Sorry this part has not been translated

Sorry this part has not been translated

Sorry this part has not been translated

Sorry this part has not been translated

Sorry this part has not been translated

Erling Ólafsson á Náttúrufræðistofnun Íslands skráði um árabil maura sem fundust hérlendis. Í flestum tilfellum voru það maurar sem bárust með timbri, mat eða öðrum vörum sem nýkomnar voru frá útlöndum. En sumar tegundir, eins og húsamaur, virtust hafa sest hér að.

Ný er hafið nýtt rannsóknarverkefni sem miðar því að kortleggja nákvæmar dreifingu maura í þéttbýli hérlendis, hvaða tegundir finnast hér, í hvaða hverfum, hvenær má sjá drottningar á flugi og fleira í þeim dúr.

Verkefnið nýtist einnig til að vekja athygli fólks á landnámi tegunda hérlendis, áhrifum mannsins á vistkerfi og vistkerfi borga almennt.

Að meistaraverkefni vinnur Marco Mancini og honum til aðstoðar í sumar er Andreas Guðmundsson. Þeir hafa t.a.m. útbúið vefsíðuna maurar.hi.is þar sem finna má fróðleik um maura, myndir, myndbönd og spurningaleiki.

Til að vekja athygli á verkefninu voru einnig útbúnar síður á samfélagsmiðlum.

Twitter - MaurarÍslands

Sá hluti verkefnisins sem snýr að kynningu fyrir almenningi er styrkt af Nýsköpunarsjóði námsmanna og nýtur einnig fulltingis vinnumálastofnunar.

Leiðbeinendur Marcos í meistaraverkefninu eru Arnar Pálsson, Mariana Tamayo og James Wetterer.

Arnar Pálsson. „Hefur COVID-19 lagst harðar á karla en konur og hvað gæti skýrt það?“ Vísindavefurinn, 12. maí 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=79406.

Fyrstu tölur um dauðsföll vegna veirunnar sem veldur COVID-19 bentu til þess að karlar væru í meiri hættu á að fá alvarlegan sjúkdóm en konur. Þetta virðist vera rétt, en ekki er vitað hvað veldur þessum mun á áhættu og hvort það er aðeins kynið sem hefur þar áhrif. Veiran sem veldur COVID-19 hefur breiðist mjög hratt út, gjarnan með mjög alvarlegum afleiðingum. Fólk er samt í mismikilli hættu á að veikjast illa og virðist sem margir þættir skipti þar máli. Undirliggjandi sjúkdómar, margir og misjafnir, virðast auka hættu á alvarlegri einkennum og dauða. Aldur er annar þáttur sem skiptir miklu máli en svo virðist sem dánartíðni sýktra aukist með aldri. Í nýlegri breskri rannsókn var lagt mat á áhættuaukninguna.^[1] Rannsóknin kallast OpenSAFELY og í henni voru gögn um heilsu, aldur og fleira fyrir um 17 milljónir Englendinga greind í gegnum dulkóðaðar sjúkraskrár og síðan samþætt við lista um andlát af völdum COVID-19-veirunnar.^[2] Matið byggir á dánartíðni á tímabilinu 1. febrúar 2020 til 25. apríl 2020. Miðað við aldurshópinn 50-60 ára var aukning á áhættu andláts meðal 60-70 ára áætluð tvöföld, hjá 70-80 ára var hún 4,8-föld og um 12,6-föld hjá fólki eldra en áttrætt. Þeir sem voru yngri en 50 ára voru síðan í minni áhættu. Einnig var lagt mat á hættu á andláti út frá kyni. Niðurstöðurnar meta hættuna á andláti sýktra karlmanna tvöfalda umfram konur (tafla 1). Margar aðrar rannsóknir og greiningar hafa gefið svipað mynstur í mismunandi löndum, þó matið á áhættuaukningunni sé mismunandi.

Tafla 1. Upplýsingar um fjölda og dánartíðni Englendinga vegna COVID-19 úr handriti OpenSAFELY-rannsóknarhópsins (sjá heimildaskrá). Dálkarnir tiltaka fjölda einstaklinga í hverjum hópi (á vissu aldursbili eða kyni), og fjölda þeirra sem létust á tímabilinu. Heildarfjöldi í hvorum hópi er gefinn neðst.Þá liggur beinast við að spyrja hvað geti skýrt þennan mun? Svarið er enn á huldu. Mögulega er munurinn vegna ytri aðstæðna, umhverfis í sinni víðustu mynd, eða innri þátta, það er erfða og lífeðlisfræði. Eins gæti verið um samspil umhverfis og erfða að ræða.

