Virioner er en integrert del av evolusjonen av encellte og flercellete organismer på Jorden hvor de har fungert som mobile genetiske elementer i utveksling av genmateriale,. Det foregår et kontinuerlig rustningskappløp mellom virus og vertsorganismens immunsystem forklart ved Rød dronning hypotesen. Metagenomikk og bioinformatikk har vist at viromet (genomene til virus) inngår i store mengder i alle økosystemer (jord, luft, saltvann, ferskvann, varme kilder, feses), og innen alle plante-, sopp- og dyregrupper.
Arter får ikke gener bare vertikalt fra foreldre, men også horisontalt , og integrerte bakteriofager (profager) bidrar til horisontal genoverføring. Rekombinasjoner kan gi raske og større endringer i genomet, sammenlignet med punktmutasjoner.
Endogenisering og integrering av retrovirus utgjør ca. 8% av menneskegenomet, og både enkelttrådet og dobbelttrådet DNA-virus har mulighet til integrere og rekombinere virusgenomet i vertsgenomet.
Størrelsen på virus er fra 20 nanometer til 400 nanometer (nm, 1 nm= 10-9 meter). Alle levende organismer på Jorden kan bli infisert av virus. Mange virus kan bruke forskjellige pattedyr og fugl som vertsorganisme, og som fungerer som et reservoar for virionene. Overflateproteiner på virus fester seg til reseptorer (mottakere) utenpå vertscellene, virker som nøkkel i en lås, viruset "låser opp", og sender sitt genom (arvemateriale) med oppskriften på å lage nye viruspartikler inne i cellene. Glykoproteiner på membrankappen deltar i å feste viruset til verscellene. Influensavirus (HxNy) har hemagglutinin (H) på overflaten, et lektin som binder seg til glykoproteiner (proteiner festet til små sukkermolekyler, oligosakkarider) og gjør at influensaviruset kommer inn i celler på indre overflater (epitelceller). Enzymet neuraminidase (N) spalter av sialinsyre på glykoproteiner og deltar når oppformert virus skal passere plasmamembran på vei ut av vertscellene, hvor de også tar med seg litt av plasmamembranen som de hyller seg inn i og danner en virusmembran.
Koronavirus SARS-CoV-2 (2019-nCoV) som det ble kalt i starten) som kan gi covid-19 har gitt virusbiologi (virologi) ny aktualitet.
Hodet på en viruspartikkel (virion) kan være topologisk utformet som et ikosaeder med 20 trekantede flater (regulære polyedere) som gir symmetrier, og minner om en geodesisk dom, konstruert av den amerikanske arkitekten og ingeniøren R Buckminster Fuller.
Noen bakteriofager (bakterievirus) kan ha utforming som minner om et "månelandingsfartøy".
Noen virus kan plassere sitt eget genom inn i vertsorganismens genom, og ligge latent som et provirus og inngå i en lysogen syklus. I en lytisk syklus begynner derimot virusgenomet å produsere nye viruspartikler uten å gå inn i et integrert hvilestadium
Hos RNA-virus (unntatt retrovirus) blir genomet kopiert i vertscellene ved hjelp av enzymet RNA replikase (RNA-avhengig RNA polymerase), et enzym som ikke har korrekturlesing av gensekvensen, til forskjell fra enzymet DNA polymerase i DNA-virus. Derfor skjer det oftere mutasjoner i genomet hos RNA-virus og de endrer seg derfor raskere og har mer variasjon enn DNA-virus. Den raske genetiske endringen i RNA-virus gir vanskeligheter med å utvikle vaksiner. Noen bakteriofager bruker også RNA replikase i kopiering av sitt genom. RNA replikase lager nye RNA-tråder i 5' → 3'-retning, og er spesifikt avhengig av virus RNA som oppskrift, og hindrer derved brukt av vertscellens RNA som oppskrift. RNA-replikase kan i tillegg til RNA-virus finnes hos sopp, planter og protister, ikke hos dyr, og hos disse deltar enzymet i metabolismen av små interfererende RNA (siRNA).
Retrovirus er en type RNA-virus som istedet bruker enzymet revers transkriptase i formeringen av virusgenomet.
Vaksine gir immunitet mot mange virussykdommer, og det er immunsystemet som beskytter mot sykdom. Noen virus endrer overflateprotein og genom så raskt at det blir vanskelig å utvikle en effektiv vaksine. CRISPR-cas9 er et eksempl på et immunsystem i bakterier og som gir en genetisk "hukommelse" om tidligere virusangrep, beskytter bakteriene mot infeksjon fra bakterievirus (bakteriofager). Et tilsvarende system hos eukaryoter er RNA interferens og kosuppresjon.
Virusinfisert tulipan Semper Augustus, den mest kostbare av dem alle, høyt verdsatt og priset i tulipmania-perioden i Holland, som kollapset i 1637. Den gangen visste man ikke at fargespraglet periant skyldes infeksjon med tulipanvirus som interfererte med biosyntesen av anthocyaniner. Virusinfeksjonen ga også redusert vekst, og bladene kunne være forkrøplet med klorotiske flekker. Slike spragete virusinfiserte tulipaner ble gjenngitt på stillebenbilder av blomster i vase , malt av mange hollandske blomstermalere (Ambrosius Bosschaert og Bosschaert-dynastiet, Jan van Huysum, Jan Davidsz de Heem). Tulipanmosaikkvirus er et RNA-virus i slekten Potyvirus, hvor også potetvirus Y befinner seg. Bilde UB, UiO.
RNA-virus
RNA-virus har genmateriale (genom) bygget opp av ribonukleinsyrer (RNA).
Enkelttrådet positiv sens (+) RNA-virus
Hos enkelttrådet positiv sens RNA-virus ((+)ssRNA) kan virusgenomet med RNA virke direkte som en kode for translasjon til virusprotein på ribosomene i vertscellene, og fungerer som et budbringer RNA (mRNA). Viruset bruker vertscellens proteinsynteseapparat til å mangfoldiggjøre seg selv. Proteiner som blir kodet fra enkelttrådet-RNA blir translatert som et polyprotein som deretter blir kappet i separate virusproteiner av en protease. I tillegg virker genomet som en kode for å lage nye virusgenomer, men denne mangfoldiggjøring av virusgenom skjer via dobbelttrådet RNA. Enkelttrådet positiv sens RNAvirus har med seg et gen som koder for enzymet RNA-avhengig RNA polymerase (RNA replikase), et enzym som lager nytt RNA med oppskrift (templat) fra allerede eksiterene virus-RNA som oppskrift .
SARS-Cov2
Koronavirus (mers, sars, sars-CoV-2 (2019-nCoV) som gir sykdommen covid-19 ("coronavirus diseae 2019"), poliovirus, hepatitt C-virus, Denguevirus, West Nile virus, coxsachievirus, samt rhinovirus som kan gi vanlig forkjølelse, er eksmpler på posistiv sens enkelttrådet RNA-virus. Slike virus inneholder relativt få gener. De fleste plantevirus er av type (+)ssRNA, e.g. picornavirus. Hesteskoneseflaggermus i slekten Rhinolopus og som hører med til de placentale pattedyrene er et mulig reservoir for 2019 -nCov.
Et teoretisk koronovirus omgitt av en membrankappe med membrankappeprotein og virusproteiner. Membrankappen med M-proteiner ligger utenpå et viruskapsid, og innerst et nukleokapsid med nukleinsyrer (arvemateriale med enkelttrådet sens RNA) omgitt av N-proteiner. Viruspigger formet som nellikspiker med S-protein i spissen gir utseende som minner om koronaen rundt Sola. Et annet bilde på spikerproteinene (S-proteiner) på utiden av sars-cov-2 er juleappelsiner med nellikspker satt inn i appelsinskallet, nellik-appelsinkalender, jfr. NRK og Skomaker Anersen i Jul i Skomakergata.
