, men allt detta är fortfarande mycket osäkert och måste tas med en nypa salt innan vi har mer och bättre forskningsdata.

En sak som är säker är ändå att en stor andel av världens befolkning, kanske en majoritet, kommer bli infekterad av SARS-CoV-2 förr eller senare. Sannolikt kommer pandemin ta några varv runt jorden de närmaste åren. Förhoppningsvis har vi inom 1-2 år ett fungerande vaccin tillgängligt, åtminstone för oss i den rika delen av världen…

När får vi vaccin?
Vaccinforskningen grundar sig på några olika plattformar. Förr i tiden odlade man fram virus och behandlade så att det inte längre var infektiöst. Sedan använde man det som vaccin för att inducera immunitet. Numera använder man sig ofta av genteknik för att i bakterier producera specifika virusproteiner av intresse. Dessa proteiner renas fram för att användas i vaccin. Ytterligare en strategi är att direkt använda arvsmassa som vaccin. Det amerikanska företag, Moderna Inc, som tycks ha kommit längst i jakten på ett covid-19-vaccin, framställer ett mRNA som kodar för virusets spike protein. Nukleinsyravaccin av detta slag kan injiceras men det kan eventuellt även administreras genom att mikroskopiska guldkulor klädda med vaccinet, skjuts in genom huden med hjälp av en luftdriven ”gene gun”.

Oavsett vilken vaccinvariant som kommer visa sig tillräckligt bra på kortast möjliga tid så är det av stor hjälp att sekvenseringen av de 30 000 baserna i genomet hos SARS-CoV-2 var rekordsnabb, klar redan i mitten av januari.

Vad är flockimmunitet?
Begreppet flockimmunitet nämns emellanåt i dessa dagar. Med detta menas att en tillräckligt stor andel av befolkningen är immun så att smittspridning upphör. Smittsamhet för ett virus anges som R-noll-värdet (R0) – för SARS-CoV-2 är R0 = ca 2,3 vilket innebär att en smittad individ i sin tur sprider smittan vidare till i snitt 2,3 andra individer. Den matematiska formeln för flockimmunitet är 1-1/R0 vilket för SARS-CoV-2 ger värdet 0,57 dvs nästan 60%. Med andra ord så behöver ca 60% av befolkningen bli immun för att smittspridningen ska upphöra. Detta givet att R0-värdet är korrekt.

Eftersom jag numera arbetar på E-hälsomyndigheten så ser jag också på denna pandemi med särskilda ”glasögon” fokuserade på e-hälsa och digitalisering. Det kan röra ökande användning av nätläkare, digital smittspårning via våra mobiltelefoner, eller artificiell intelligens (AI) för att snabbare se varningssignalerna för en pandemi. Men det är ett separat blogginlägg som kanske kommer längre fram.

Nästan exakt 100 år efter spanska sjukan (ett influensavirus) drabbas vi av en ny världsomspännande pandemi, pga ett kulturfenomen i form av marknad för viltfångade djur i kombination med dagens globaliserade värld, där vi reser kors och tvärs.

SARS-CoV-2 kommer påverka våra liv ytterligare ett tag framöver, när det rullar fram i vågor över världen, ända tills vi har ett effektivt vaccin eller har nått flockimmunitet på naturlig väg. Förhoppningsvis kan vi dra lärdom av denna pandemi så vårt samhälle står ännu bättre förberett nästa gång – om 100 år, eller redan om 5 år?

Tack alla biomedicinska analytiker!
Avslutningsvis – med särskild tanke på vår internationella dag den 15 april – vill jag rikta ett stort varmt tack till alla biomedicinska analytiker som bidrar till att rädda liv och lindra sjukdom, runtom i vårt land och i världen! Ni gör skillnad!

Michel Silvestri 2020


// Michel Silvestri
Leg. biomedicinsk analytiker, med dr

Förbundsstyrelseledamot, Vårdförbundet
Enhetschef, E-hälsomyndigheten


Kommentarer

  1. Är inte den matematiska formeln för flockimmunitet lösningen x till ekvationen
    1-x=exp(-x•R0)
    där x är andelen som är smittade när immunitet inträtt och R0=2.3 reproduktionstalet som ger x=0.86 medan 1-1/R0=0.57 anger när reproduktionstalet nått ner till ett. Smittspridningen slutar inte tvärt utan fortgår till jämvikt uppstår enligt ekvationen, där x•R0 kan tolkas som intensiteten för smittspridningen när andelen smittade är x och 1-x är sannolikheten att inte vara smittad när smittspridningen upphört.

    Uttrycket gäller för en ideal smittspridningsprocess och x är i praktiken en överskattning.

    1. Bäste Jacques, stort tack för din kloka kommentar! Jag gör nog bäst i att inte gå i polemik med en statistik-professor i detta matematiska spörsmål…

      Hursomhelst, jag konstaterar att istället för att ange att smittspridningen upphör (vilket jag påstår ovan) så är det sannolikt så att en epidemi avtar eller saktar in, dvs övergår från exponentiell till linjär tillväxt precis som du antyder. Däremot används nog alltid begreppet flockimmunitet utifrån den formel jag anger, även om det kanske inte rör sig om en immunitet som leder till omedelbart avstannad smittspridning.
      Om du har en (medicinsk) referens för den formel du anger så tar jag tacksamt emot den.

      En förmodat viktig aspekt i denna diskussion är att flockimmunitet inte nödvändigtvis måste uppnås genom smittspridning. Tillgång på ett effektivt vaccin kan ju starkt bidra till att uppnå flockimmunitet, och då möjligen i skarpare betydelse av begreppet. Kan matematiken ta hänsyn till om flockimmunitet uppnås via smittspridning eller vaccination – i verkligheten förmodligen en kombination? Eller får man nöja sig med en definitionsskillnad i två olika sorters flockimmunitet? En genom smitta, en genom vaccination?
      Men det blir så komplicerat resonemang för undertecknad så det överlåter jag med varm hand till dig, tillsammans med epidemiologerna!
      Återigen, tack för bra kommentar!
      Förresten, här är länk till en färsk artikel som beskriver preliminära siffror för flockimmunitet i Sverige och andra länder när det gäller nuvarande pandemi:
      https://doi.org/10.1016/j.jinf.2020.03.027

      1. Hej Michel! Jag borde skrivit att jag läste din artikel med stort intresse och det var en ren reflex att jag reagerade på din formel.
        Jag är inte alls en expert på smittspridningsmodeller utan rekommenderar i stället Tom Britton på Stockholmsuniversitet som kan svara på dina mer intrikata frågor. Han har förresten lagt ut en trevlig 20 minuters föreläsning på nätet där han jämför den enkla smittspridningsmodellen med observationer från verkliga epidemier.

        1. Hej igen Jacques! Tack för tips – jag kikar gärna på Tom Brittons film.
          Allt gott!
          /Michel

Det går inte längre att kommentera på det här inlägget.

Yrken för livet kräver bättre villkor!

Läs vår rapport om våra medlemmars arbetsmiljö och vad vi kräver. #yrkenförlivet

 

Yrken för livet!