Margar tilgátur um mun á áhrifum veirunnar eftir kynjum snúast um ónæmiskerfið.

Vera má að kynjamunurinn skýrist af félagslegum, menningarlegum eða atferlislegum þáttum að hluta. Margar mismunandi tilgátur hafa verið settar fram. Hittast karlar oftar utan heimilis? Eru þeir með viðkvæmari öndunarfæri vegna vinnuumhverfis eða lifnaðarhátta? Þvo þeir sér sjaldnar um hendur og sýkjast því af stærri skammti af veirunni? Reykja karlmenn aðeins meira en konur og einnig oftar? Eðli málsins samkvæmt er mjög erfitt að meta þessa þætti, eins og umhverfisþætti almennt. Stóra áskorunin er að þættirnir skipta hundruðum og jafnvel þúsundum og mælingar á þeim eru mikilli óvissu háðar. Lífeðlisfræðilega eru konur og karlar þó ólík um marga þætti.^[3] Margt er á huldu varðandi það hvernig veiran dregur fólk til dauða, það gæti tengst líffræði lungna, öndunarfæra og ónæmiskerfis. Flestir sérfræðingar telja að það síðastnefnda skipti mestu máli. Ein tilgáta er að ofvirkni í vissum hlutum ónæmiskerfisins geti stuðlað að bólgusvörun og líffærabilun. Margar tilgátur um mun á áhrifum veirunnar eftir kynjum snúast einmitt um ónæmiskerfið. Ein er sú að mismunur í sterabúskap karla og kvenna geti haft ólík áhrif á ónæmiskerfið. Önnur tilgáta er að vegna þess að X-litningar bera gen sem tengjast ónæmiskerfinu séu konur betur varðar með sín tvö eintök af þeim litningi. Því til stuðnings er sú staðreynd að genin fyrir ónæmisviðtakana TLR7 og TLR8 eru á X-litningi karla. Þessir viðtakar binda einþátta RNA úr veirum og ræsa ónæmiskerfið. Erfðaefni veirunnar sem veldur COVID-19 er einmitt á því formi.^[4]

Þriðja tilgátan er sú að virkni ónæmiskerfisins sé mismunandi milli kynja. Þessi tilgáta er studd nokkrum rannsóknum sem sýna meðal annars kynjamun í svörun karla og kvenna við inflúensuveirunni, og mun í svörun kynja við bólusetningum. Ónæmiskerfi hryggdýra er oft skipt í meðfædda eða ósértæka ónæmiskerfið (e. innate) og áunna eða sértæka ónæmiskerfið (e. adaptive). Ein rannsókn á tjáningu gena í frumum ónæmiskerfisins hjá heilbrigðu fólki á aldrinum 22 til 95 ára greindi mun á kynjum og benda niðurstöðurnar til þess að meðfædda kerfið sé virkara hjá körlum eftir 65 ára aldur, en sértæka ónæmiskerfið veikara. Þetta birtist þannig að gen sem tengjast bólgusvörun voru meira tjáð í körlum eftir þennan aldur, og á móti var fækkun vissra frumugerða í sértæka ónæmiskerfinu. Nákvæmlega hvaða áhrif þetta hefur á ónæmiskerfið í heild sinni er óvíst. Sabra Klein, prófessor á John Hopkins-sjúkrahúsinu sagði í viðtali við The Guardian um karla: „meðfædda ónæmiskerfi þeirra getur e.t.v. ekki brugðist rétt við þegar það mætir veirunni“.^[5] Það á eftir að koma í ljós hvort að þessir þættir eða einhverjir aðrir skipti máli fyrir mun á dánartíðni milli kynja. Samantekt

• Dánartíðni vegna COVID-19 er mismunandi eftir aldri og kyni.
• Áhrif aldurs eru mun sterkari en áhrif kyns.
• Óvíst er hvort munurinn sé eingöngu vegna kyns eða einnig annarra þátta.
• Margar tilgátur eru um hvað veldur kynjamun, en svör vantar.

Tilvísanir:

1. ^ Niðurstöðurnar eru í yfirlestri hjá sérfræðingum sem þýðir að taka ber þeim með fyrirvara.
2. ^ Svokallaðan CPNS-lista: COVID-19 Patient Notification System.
3. ^ Hér átt við að meðaltali. Þótt munur sé á mörgum eiginleikum karla og kvenna þýðir það ekki að annað kynið sé betra eða æðra en hitt. Meðaltalsmunur á hópum þýðir heldur ekki að allir í einum hópnum séu með lægra gildi en allir í hinum hópnum. Auðvelt er að sjá þetta þegar hugsað er um hæð mannfólks. Konur eru að meðaltali lægri en karlar, en töluverður fjöldi kvenna er hærri en margir karlar.
4. ^ Vísindavefurinn: Stökkbreytist veiran sem veldur COVID-19 hraðar en aðrar RNA-veirur? (Sótt 11.05.2020).
5. ^ “Their immune system may not initiate an appropriate response when it initially sees the virus”.