Diameter for viruset ca. 120 nanometer (nm). 1 nm= 10-9 meter. For virus uten membrankappe overtar kapsidet denne funksjonen. Membrankappen har sin opprinnelse fra vertscellens plasmamembran. Det er indikasjoner på at et reseptorbindende motiv (RBM) på S-proteinet på viruspiggene til sars-Cov-2 fester seg til mottakermolekylet ACE-2 på epitelceller i luftveiene. Angiotensinkonverterende enzym 2 (ACE-2) deltar i signalsystemet rennin-angiotensin-aldosteron som påvirker blodtrykk i hjertekarsystemet. ACE-2 finnes også i cellene i luktepitelet i nesen og i mage-tarmsystemet. Dessuten må S-proteinet spaltes av en transmembran serin protease slik at membrankappen på viruset og plasmamembranen i vertscellen kan fusjonere og slippe inn viruset.
Teoretisk tenkt tilfelle av hvordan sars-cov-2 fester seg til celler.
Li W et al: Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus. Nature 426 (2003) s.450, 22. november.
Matsuyama S et al. Efficient Activation of the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus Spike Protein by the Transmembrane Protease TMPRSS2. J Virology 84 (2010)12658
SARS-Cov
SARS (Severe acute respiratory syndrome) med utbrudd i Guangdongprovinsen, Kina 2002 og MERS (Middle East respiratory syndrome) i Saudi Arabia i 2012 er alvorlige lunesykdommer ved å påvirke enzymer som deltar i væskebalansen i lungene og som skyldes de assosierte coronavirus SARS-Cov med reservoar flaggermus og MERS-Cov med reservoar i flaggermus og kameler, og spres med dråpesmitte og kontaktsmitte.
Antigendrift og antigenskift
Antigendrift skjer sakte og gradvis hvor det skjer småfeil ved kopiering av genomet via RNA replikase som over tid gir små endringer i HA- og/eller NA-proteinene slik at til slutt kjenner ikke immuncellene igjen viruset.
Antigenskift skjer meget raskt og gir store endringer med nye kombinasjoner av HA og NA-proteiner. Ved skift kan det plutselig oppstå nye varieteter (subtyper) av viruset som gir grunnlag for rask spredning og pandemi. Antigenskift kan skje i en menneskecelle eller i en celle i et dyr som viruset kan infektere, hvor to varieteter av viruset møtes i samme celle hos vertsorganismen, hvor det skjer omstokking av HA og NA-proteiner i pakking av nye viruspartikler fra de to virusvarietetene og man har fått laget en ny subtype som kan spre seg videre. Et virusskift kan også skje hvis viruset kan skifte raskt mellom forskjellige vertsorganismer for eksempel mellom fugler, gris og menneske hvor viruset hopper mellom forskjellig populasjoner. Etter antigenskift kjenner heller ikke immuncellene igjen viruset siden proteinene som virker som antigener er endret. Derfor kommer det ny influensavaksine hver høst, grunnet sesonginfluensa.
Det er kjent tre store pandemier med influensavirus. Spanskesyken H1N1 (1918-1919) , Asiasyken H2N2 (1957-1958) og Hong-Kongsyken H3N2 (1968-1969). Fugleinfluensa H5N1 i begynte i 1997 å spre seg i kyllinger, høns, andefugl og gjess fra Asia videre til Europa, men H5N1 sprer seg ikke mellom mennesker, kun når mennesker hadde vært i direkte kontakt med fugler, til forskjell fra svineinfluensa A H1N1 som raskt ble en pandemi, men var ikke spesielt dødelig. Det er også et influensavirus H7N9 i fugl.
Chikungunya
Chikungunya virus gir sykdommen chikungunya med feber og leddsmerter og spres med insektstikk fra Aëdes aegypti og Aedes albopictus. Kan kalles et arbovirus siden det spres med artrodpoder. Chikungunya virus et et enkelttrådet positiv-sens RNA-virus i togavirusfamilien (Togaviridae), rekke Kitrinoviricota.
Norovirus
Norovirus er et et positiv sens, (+)-sens, enkelttrådet RNA-virus, et calcivirus i familien (Calciviridae). Norovirus er at matbårent virus som gir magetarminfeksjoner (gastroenteritis) og spres med matvarer som ukokte grønnsaker, skalldyr (østers) , kontaminert drikkevann eller kontaktsmitte med person infektert med norovirus. Norovirus er meget smittsomt, gir lokale epidemier, og sprer seg raskt i lukkete institusjoner som sykehjem, sykehus, barnehager, skoler cruiseskip. Det er vanskelig å dyrke norovirus i cellekulturer. Kapsidet er ikke dekket av en membran, og såpe blir derfor mindre effektivt i å hindre smittespredning. Norwalkvirus er et norovirus, som hadde utbrudd i Norwalk, Ohio i 1968. Gastroenteritis kan også skyldes bakterieinfeksjon.
Arbovirus
Chikungunyavirus er et positivt (+)-sens enkelttrådet RNA-virus (ssRNA) med runde små viruspartikler ca. 60-70 nm i diameter og omgitt av en lipidkappe. Chikungunyavirus er alfavirus i Togaviridae, som på samme måte som dengue-og zikavirus spres med virusinfekterte hunnstikkmygg gulfebermyggen( Aedes aegypti) og asiatisk tigermygg (Aedes albopictus),
Denguevirus er et flavivirus (Flaviviridae) med et ikke-segmentert positivt (+)-sens enkelttrådet RNA-virus (ssRNA). Flavivirus (l. flavus – gul) sprer med mygg og flått og omfatter gulfebervirus, West Nile virus, zikavirus og hepatitt C virus. Disse kalles også arbovirus, artropodebårent, det vil si smitter via artropoder (leddyr). Zikavirus (navn Zika («overgrodd») skog i Uganda) var spesielt alvorlig for gravide kvinner i Brasil i 2015 hvor det var en epidemi, hvor den kunne forårsake makroencephali og utviklingsforstyrrelser hos fosteret.
Enkelttrådet negativ sens (-) RNA-virus
Enkelttrådet negativ sens RNA-virus ((-)ssRNA) er et genom som er komplementær til mRNA. Imidlertid vil genet for RNA-avhengig RNA polymerase (RNA replikase) som viruset ha med seg bruke den komplementare RNA-tråden som oppskrift for å lage positiv sens RNA som kan translateres til protein . I cytoplasma til verscellen blir negativ sens RNA oversatt til positiv sens-RNA katalysert av RNA replikase. Positiv sens RNA kan deretter bli brukt til translasjon av virusprotein. Ebolavirus, Hantavirus, Marburgvirus, Lassavirus, Meslingvirus, Rabiesvirus, Respiratorisk syncytialvirus (RS-virus), Kikhostevirus, Influensavirus og Parainfluensavirus er eksempler på enkelttrådet negativ sens RNA virus.
Vesikulær stomatitis Indiana virus (VSIV, VSV) i freamilien Rhabdoviridae er et enkelttrådet negativ sens RNA-virus, et arbovirus som spres med sandfluer (zoonose) og som gir infeksjoner hos pattedyr og insekter. Replikasjonen skjer i cytoplasma, og viruset gir vesikler og byller i slimhinnene i munnen. Viruset lager blant annet et G-protein som blir fraktet i vesikler i Golgiapparatet i vertscellene.
Virulent Newcastlesykdom
Virulent Newcastlesykdom på domestiserte fugl (fjørfe) og ville fugler er forårsaket av avian orthoavulavirus 1, et negativ-sens enkelttrådet RNA-virus i familien Paramyxoviridae, underfamilie Avulavirinae. Spres med fekalier fra fugler. Kan også smitte over til menneske og gi influensasymptomer og/eller konjunktivitt (l. cum – sammen; jungere - binde sammen, jfr. slimfylt bindehinne) med betennelse i den ytre hvite delen av øyet og på innsiden av øyelokk.
Influensavirus
Influensavirus er et negativ sens enkelttrådet RNA virus og deles i hovedtyper A, B og C. Type B finnes bare hos mennesker, type C hos mennesker griser og hunder, mens type A infekterer mennesker, men også fugl, hester og griser.Influensavirus kategorisers etter to typer overflateproteiner på viruset. Haemagglutinin (H, HA) 17 forskjellige og Neuraminidase (N, NA) 10 forskjellige som danner pigger eller spiker på utsiden av viruset. Haemagglutinin fester influensaviruset til mottaktermolekyler (reseptorer) på overflaten til vertscellene og får virusgenomet inn i cellene. Neuraminidase trenger viruset for å komme ut av vertscellene etter oppformeringen av viruset. Influensavirus endrer seg meget raskt via antigendrift (drift) og antigenskift (skift). Antivirusmidlene Tamiflu® og Relenza® hemmer enzymet neuraminidase og reduserer derved spredningen av viruset.
