Så tar det fruktade polioviruset över kroppens celler

Polio är en sjukdom som kan leda till både förlamning och död. I stora delar av världen har vaccinationer medfört att sjukdomen nästan betraktats som utrotad. Under 2022 har viruset dock upptäckts i avloppsvatten i London men också i New York, där en person även drabbats av förlamning.

Det fruktade polioviruset hör till samma stora familj, enterovirus, som flera vanliga förkylningar. Det är sedan tidigare känt att enterovirus stökar runt mycket inne i infekterade celler, men man har inte vetat exakt hur. Ett hinder har varit att tekniken inte har gjort det möjligt att se så djupt in i cellerna.

Speciellt mikroskop visar virusets beteende

Men nu har forskare i Umeå för första gången lyckats ta tredimensionella bilder av hur polioviruset bildas och tar över mänskliga celler. Detta kunde göras med hjälp av ett avancerat kryoelektronmikroskop.

– Vi blev överraskade av att se hur viruset omvandlar processer i cellen som annars används för att förstöra virus till att istället producera nya virus, säger forskaren Lars-Anders Carlson.

Forskarna kunde identifiera den plats i cellen där polioviruset bildar nya viruspartiklar, genom att man såg platser med halvt hopbyggda virus. Denna ”virusfabrik” i cellen visade sig förvånande nog vara ytor i cellen som påminde om en annars normal process i cellen, nämligen autofagi.

Cellens egen skräpsortering används

Autofagi är en relativt nyupptäckt process i cellerna som ledde till ett Nobelpris 2016. Normalt sett fungerar autofagi för att bryta ned partiklar som cellen vill bli av med, till exempel viruspartiklar. Men polioviruset lyckas omprogrammera cellens försvarsmekanism mot virus till att istället producera mer virus.

Datormodell över poliovirus.

Polio

Polioviruset börjar i tarmarna men kan sedan angripa ryggmärgen. Det finns ännu ingen bot mot sjukdomen, men effektiva vaccinationskampanjer har bromsat dess framfart.  Medan polio nästan har utrotats i västvärlden har den funnits kvar i några länder i Asien, Afrika och Mellanöstern. Polioviruset överförs främst via avföring. Att poliosmitta nu åter upptäcks i avloppsvatten i höginkomstländer kan bero på att vaccinationsgraden har försämrats.

Forskarna kunde också se att viruset använder ett särskilt protein för att bygga nya partiklar. Samtidigt bryts ett annat viktigt protein, som fungerar som en broms för virusproduktion, ner.

När viruset väl har mångfaldigats i cellen ska partiklarna släppas fria för att kunna infektera nya celler. Det sker genom att skickas ut dem i små paket, vesiklar. Forskarna såg att en noggrann sortering sker. Bara dugliga virus som bär på virusets genetiska material packas ner i paketet. På det sättet blir spridningen effektivare.

Ny kunskap viktig för framtida läkemedel

Kunskapen om autofagins roll i virusbildning kan ge nya uppslag till så kallade antivirala läkemedel som skulle kunna vara ett komplement till vaccin, menar forskarna.

– Vi har goda skäl att tro att våra rön stämmer för den stora grupp av virus som poliovirus tillhör, enterovirus. Det finns inget vaccin mot flertalet enterovirus, men en antiviral som verkar på autofagi-systemet skulle kunna vara verksam mot många av dem. Dit är det dock långt kvar, säger Lars-Anders Carlson.

Projektet är ett samarbete med forskare vid National Institutes of Health i USA och Monash University i Australien.

Vetenskaplig studie:

Membrane-assisted assembly and selective secretory autophagy of enteroviruses , Nature Communications.

Kontakt:

Lars-Anders Carlsson, Institutionen för medicinsk kemi och biofysik vid Umeå universitet, lars-anders.carlson@umu.se