Heimildir:

• Williamson, E. o.fl. (2020, 7. maí). OpenSAFELY: factors associated with COVID-19-related hospital death in the linked electronic health records of 17 million adult NHS patients. MedRxiv. (Sótt 11.5.2020).
• Devlin, Hannah. (2020, 16. apríl). Men are much more likely to die from coronavirus - but why? The Guardian. (Sótt 11.5.2020).
• Márquez E.J. og fl. (2020). Sexual-dimorphism in human immune system aging. Nature Communications. 11(1):751. (Sótt 11.05.2020).
• Morgan R. og Klein S. L. (2019). The intersection of sex and gender in the treatment of influenza. Current Opinion in Virology, 35:35-41. (Sótt 11.5.2020).

Myndir:

• People Couple The Masks. (Sótt 11.05.2020).
• UCSC Genome Browser Home. (Sótt 11.05.2020).

Höfundur þakkar Jóhönnu Jakobsdóttur, líftölfræðingi hjá Miðstöð í lýðheilsuvísindum og Jóni Magnúsi Jóhannessyni, deildarlækni á Landspítalanum, fyrir yfirlestur og gagnlegar athugasemdir.

Arnar Pálsson. „Ef ég mynda ónæmi fyrir einni útgáfu af COVID-19 hef ég þá nokkuð vörn fyrir öllum stökkbreyttu útgáfunum?“ Vísindavefurinn, 30. apríl 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=79322.

Upprunaleg spurning Bjarna var í löngu máli:

Er hjarðónæmi eða bólusetning óraunhæf vörn vegna fjölda stökkbreytinga? Ef sá sem myndar ónæmi fyrir einni útgáfu af veirunni sem veldur COVID-19 vantar þá ekki enn vörn fyrir 569 stökkbreyttum útgáfum? Miðað við að Íslensk erfðagreining hefur hingað til samkvæmt Kára skilgreint 570 stökkbreytt afbrigði af SARS-CoV-2? Þá vísa ég líka til þess sem segir í öðru svari á Vísindavefnum: "Mikilvægt er þó að taka fram að ónæmisminni sem myndast vegna einnar gerðar kórónuveiru mun ekki verja okkur gegn sýkingu annarrar gerðar kórónuveiru." Sjá svar við spurningunni: Er hægt að smitast tvisvar af COVID-19?.

Stutta svarið við spurningunni er einfaldlega þetta: Ólíklegt er að stökkbreytingar sem þegar hafa orðið á veirunni sem veldur COVID-19 valdi því að ónæmiskerfi þeirra sem hafa smitast muni ekki eftir veirunni. Vísindamenn telja að slík þróun veirunnar taki ár.

Hvað er stökkbreyting?

Orðið stökkbreyting hefur mismunandi merkingu í almennu máli og erfðafræði. Í erfðafræði er hugtakið notað um alls konar erfðafrávik, frá mjög smávægilegum til þeirra sem valda breytingum á svipgerð. Í almennu máli táknar stökkbreyting veigamiklar breytingar á eiginleikum einstaklinga, samanber hugmyndir um X-mennin. Því er eðlilegt að fólk hafi áhyggjur þegar talað er um 40 eða 570 nýjar stökkbreytingar í veirunni sem veldur COVID-19. Góðu fréttirnar eru hins vegar þær að stökkbreytingar eru fæstar slæmar. Mikill meirihluti stökkbreytinga sem finnast í fólki hafa til dæmis engin áhrif á hæfni einstaklinga. Að sama skapi fær hver einstaklingur milli 40 og 120 nýjar einsbasa breytingar frá foreldrum sínum. Engu að síður eru nær öll börn mjög lík foreldrum sínum, enda hafa fæstar þessara breytinga veruleg áhrif á útlit eða svipfar.^[1] En hvað með þessar stökkbreytingar í veirunni sem veldur COVID-19? Kveikjan að spurningunni er nýleg frétt um að 570 breytingar hefðu fundist í veirunum sem hefðu verið raðgreindar úr fólki á Íslandi.^[2] Á heimsvísu hafa rúmlega þrjár milljónir manna greinst smitaðir og 12.000 veiruerfðamengi verið raðgreind.^[3] Fjöldi stökkbreytinga sem orðið hafa í veirunni frá því að faraldurinn hófst er því umtalsverður. Ástæðan er sú að í hvert skipti sem veiran SARS-CoV-2 fjölgar sér og smitast frá einum einum einstaklingi til annars, verða breytingar á erfðefni hennar.