Ebolavirus
Ebolavirus er et enkelttrådet negativ sens (-) enkelttrådet RNA-virus omgitt av en lipidmembran i familien Filoviridae. Filovirus kan danne korte eller lange filamenter. Ebolavirus finnes i subtyper avhengig av opprinnelsessted: Bundibugyo, Sudan, Tai Forest, Zaire, og Reston. Ebola spres med blod og andre kroppsvæsker, og ikke via insekter eller luft. Ebolareservoaret er ukjent, muligens flaggermus og andre arter brukt som «bush-meat»
Nipahvirus
Nipahvirus er et enkelttrådet negativ sens RNA-virus og henipavirus i familien Paramyxoviridae og finnes i fruktflaggermus (flyvende hunder) og spres med zoonose og har utbrudd i India og Vest-Bengal, men viruset er også funnet i fruktflaggermus i Afrika stråfarget fruktflaggermus (Eidolon helvum). Viruset er omgitt av en lipidmembran.
Rift Valley febervirus
Rift Valley febervirus er et enkelttrådet negativ sens (muligens ambisens) RNA-virus i Bunyaviridae infekterer husdyr i Afrika, og spres via zoonose.
Retrovirus
Enkelttrådet RNA-virus som lager DNA katalysert av enzymet revers transkriptase, e.g. HIV-virus. Først lages en kopi av RNA i form av kopi-DNA (cDNA), som deretter omformes til dobbelttrådet DNA som blir satt inn i vertsgenomet. I genomet til mange eukaryoter er det rester av retotransposoner som sannligvis har sin opprinnelse fra retrovirus.
Retrovirus kan ingegrere sitt genom med tre genene gag (viruskapsid), pol (revers transkriptase, integrase, protease, RNase) og env (beskyttende lipidkappe) i vertsorganismens DNA, med på hver side lange terminale repeterte gensekvenser (LTR) som deltar i transkripsjonen av virusgenene.
...vertsDNA-LTR-gag-pol-env-LTR-vertsDNA....
Tenkt modell av et retrovirus
I translasjonen blir det laget et primært transkript som oversettes til to polyproteiner A og B som deretter blir spaltet via proteaser til enzymene revers transkriptase, virusstrukturproteiner, integrase, protease, samt kappeproteiner og ytre beskyttelse. I en slags selvorganisering blir virusgenom og proteiner koblet sammen til nye viruspartikler (virioner).
Flere virus har organisert kapsidproteinene som et ikosaeder. Eulers polyederformel angir sammenhengen mellom antall sider, kanter og hjørner.
Humant T-lymfotrofisk virus (HTLV) er en gruppe retrovirus, HTLV-1, HTLV-2, HTLV-3 og HTLV-4 som angriper T-celler i immunsystemet
Dobbelttrådet RNA-virus
Hører med til Gruppe III i Baltimore-klassifiseringssystem for virus med rekken Duplornaviricota med bl.a. familien Reoviridae og rekken Pisuviricota. Dobblettrådet RNA-virus bruker planter, sopp, dyr og bakterier som vertsorganisme. Omfatter Rotavirus som gir diaré og blåtungevirus på husdyr og sau som spres med sviknott (Culicoides).
Orbivirus som spres med insekter og bruker en rekke forskjellige pattedyr som vert. Orbivirus (artorpodebåret virus) overføres til virveldyr (vertebrater) med artropodevektorer (sviknott og andre hematofage (blodsugende) insekter) og flått spesifikk for virustype. Afrikansk hestesykevirus, peruviansk hestesykevirus.
DNA-virus
DNA-virus har et genom bygget opp av deoksyribonukleinsyre (DNA). DNA kan være lineært eller sirkulært. Replikasjonen er katalysert av enzymet DNA-avhengig DNA polymerase.
Enkelttrådet DNA-virus
Enkelttrådet DNA-virus (ssDNA-virus) infekterer arter fra alle de tre rikene ekte bakterier (Bacteria), arkebakterier (Archaea) og eukaryoter (Eukarya). Har vanligvis kapsid formet som et ikosaeder, har små vanligvis sirkulære genomer, og som kopieres av vertens DNA polymerase og formeres (replikeres) i en «rullende sirkel mekanisme» som etterpå kuttes av endonukleaser. Noen har lineære genomer. Genomet koder for kappeprotein (CP) og replikasjonsassosierte proteiner (Rep) er vanligvis positiv sens (+), men noen få er negativ sens (-). CRESS-DNA-virus er eukaryote sirkulære Rep-kodende enkelttrådet DNA-virus («Eukaryotic Circular Rep-Encoding Single-Stranded DNA Viruses»). Genomet muterer lett og kan inngå i rekombinasjon med genomet til vertsorganismen og har gjennom evolusjonen deltatt i horisontal genoverføring.
Geminivirus (Geminiviridae) er en familie med enkeltrådet DNA-virus som infekterer planter (mosaikkvirus, strekvirus, bladkrøllingvirus. Omtrent 500 arter er kjent, fordelt på ni slekter, og spres med bitende og sugende insekter. De gjør stor skade i land- og hagebruk.
Humant bocavirus (HBoV) i Parvoviridae er små ikosaederformete virus diameter ca. 20 nanometer, uten ytre kappe, og med genom lineært enkelttrådet DNA. navn fra bovine husdyr infektert med bovint parvovirus og canine minutvirus hos hunder. Isolert fra fra nese-hals aspirat hos mennesker.
Familier med enkelttrådet DNA-virus som infekterer eukaryoter finnes i Anelloviridae (mennesker), Aphasatellitidae (planter, satelittvirus), Bacilladnaviridae (diatomeer) Bidnaviridae (lineært genom, silkeorm), Circoviridae (fugler, griser og andre dyr), Geminiviridae (planter), Genomoviridae(sopp (mykovirus), planter, pattedyr, fugl) Nanoviridae (planter), Parvoviridae (lineært genom, virveldyr og leddyr) og Smacoviridae., Tolecusatellitidae (planter, satelittvirus) Enkelttrådet DNA bakterievirus (bakteriofager) plasseres i Microviridae og Inoviridae, og bakteriofager i arkebakterier i Pleolipoviridae and Spiraviridae.
Dobbelttrådet DNA-virus
Herpesvirus
Herpesvirus er eksempel på dobbelttrådet DNA-virus, med dobbelttrådet lineært DNA (dsDNA) omgitt av kapsid og et ytre dobbelt litpidlag (tegmentum) som ekstra beskyttelse. I vertscellen blir DNA transkribert til RNA katalysert av enzymet RNA-polymerase II. Flere Herpesvirus kan ligge i hvile i nerveceller, og bli aktivert under stress og et immunsystem som ikke virker optimalt.
Vannkoppevirus (varicella) i familien Herpesviridae er et meget smittsomt varicella zostervirus. Kan ligge gjemt i nerveceller og bryte ut i voksen alder som helvetsild.
Herpesvirus er delt i for mennesker i tre hovedgrupper alfa-, beta- og gamma-herpesvididae. .Herpesvirus partikkelen (virionet) har et lineært dobbelttrådet genom som koder for 100-200 proteiner, og pakket i et kapsid ikosaeder omgitt av et tegment med virusproteiner dekket av en ytre lipidmembran med lipoprotein (envelope). Har overflateutvekster med «spikerproteiner» Herpesvirus kan gi latente livslange infeksjoner. Herpesvirus replikeres i cellekjernen hvor virus-DNA transkriberes til mRNA
Og omfatter herpes simplex virus (HSV1 (HHV1), HSV2 (HHV2)) som angriper slimhinner, varicella zoster (HHV3) som gir vannkopper, Epstein-Barr-virus (HHV4) som gir mononukleose, humant cytomegalovirus (HSV5), humant herpesvirus (HHV6A og HHV6B), humant herpesvirus (HHV7), kaposis sarkomassosiert herpesvirus (HHV-8) og det er kjent over 100 forskjellige herpesvirus fra pattedyr, fugler, krypdyr, amfibier, fisk og mollusker.
Humant papillomavirus (HPV)
Humant papillomavirus (HPV) er etet lite dobbelttrådet sirkulært DNA-virus (8kbp) med åtte åpne leserammer. HPV infekterer slimhinner og epitel og er spesifikke for forskjellige grupper virveldyr. Det er kjent flere enn 100 forskjellige typer papillomvavirus (Papillomaviridae) og mange av dem finnes i tilknytning til kjønnsorganer ,men også til slimhinner i munn, hals og anus. Spres via seksuell aktivitet uten kondom. Noen gir vorter eller kjønnsvorter og noen kan gi livmorhalskreft (HPV16 og HPV18) hvor virus DNA blir integrert i kjerne-DNA og transkribert fra den ene DNA-tråden. Virus-DNA koder for protein E1-E8, L1 og L2.Dobbelettrådet DNA virus av typen polyomavirus (Polyomaviridae) og papillomavirus ble tidligere plassert i samme gruppe.
Koppevirus
Koppevirus («small pox», variola, l. variola – flekket) er et stort virus (d. 200 nm) med et lineært dobbelttrådet DNA i familien poxvirus (Poxviridae) var et meget fryktet og dødelig virus, som man med koppevaksine har lykkes å utradere, men er fryktet som et mulig bioterrorvåpen , og er et annet virus enn vannkoppevirus («chicken pox») som hører med til en annen virusfamilien.
Baculovirus
Baculovirus (Baculoviridae) er dobbelttrådet DNA-virus (100-180 kbp) som finnes i insekter og andre leddyr. Delt inn i Alfabaculovirus med nukleopolyhedrovirus, Betabaculovirus med Granulovirus, samt Gammabaculovirus og Deltabaculovirus. Baculovirus er også blitt funnet i epidermisceller på hepatopankreas i krepsdyr.
Nudivirus
Nudivirus (Nudiviridae, l. nudus – naken ) er stavformete virus med et genom med sirkulært dobbelttrådet DNA som kan infektere insekter.
Afrikansk svinepest
Afrikansk svinepest skyldes et dobbelttrådet DNA-virus i familien Asfarviridae som gir en blødningsfeber med høy dødelighet hos arter Svinefamilien (Suidae). Sør for Sahara i Afrika er afrikansk svinepest endemisk og kan spre seg med vertsskifte mellom midd i slekten Ornithodoros og og skogsvin ((Hylochoerus meinertzhageni), vanlig vortesvin(Phacochoerus africanus) og penselsvin (Potamochoerus porcus). Afriakansk svinepest er også utbredt i Russland, Kaukasus og Øst-Europa. Sommeren 2023 ble det oppdaget tilfeller av afrikansk svinepest hos villsvin i Midt-Sverige
Plantevirus
Tobakksmosaikkvirus er et enkelttrådet stavformet RNA-virus med RNA organisert i en heliks omgitt av en heliks (spiral) med kapsidproteinner. Plantevirus spres med bitende og sugende insekter som bladlus og gresshopper. Patogene plantevirus kan spre seg fra celle til celle ved å åpne plasmodesmata mellom plantecellene. Plantevirus er stavformet, ikke omgitt av en yttermembranen og er nakne virus med bare kapsid. Viroider består bare av RNA og mangler proteinkappe. Den tyske landbrukskjemikeren Adolph Mayer kunne i 1886 vise at tobakksmosaikkvirus ble overført fra plante til plante. Den russiske botanikeren Dmitri ilvanovski (1864-1920) fant i 1892 beviset for en ikke-bakteriell infeksjon, men det var den nederlandske mikrobiologen og botanikeren Marinius Beijerinck (1851-1931) som i 1898 ved å gjenta Ivanovskis eksperimenter kunne vise at viruset som han kalte det (contagium vivum fluidum, levende infektiøs væske), kunne reprodusere og oppformere seg i cellene i bladet til tobakk. En ny form for infeksjonspartikkel var oppdaget, mye mindre og forskjellig fra bakterier. Contagium, det sykdomsframkallende stoffet var en "levende væske" (vivum fluidum), og kunne passere de mest effektive filterne de hadde, Pasteur-Chamberland porselendsfilter. Ivanovski og Beijerinck la med sine studier av tobakksmosaikkvirus grunnlaget for faget virologi.
Tobakksmosaikkvirus (TMV) var det første viruset som ble undersøkt og krystallisert. Den amerikanske virologen og biokjemikeren Wendell Meredith Stanley fant at tobakksmosaikkvirus kunne være aktivt selv etter krystallisering, og fikk nobelprisen i kjemi i 1946 for dette arbeidet ( sammen med JH Northrop, og JB Sumner (for krystalliering av enzymer)) . Tobakksmosaikkvirus er et enkelttrådeet positiv sens RNA-virus som infekterer planter i søtvierfamilien som tobakk og tomat. Tobakksplantens immunsystem forsvarer seg mot virusangrepet ved å la celler dø rundt de infiserte cellene i bladet via hypersensitivitetsreaksjon med kontrollert celledød.
Virusinfeksjon vises på bladene som en spraglete klorotisk gul og grønn fargemosaikk, og bladene får ofte en forkrøplet vekst. Som forsvar mot virusangrep kan planter starte hypersensitivitetsreaksjoner og utvikle systemisk ervervet resistens.
Tulipanvirus gir fargespraglete tulipaner (minner om effekten av transposoner), og slike tulipaner var tidligere meget verdifulle, e.g. tulipansorten Semper Augustus På stilleben blomstermalerier fra holllandske malere (Ambrosius Bosschaert (1573-1621), Jan van Huysum (1682-1749, jfr. Henrik Wergelands Jan van Huysums blomsterstykke (1840), jan Davidsz de Heem ) kan man observere slike spraglete (variegerte) virustulipaner. Maleriene viser blomster i krukker, ofte samlet fra forskjellige deler av blomstersesoengen, sammen med sommerfugler, snegleskjell og andre dyr.
Vask og spredningsveier for virus
Norovirus og Norwalkvirus (Calcivididae) er positiv sens enkeltttrådet RNA virus, som har ikosaederkapsid, men ikke en ytre lipidkappe, og på disse har såpevask dårligere effekt. Man tenker seg at det er bare de virusene som har en ytre lipidkappe utenpå kapsidet som blir påvirket av etanol- eller såpevask. Detergenter løser opp fett, og det er indikasjoner at såpevask virker mer effektivt enn spritvask (antibac) for å fjerne fettkappen på utsiden av virus som har dette (men også bakterier).
Smitteveier
Virus har mange spredningsveier avhengig av type virus: via kroppsvæsker, luftbåren- og vannbåren- og matbåren-smitte, vektorbåren (insekter, flått), aerosoler, samt kontaktsmitte hvis viruset lever i lenger tid på kroppsoverflater. Hvis viruset kan spres med aerosoler kan det bevege seg over lengre avstander. Zoonoser er virus som spres fra dyr som er smittebærere, vektorer eller smittekilder. Hvis smitten sprer seg eksponentielt kan dette gi et dramatisk forløp, siden eksponentialfunksjonen er en meget skremmende funksjon, den starter litt forsiktig, men så tar den plutselig helt av. Kan betegnes som et vippepunkt.
Generelt kan mennesker kan spre virus ved hoste, nysing, pusting og slimdråper, kroppssekreter (snørr, slim), avføring, urin (urin er ikke like steril som man har trodd), kontakt med kroppsvæsker (e.g. blod) og via åpninger og sår i slimhinner, via øyne hvor tårekanaler fører tårene ned i halsen hvor det kan følge med virus, samt kontaktsmitte ved berøring av overflater. Virus kan i tillegg komme inn i organismen via kroppsåpninger som munn, nese, anus og kjønnsorganer. Virus kan feste seg til aerosoler og spres over korte avstander (se kolloider). Virus kan spres med feses og forurenset drikkevann.
SARS-CoV2 har hovedspredningsveien dråpesmitte ved hoste, nysing, spytt, slim, samt kontaktsmitte via alle overflater. En viruspartikkel er nok til å starte det hele. Vi tar hendene opp til ansiktet (munn, nese, øyne) oftere enn vi tror.
Covid-19
Torsdag 12. mars kl. 14 annonserte Statsminister Erna Solberg og Helseminister Bent Høie en dramatisk beslutning med formål å redusere spredningen av sars-cov-2 i Norge, lignende gjort i flere land. Undervisningsinstitusjoner ble stengt, reiser, møter og sosial omgang redusert til et minimum, mange ble satt i karantene. Man kan skjønne at våre myndigheter nølte med å sette igang så drastiske tiltak, i et liberalt demokratisk samfunn med stor grad av personlig frihet. Nedstengning (lockdown). Altruisme må overstyre ren egoisme. Den store skrekken er alaltid eksponentiell vekst. Riktignok vil alle kurver for vekst flate av etter en viss tid, men når ?, og hva kommer til å ligge igjen i kjølvannet av pandemien ?
Hva nå ?
Jeg skvatt i stolen ved lesing av Aftenposten onsdag 18. mars 2020 s. 15: Vil bruke Heimvernet om nødvendig. NRK skriver at helseminister Bent Høie har gjort det tydelige at det vil kunne bli straffbart å være på hyttetur, dersom ikke folk drar hjem. Hol kommune har varslet at de vil be Heimevernet om hjelp om nødvendig, men dette krever en bistandsanmodning som først må sendes via Fylkesmannen.
Bruk av HV-soldater mot egne borgere ? Menstadslaget 1931. Forslag om bruk av Sivilforsvaret for å jage ut hytteeire. Hva blir det neste ? 25. mars 2009 stod protesterende uniformerte politibetjenter utenfor Stortinget for å fremme sine krav, mens Knut Storberget var justisminister. Den gang var det bare Lars Sponheim, Venstre, som skjønte alvoret og signalet: Politibråket minner om statskupp. Det var den gang skremmende taust fra de andre politikerne. Demokratiet kan krakkelere raskt. Er det lurt med HV-soldater på en sivil flyplass som Gardermoen ? Fullmaktslover for å "opprettholde ro og orden". Håper ikke dette blir mer skremmende enn virussykdommen. Dessuten, hvis man stenger igjen en vannkran og etter en lengre tid ønsker å åpne den, er det ikke sikkert at vannet renner som det gjorde tidligere, men heller at det bare renner ut rustent brunfarget vann. Bygd mot by ("by og land mann mot mann"). Nord mot Sør (" nei til søringer"). Hytteovernattingsforbud, speiding etter lys i hyttene i nattemørket, politi tipset av lokalbefolkning sendt inn i fjellheimen på jakt etter "syndere". GPS-lokalisering av individer, h(g)jemmekontor, hjemmeundervisning, masker, rekordhøyt antall arbeidsledige og permitterte, stengte grenser mellom land og noen kommuner. «Den innbilt friske» (omskrivning av Moliėre). Arbeiderpartiets husdikter Arne Paasche Aasen: «De nære ting» fikk ny aktualitet. Vera Lynn fylte 103 år her om dagen: «We’ll meet again». "Den store hjemmepåsken 2020". Kornsiloer som ble bygd om til boliger. Var det lurt ? Glemt var den globale matvarekrisen i 2007, like før finanskrisen. Mars- og aprildagene 2020 gikk verdensordningen av hengslene.
Hvordan går det egentlig med antall smittede covid-19 ?
Antallet vil sannsynligvis følge en logistisk vekstkurve , men når vil kurven flate av ? Figuren viser kun tall fra FHI. Tallene er beheftet med meget stor usikkerhet. Vi kan ihvertfall si at sars-Cov-2 er meget smittsom. Imidlertid er det mye ukjent. I hvilken grad opparbeider man immunitet , og hvor lenge varer den. Hvor lenge er man smittebærer. Siden ikke alle blir testet bl.a. grunnet flaskehalsmangel på testkit, så er det mange smittede som ikke er fanget opp av disse tallene. Hvor stort er det reelle tallet på smittede ? Her er det mye gjetninger Det kan også være "falske positiver", og "flaske negativer". Imidlertid gir tallene fra FHI en indikasjon og trend på hva som skjer i befolkningen. Det er lovende at det er ca. like mange nye tilfeller hvert døgn, det vil si at veksten er ikke eksponentiell. Siste data fra 23. april 2020. Datasett med tall fra FHI brukt i figurene. Det er litt slark i tallene, og noe endring i registreringsmetoden.
Semilogaritmisk plot (ln - naturlige logaritmer) antall covid-19 i Norge. Kurven angir trend i relativ veksthastighet. Imidlertid kan vi se at kurven begynner å flate av, det vil veksthastigheten for nye tilfeller synker. Datasett som i figuren foran. Er det flerfasekinetikk i antall tilfeller ?
Nt er antall tilfeller ved tid t.
\(\displaystyle\text{Relativ veksthastighet}= \ln \frac{(N_{t}- N_0)}{(t - t_0)}\)
Hva skjer når smittverndemningen en dag må åpnes ?
Egentlig er det bare vaksine som nytter i forsvaret mot virus, samt forståelse av smitteveier. Imidlertid er det klundrete med den høye mutasjonsraten hos RNA-virus og virusseleksjon. Det finnes ingen vaksine mot koronavirus, selv om man siden SARS 2003 har forsøkt å utvikle noe slikt. Man kan ikke starte å vaksinere uten at en vaksine er testet, og slikt tar tid. Dumt å gjøre vondt værre. Det samme gjelder legemidler som skal interferere med virusets reproduksjonsmekanisme. I gamle dager brukte man serum fra hest som et middel mot sykdom, jfr. Hundekjører Leonhard Seppala, og serum med antidifteritoksin til Nome (1925).
Den franske bakteriologen og legen Pierre Paul Émile Roux (1853-1933) samarbeidet med Louis Pasteur. Roux hadde blant annet ansvaret for produksjonen antidifteriserum brukt i behandlingen av bakteriesykdommen difteri. Roux og Alexandre Emile Jean Yersin (1863-1943) hadde oppdaget en bakterie som kunne gi difteri, seinere kalt Corynebacterium diphteriae. Yersin har fått navn tilknyttet pestbakterien Yersinia pestis som han var med å oppdage.
Imens bruker Luren D. Reier og Kjell T. Ring (jfr. Donald) tiden til å selge remedier som "styrker immunforsvaret". Noen ganger er overreaksjon (hyperbetennelse, cytokinstorm) i immunssystemet vel så farlig som et immunsystem på middels trofast nivå.
Hvilke tall som står i teller og nevner er fundamentalt når man skal regne ut %
Fra YouTube-video basert på John PA Ioannidis sin artikkel fra 17. mars 2020: Fiasco in the making? As the coronavirus pandemic takes hold, we are making decisions without reliable data.
Ioannidis er meget anerkjent og professor ved Standforduniversitetet, USA. Mange tiltak som nå settes i verk mange steder i verden er basert på ryggmargsrefleks, gode hensikter og intensjoner, gjør det som andre land gjør, men Ionnidis peker helt i starten på pandemien hvor det meste var usikkert, på at skal man kunne beregne infeksjonsrate og fatalitetsrate (dødsrate) må man ha gode tall i teller og nevner i brøken. Imidlertid mangler man nå sikre data ot tall som kan brukes til å trekke gode konklusjoner. Ioannidis peker på viktighet av så se covid-19 relatert til den sesongmessige influensavirusepidemien, demografi (dø av eller med covid-19, eldre er mer utsatt enn yngre), sosioindusert sykdom fra isolasjon og arbeidsledighet. Ioannidis advarer mot panikk og personlige sykdomshistorier i massemediene. Er det overdødelighet sammenlignet hva som er vanlig for årstiden ? I ettertid har det vist seg at full nedstenging av samfunnet ser ut til å være den beste strategien for å hindre videre spredning av viruset. Generelt bør tall angis med et konfidensintervall som anslår usikkerheten man opererer med. Overlevelsesanalyse, gode statistiske metoder og representativt godt tallmateriale tilfeldig uttrukket er nødvendige forutsetninger. Med representative tall må de for eksempel ikke være pseudoreplikerte (romlig og tidsavhengig pseudoreplaiksjon). Slik er det ikke nå. Dessuten blir det helt feil å angi %-tall uten å anslå usikkerheten som ligger i tallestimatet. Ioannidis er også kjent for tidsskiftartikkelen "Why most published research findings are false"
Diagnostisering av sars-cov-2
Sanntids revers-transkriptase PCR (rRT-PCR)
Personell som skal utføre diagnostisering må ha fullt biosikkerhets verneutstyr (hansker, åndedrettsvern, vernebriller etc.) utført i laboratorium med UV-laminærflow sterilkabinett. Den diagnostiske metoden som blir brukt for å identifisere sars-cov-2 (2019-nCoV)-viruset er først bruk av kjemikaliekits for å ekstrahere viralt RNA fra prøven i swabs eller bomullspinner. Man trenger automatpipetter med RNase-frie og sterile pipettespisser, multikanalsmikropipetter, 96-brønners reaksjonsplater, strips med PCR-rør, mikrosentrifuger, vortekser til å blande prøveinnhold, deretter reaksjonsmiks og reaksjonsessay med forover og reverse primere, samt probe, blandet i PCR-reaksjonsrør, satt inn i PCR-termosykler med temperaturprogram etter metodebeskrive for revers transkriptase PCR (RT-PCR), som også kan være koblet til automatisert sanntids-RT-PCR. (rRT-PCR). Positiv templatkontroll, positiv kontroll med SARS-CoV. Det må alltid være med negative og positive kontroller for å unngå falske positiver. Primere inneholder kjente basesekvenser fra RNA-viruset bestående av ca. 20 nukleotider i åpen leseramme e.g. 5'- TGGG..(20 nukleotider)-3'. I instrumentet kan man følge fluorescenskurvene fra den eksponentielle delen av PCR-reaksjonen.
Miljvirologi er via metabenomikk og kvantitativ PCR å skaffe seg informasjon om spesielle virustyper og mengder ved å undersøke avløpsvann fra renseanlegg, drikkevann, badevann, husdyr, oppdrettsfisk etc.
Antistoffer i immunsystemet som respons på virus
Som respons på overflateantigener på viruset lager B-celler i immunsystemet antistoffer som sirkulerer i blodet og deltar i bekjempning i viruset sammen med cytotoksiske T-celler. En annen metode å identifiser koronasmittede er å måle om det finnes antistoffer mot sars-cov-2 i blodet. Det er flere diagnostiske metoder basert på antistoff bl.a. ELISA. Tester basert på antistoffer gir større sannsynlighet for falske positiver og falske negativer.
Tester kan vise feil
Alle tester er beheftet med usikkerhet. Den fanger ikke opp alle tilfellene, og det kan være falske positiver, positive prøver som egentlig er negative, samt falske negativer, testen viser negativ prøve, men hvor den burde ha vist positiv.
Sensitivitet angir sannsynligheten (%) for at den diagnostiske testen viser sykdom hos dem som er syke (sann positiv rate).
Spesifisitet er andelen av dem uten sykdom som viser negativ test (sann negativ rate), korrekt identifisert. Både sensitivitet og spesifisitet angir egenskapene til en diagnostisk test, og størrelsen på hver av disse må bestemmes og vurderes ved tolkningen av data fra testen.
Semantisk kan «positiv test» og «negativ test» være litt misvisende avhengig av hvem som betrakter. En positiv test er negativt for den det gjelder.
Virusgenomsekvensen hos Sars-Cov-2
Genomet består av ca. 29900 nukleotider (A, G, C og U) med 12 åpne leserammer, med gener for replikase, proteaser, S-, E-, M- og N-strukturproteiner, i 5’-3’retning. Det er 3 baser i en triplett (kodon) i den genetiske koden tilsvarende ca. 9000 tripletter.Legg merke til at den genetiske koden er felles for alt levende på Jorden, og viser det evolusjonære slektskapet og felles opprinnelse. Den samme koden blir også brukt av viruspartikler som fungerer som parasitter på de levende cellene.
Kineserne var raskt ute med å sekvensere hele RNA-genomet til 2019-nCoV, navnet det hadde i starten før det fikk navnet sars-cov-2. Sars-CoV-2 har >80 % likhet i nukleotidsekvens med sars-viruset fra år 2002.Den kjente RNA-sekvensen kan også bli benyttet som en av flere metoder i forsøk med å utvikle vaksiner. Det finnes allerede flere genetiske varianter av sars-cov-2. Koronavirus i familien Coroniviridae omfatter underfamilien Orthocoronaviriniae: med undergruppen, alfa-, beta-, gamma- delta- (α -CoV, β-Cov, γ-Cov og δ-Cov), hvor sars-cov-2 hører med i betagruppen (β-Cov). Etterhvert vil det finnes endemiske sars-cov-2, og vi må sannsynligvis lære oss å koeksistere med viruset.
Koronavirus hører med til familien Coronaviridae, orden Nidovirales. Delt inn i fire hovedgrupper α-, β-, γ-, og δ-koronavirus. Coronavirus i gruppe α- and β- kan infektere pattedyr, γ-koronavirus i fugler og δ-koronavirus kan infektere både fug log pattedyr. Sars-Cov-2 hører med i β-gruppen.
Virusgenomet koder for enzymene RNA-avhengig RNA polymerase (RNA-replikase som kopierer virus-RNA) og protease, samt strukturproteiner i kapsidet : type S-protein («spike» glykoprotein for overflateproteinpiggene 1273 aminosyrer ), E-protein (et kappeprotein, «envelope», 75 aminosyrer), M- protein (et membranprotein, 222 aminosyrer), samt N-protein (nukleokapsid deltar i pakking av RNA). S1-subenehten på S-proteinet blir brukt av virionet til å binde seg til overflatemottakermolekyler (ACE-2, angiotensinkonvertertende enzym 2) på vertscellene, og S2-subenheten fusjonerer med cellemembranen på vertscellene. Virusgenomet enkelttrådet pluss-sens RNA virker direkte som mRNA og binder seg til ribosomene i cytoplasma i vertscellene, og blir deretter translatert til et stort polyprotein som blir oppdelt i mindre deler av protease. Papainlignende protease (PL-pro, papain er en protease kjent fra planten papaya), og 3C lignende protease (3CL-pro). Proteinene blir foldet og pakket til nye vironer som gir lysis av celler, apoptose og virioner kan fortsette å spre seg til andre celler i kroppen.
Patogeneseassosiert molekylært mønster (PAMP) fra overflateproteinet på viruset binder seg til gjenkjenelsesreseptor på immunceller som deretter aktiverer det medfødte og adaptive immunsystemet via signalstoffer (cytokiner), T-celler i det cellebaserte immunsystemet og antistoffer i det humorale (væskebaserte) immunsystemet produsert av B-celler. Genomet har store likhetstrekk med koronavirus fra flaggermus (BAT-Cov) som man antar er det naturlige reservoaret til koronaviruset. Sars-Cov-2 kan infektere andre dyr som min, og muligens også hunder.
Litteratur:
Naqvi AAT et al.: Insights into SARS-CoV-2 genome, structure, evolution, pathogenesis and therapies: Structural genomics approach. Biochimica et Biophysica Acta: Molecular Basis of Disease. 1866(10) (2020) 165878
Virusvarianeter sars-Cov2
Det er en egen nomenklatur for å beskrive virusvariantene som det finnes tusenvis av, og de evolusjonære linjene av sars-Cov2. Virusvariantene plasseres i taksonomiske grupper, klad eller linjer.
Phylogenetic Assignment of Named Global Outbreak Lineages (PANGOLIN) har følgende grupper A, B, B.1, B.1.1, og B.1.177
501.V2 i linje B1.351 «Sør-Afrikavarianten» eller deltavarianten har tre mutasjoner i det reseptorbindende domene i spikerproteinet (S-proteinet) på viruset. Mutasjon N501Y(skifte fra asparagin (N) til tyrosin (Y) i posisjon 501 i aminosyrerekkefølgen i S-proteinet. Alle aminosyrer har en enbokstavkode. Mutasjon K417N (skifte fra lysin (K) til asparagin (N). Mutasjon E484K (skifte fra glutatmat (E) til lysin (K). Et skifte i aminosyre som inngår i reseptorbindende domene som binder viruset til ACE-2 reseptoren kan også medføre at antigenegenskapene endrer seg, men det behøver nødvendigvis ikke så skje.
N501Y i linje B.1.1.7«Den engelske varianten» eller alfavarianeten med skifte fra asparagin (N) til tyrosin (Y) i posisjon 501 i aminosyrerekkefølgen i S-proteinet.
E484K "sør-afrikavarianten" B1.351 med skifte fra aminosyren glutamat (E) til lysin (K) i posisjon 484 (missensmutasjon) som gjør at viruset slipper lettere unna immunsystemet.
L452R "Californiavarianten" med skifte fra leucin (L) til arginin (R) i posisjon 452.
Gammavarianten P.1 fra Brasil
Deltavarianten B.1.617.2 med opprinnelse fra India har etterhvert blitt en dominerende variant med stort smittepotensial. Finnes i flere varianter for spikerproteinet: L452R, T478K, D614G og P681R,
Her kommer det til å komme en lang rekke med varianter ettersom RNA replikase feilkopierer, og de "mest vellykkete" virusene vil selekteres og spres videre. Egentlig er det på tide å forstå at mennesket er en del av naturen, og bør opptre deretter. Noen mener vi har oss selv å takke for at vi havnet i denne coronapandemien, og at den gir et hint om at vi burde endre levesett.
Epidemiologiske SIR-modeller
For å simulere utviklingen av et virusangrep benyttes SIR-modeller . Patogener som gir sykdom er vanligis vertsspesifikke bakterier eller virus. Den enkleste type SIR-modell ser bare på tettheten per arealenhet av vertsorganismen. Antall vertsorganismer N er gitt ved
\(N= S + I + R\)
hvor S er antall suseptible (motakelige for virusangrep), I er infekterte og R er antall resistente eller restituerte individer. Patogenet sprer seg fra infekterte til suseptible individer, og blir avhengig av hvor stor andel av individene som er infektert. Resistente individer sprer ikke patogenet og virker uttynnende. Den enkleste type modell ser man bort fra imigrasjon og emigrasjon. Modellen må korrigeres for alderspyramide og aldersstruktur. Noen kan bli reinkfektert etter en resituering. Ved bruk av numerisk løsning av differensialligninger kan man modellere forskjellige typer utfall og tidsscenarier. Imidlertid, en modell er ikke sannheten, den gir kun et hint om en utviklingstrend, tidskurver for antall infekterte per tidsenhet dI/dt og antall restituerte dR/dt , men kun basert på de parameterverdiene man putter inn i modellen. Brukes feil, manglende eller unøyaktige parameterverdier vil modellen vise feil. Det er viktig at man opererer med måleenheter som gir samme måleenhet på høyre og venstre side av differnsialligningene
\(\displaystyle\frac{dS}{dt}= -\beta IS\)
\(\displaystyle\frac{dI}{dt}= \beta IS-\gamma I\)
\(\displaystyle\frac{dR}{dt}= \gamma I\)
hvor beta (β) er overføringskoeffisienten som angir hastigheten for økningen i antall infekterte individer. Uttrykket βS er en overføringsfunksjon med lineær respons, og overføringshastigheten er antall nye infekterte per tidsenhet. Her angir R både de resistente individene, men også dem som dør, siden vi opererer med konstant N. Gamma (γ) er hastigheten som individene blir resistente, og er også den inverse av varigheten av sykdommen. Prevalens (I/N) er antall syke individer dividert på antall individer i befolkningen (N).
Man er ofte interessert i å vite når sykdommen bryter ut. Det betyr at dI/dt>0
\(\displaystyle\frac{dI}{dt}= \beta IS-\gamma I >0\)
Vi dividerer på I og ser at sykdom bryter ut når tettheten av suseptible er større enn γ/β:
\(\displaystyle S= \frac{\gamma}{\beta}\)
Vaksinasjon reduserer antall S og beskytter også dem som ikke er vaksinert. Hvis man har en stor populasjon hvor N≈S er det stor mulighet for utbrudd av sykdom, bl.a. problem med store monokulterer og tette populasjoner. Hvis N≈S så blir den reproduktive raten for sykdommen (infeksjonskraften, eller reproduksjonstallet r0 , forventet antall nye infekterte:
\(\displaystyle r_0= \frac{\beta N}{\gamma}\)
Her er vist bare en SIR-modell i sin absolutt enkleste form, og det er mange typer epidemiologske SIR-modeller..
Falske positiver og ikke reproduserbare resultater krever spesiell oppmerksomhet.
Det er mulig å hente ut datasett fra Meldingssystem for smittsomme sykdommer (MSIS) ved Folkehelseinstituttet (FHI) (MSIS-statistikk).
Virus og pest i litteratur
Et virus er ikke en organisme, siden definisjonen på en organisme er at den må bestå av en eller flere celler. Etter denne definisjonen er et virus (virion, viruspartikkel) bare en parasitt avhengig av celler, og kan ikke formere seg uten en celle.
Pest har alltid vært fryktet. Før antibiotikaens og vaksinens tid var pest forårsaket av bakterier vanlig. Mot virussykdommene er det få remedier bortsett fra vaksine. Virsskremslene i vår tid har vært polio, kopper, HIV, fugleinfluensa, svineinfluensa, ebola, marburg, zika, sars, mers, og sist på listen sars-cov-2. De legemidlene som er utviklet mot virussykdommer forsøker å blokkere en eller flere enzymer som er nødvendig for mangfoldiggjøring av nukleinsyrene i virusgenomet, enzymer som deltar i syntese av kappeproteiner, og pakking av nye viruspartikler, samt prosesser som gjør at nye virus slipper ut av cellene etter mangfoldiggjøring, eventuelt hindre virus å feste seg til vertscellene. Kunsten er å finne stoffer som blokkerer enzymene som nødvendig for viruset, men som i liten grad hemmer enzymer i vertsorganismen.
Narrativet i novellesamlingen Decameronen skrevet av Giovanni Boccaccio i perioden 1348-1353 er pesten som rammer Firenze i 1348, hvor syv unge kvinner og tre menn med tjenere flytter i karantene ut av byen, hvor tiden brukes til å fortelle historier, noen er vovet erotiske. Italiensk tittel II Decameron (gr. deka - ti; hemera- dager) inneholder noveller. Boccaccio bruker ordet novella (nyhet) i innledningen.
Torill Torstad Hauger: «Det kom et skip til Bjørgvin i 1349», Gyldendal forlag 2002. Om Svartedauden, pandemi i perioden (1346-1352) og basert på sagnet om Jostedalsrypa. Pestbakterien Yersinia pestis gir pest, ørst gir først byllepest og spres deretter dom lungepest, en bakterie spredd med lopper fra svartrotter (Rattus rattus). Lopper suger blad fra pattedyr. Utryddet store deler av Europas befolkning.
Gabriel García Márquez: Kjærlighet i koleraens tid, er en bok om ungdomsforelskelsen mellom Femina og Florentina, savn, kjærlighet som aldri taper og gir seg. Også spillefilm fra 2007. Kolera skyldes kolerabakterien Vibrio cholerae.
Albert Camus: La Peste (Pesten) , om det meste som kan skje når en by blir rammet av "pesten".
Henrik Ibsens skuespill En folkefiende, hvor dr. Stockmann oppdager at byens badeanstalt "sunnhetsbad" er alt annet enn sunt, det inneholder infusorier (protozooer). Om kamp for sannheten versus økonomisk tap. " Den sterkeste mann i verden, det er han som står mest alene".
Jens Bjørneboe og skuespillet Semmelweis: et anti-autoritært skuespill, om barselfeber, og årsaker til spredning av sykdommen.
Kan virus gi atferdsendringer som bidrar til å spre viruset ?
Vi kjenner til mange spredningsveier for virus, men kanskje ikke alt, blant annet vertsskifte og hovedreservoaret for et virus. Et tilleggsaspekt og rent tankeeksperiment fra min side. Rabiesvirus gjør hunder, rev o.a. mindre sky, og mer aggressive, slik at sannsynligheten for overføring av rabiesviruset via bitt øker. Viruset kan i starten av infeksjonsperioden dempe aktiviteten til immunsystemet, og på den måte rekke å etablere seg før immunsystemet igjen blir mer aktivt.Hoste og nysing gir spredning av viruset via luft, Virus og bakterier som gir diaré gir spredning via vann og avføring, men ekskresjon og avføring gir generelt en mulig spredningsvei. Er virus med som "nissen på lasset" når kroppen forsvarer seg, eller kan virus (og bakterier) selv bidra til sin egen spredningsstrategi via spredningsformene nevnt over ? Kan viruset endre sanseapparatet vårt slik at vi får atferd som gir økt virusspredning ? Menneske er et dyr, selv om noen ønsker at det var noe annet. Vi er virveldyr (vertebrat), pattedyr og primat. Noen virus kan flytte seg mellom dyrgrupper, gi zoonoser, men spetakkelet er løs hvis lettspredde virus starter å smitte mellom mennesker, og dem er det snart 8 milliarder av på Jorden, det vil si ganske mange.
I årene som kommer vil det bli skrevet mye om "Liv og redsel i koronaen", og vi bør være mer forberedt neste gang et "virus våkner". Mange oppdaget "skjell som falt fra øyne", og gir en nyttig påminnelse om mye og mangt i vår vestlige tilværelse med materiell velstand, skaffet tilveie ved ødeleggelse av natur.
Andersen, KG et al. :The proximal origin of SARS-CoV-2. Nature medicine 2020.
Coronarapport 8. desember 2020
Dette har skjedd siden siste rapport 23. april, ca. 1 år etter det første tilfellet ble oppdaget i Wuhan i Kina. Etter en sommer med relativt liten spredning ga økt reisevirksomhet og troen på at nå er det over en ny smittetopp i hele verden.
Kumulative smttetall antall covid-19 i Norge ifølge FHI. De virkelige tall er større. Ingen tvil om at sars-cov-2 har spredningspotensial. Dag 1= 26. februar 2020.
Det vakte oppsikt da viruset også ble oppdaget i mink i Danmark, med resultat massiv nedslakting. Spriting, kohort, en- og tometersregel, karantene, karantenehotell, munnbind, smittesporer, segregering av arbeidslivet med hjemmekorontor for priviligerte grupper versus dem som må stå midt i det, ofte dårlig betalt, lønnet med applaus, permitterte, arbeidsledige, studenter som ikke fikk den fine ungdoms- og studietiden de hadde fortjent, zoome, teamse, vaksineprioritering, vaksinepass, helgenomsekvensering. Forventning om virkningen av en mRNA-vaksine er stor, «slik at vi kan ta hverdagen tilbake», og fortsette som før. Pussig. Reklame for de store vaksineprodusentene med mye kommers: mRNA-vaksiner fra Pfizer-BioNtech (NT162b2) og Moderna (mRNA-1273) med mRNA for S-proteinet innkapslet innkapset i nanopartikler bestående av lipider, virker som spikeprotein antigen. AstraZeneca (ChAdOx1 nCoV-19) basert på rekombinant sjimpanse adenovirus vektor og genet for S-proteinet (spikerglykproteinet) på utsiden av SARS-Cov-2 som en vektor, Johnson & Johnso.Sanofi-Glaxo (Janssen er også basert på adenovirus, men en menneskevariant. Sputnik 5. Smith Kline (GSK), og fornøyde aksjeeiere og storpolitikk. Tenk at en enkelttrådet pluss-sens RNA-molekyl, ca. 29.9 kB, kunne lage så mye røre i menneskeverden.
Virusvarianter, seleksjon og virusevolusjon
Det finnes varianter (stammer, subtyper, serotyper) av RNA-virus, inkludert influensavirus og coronavirus. Variantene skyldes mutasjoner i genomet, rekombinasjon i form av antigen skift og antigen drift. Variantene eller "mutantene" , kan være et resultat den slurvete kopieringen som enzymet RNA replikase (RNA-avhengig RNA-polymerase) utfører når det skal kopiere RNA-trådene i viruset for å lage nye virus. RNA-replikase leser ikke korrektur på kopieringen til forskjell fra for eksempel DNA-polymerase som kopierer DNA i DNA-replikasjon. Influensavirus type A, B og C er RNA-virus med få gener. Det vil si feil i kopiering av RNA, dessuten kan viruset skifte mellom fugl, gris og mennesker, med mulighet for rekombinasjon med andre stammer av influensavirus. Inluensavirus har overflateproteinene hemagglutinin (HA) og neuraminidase (NA), og disse kan rekombineres og stokkes, hvor H1N1 er en av variantene.
Det er naivt å tro at det ikke vil komme flere pandemier med høye dødsrater, så vi kan likeså godt starte forberedelsene nå.
Antigenetisk skift skjer hvor flere stammer eller varianter av et virus rekombinerer, stokker og reskyfler genomet, og dette kan skje raskt.
Antigen drift er hvor mutasjoner eller varianter i genomet akkumulerer over tid og gir gradvis endring av genomet.
Ofte gjelder dette gener som koder for overflateproteiner på viruset, og som viruset bruker til å feste seg til vertscellene, og som immunsystemet bruker til å produsere antistoffer og immunceller.. Retrovirus e.g. HIV som setter sitt genom inn i vertscellene kan rekombinere med andre virusvarianter og vertsgenomet.
Det skjer et rustningskappløp mellom vert og virus forklart av van Valens Rød dronning hypotese, hvor virus og vert koevolverer (koevolusjon). Selv om ikke virus er liv, så virker seleksjonspress og evolusjon.
I tillegg er RNA et meget ustatilbt molekyl sammenlignet med DNA. Variasjon i virus-RNA gjør at evolusjonen av viruset har flere varianter som det kan selekteres i, og de som er best tilpasset, det vil si de som er best tilpasset å motstå angrep fra immunforsvaret blir selektert og utvalgt. Det kan gi et mer smittsomt virus, selv om de ikke nødvendigvis gir mer alvorlig sykdom.
I pressen omtales virus som «levende» eller «dødt», det er litt misvisende siden liv ikke eksisterer i en mindre enhet enn cellen. Bedre er å omtale viruset som «aktivt virus», «inaktivt virus», eller «latent virus», sistnevnte hvor viruset har plassert genomet sitt inn i vertsorganismens genom, men hvor det under spesielle forhold kan bli aktivt, og starter å lage nye viruspartikler med hjelp fra cellenes synteseapparat som de overtar..
Coronarapport 17. april 2021
Figur viser kumulativt antall smittede registrert av FHI (det reelle tallet er større) siste dag 15. april 2021, dag 415, 106233 smittede, med start dag 1 (26. februar 2020) med 4 smittede. Kurven passerte 100000 (1·105) den 5. april 2021.
Nye begreper: «Forholdsmessighet», jfr. det juridiske forholdsmessighetsprinsippet eller proporsjonalitetsprinsippet, «rulle ut» vaksine (betyr det at den kjøres ut med biler ?), «tiltaksbyrde», og etiske aspekter ved «vaksinepass». Mens vi suser videre blir det litt for tydelig at vi har klart å utvikle et helsevesen, landbruk, bygg- og anleggsindustri, skipsverft og annen industri som er helt avhengig av lavtlønnete gjestearbeidere (egentlig slaver). Norge minner i så måte litt for mye om noen oljenasjoner på den arabiske halvøy som vi ikke liker å sammenligne oss med.
Så fant norske og tyske forskere at Astra-Zeneka vaksinen kan gi vaksineindusert blodpropp (trombose og trombocytopenia) og lavt innehold av blodplater, Den er nå satt på vent.
Koronakommisjonen kom med sin rapport, 450 sider, 14.april 2021, om hvordan regjeringen og norske myndigheter har handtert pandemien hittil. Det er interessant å se hvordan opposisjonspolitikere og andre forståsegpåere ville ha gjort det annerledes, nå som vi har fasiten på pandemien så langt. Noen vil også ha en dato for når sammfunnet kan åpnes igjen, og har lite skjønt at utviklingen av denne coronapandemien er fullstendig uforutsigbar. Mer kunnskapom biologi og forståelse av økologi og evolusjon i savnes, men de fleste har ihvertfall lært ordet mRNA, men hva det er, er en annen historie.
Fortsettelse følger.....