Stökkbreytingar hafa áhrif á hæfni

Hægt er að líta á stökkbreytingar í erfðaefni á tvo vegu. Í fyrsta lagi með því að meta áhrif stökkbreytinganna á hæfni lífverunnar. Í öðru lagi má skoða hvar stökkbreytingin verður í erfðaefninu, og hvaða afleiðingar hún hefur fyrir virkni gensins eða eiginleika lífverunnar. Áhrif stökkbreytinga á hæfni^[4] falla í þrjá flokka:

1. Neikvæðar breytingar, það er stökkbreytingar sem geta dregið úr hæfni lífveru, með því að skerða fjölgunargetu eða lífslíkur.
2. Jákvæðar, það er geta aukið hæfni lífveru, með því að breyta virkni henni þannig að lífslíkur aukast eða fjölgunargeta eykst.
3. Hlutlausar stökkbreytingar, það er hafa engin áhrif á hæfni lífveru.

Þær breytingar sem finnast í stofnum lífvera eru flestar af gerð 3, en jákvæðar breytingar eru sjaldgæfar. Litlar líkur verða raunverulegar ef teningnum er kastað nógu oft. Eins og áður hefur verið fjallað um á Vísindavefnum, eykst hættan á að jákvæð breyting verði í erfðaefni veirunnar með auknum fjölda smita.^[5] Ef aðeins 1.000 manns smitast þýðir það 1.000 möguleika fyrir stökkbreytingar með jákvæð áhrif á hæfni veirunnar. Ef fimmtíu milljónir manna smitast aukast líkurnar á breytingum sem eru veirunni í hag. Hver veirukynslóð skiptir máli og því er gríðarlega mikilvægt að koma hömlum á útbreiðslu veirunnar.

Áhrif stökkbreytinga á prótín og virkni

Hægt er að spá fyrir um hvort stökkbreytingar séu jákvæðar, neikvæðar eða hlutlausar með því að skoða áhrif þeirra á gen lífvera. Slíkar spár eru háðar óvissu, en gera okkur samt kleift að meta hvort tiltekin stökkbreyting geti haft áhrif á virkni gena og þar með hæfni. Í tilfelli veirunnar sem veldur COVID-19 getum við athugað hvar stökkbreytingar lenda í erfðamengi veirunnar og hvort genin raskist eða verði ekki fyrir áhrifum. Erfðamengi veirunnar er að meðaltali 29903 basapör, og það skráir nær allt fyrir prótínum. Talið er að það skrái fyrir 29 ólíkum prótínum, hlutverk sumra er þekkt en annarra ekki.^[6] Stökkbreytingar í erfðefni veirunnar geta annað hvort valdið breytingu á röð prótína eða ekki. Stórt hlutfall stökkbreytinga sem fundist hafa í veirunni breyta ekki byggingu prótína veirunnar. Þetta eru svokallaðar þöglar breytingar. Líklegast er að nær allar séu þróunarfræðilega hlutlausar. Þær munu ekki gera veirunni kleift að sleppa frá ónæmiskerfinu.^[7] Mótefni sem ónæmiskerfið framleiðir óvirkjar veirur og sýkingar á marga vegu. Þau bindast sýklum og stýra drápi á sýktum frumum.^[8] Bútar eða hlutar prótína veirunnar mynda svokallaða mótefnavísa (e. epitope), sem ónæmiskerfið skynjar. Mótefni gegn veirunni SARS-CoV-2 gætu til dæmis bundist ytra byrði agnarinnar og þannig heft framvindu sýkingar. Ónæmisfrumur einstaklings muna eftir eldri sýklum og geta svarað seinna smiti hratt og afgerandi. Það er lykillinn í bóluefnum, að kenna ónæmiskerfinu að þekkja sýkla af ákveðnum gerðum.

Einföld skýringarmynd af veirunni SARS-CoV-2. Bindiprótínin eru á ytra byrði veirunnar. Þau tengjast viðtökum hýsilfrumunnar og þannig kemst veiran inn í hana.

Víkjum aftur að veirunni. Skipti á amínósýrum í öllum 29 prótínum veirunnar geta mögulega gert henni kleift að víkja sér undan minni ónæmiskerfisins. En ekki eru öll prótín jöfn. Líklegra er að breytingar á tilteknum prótínum veirunnar auðveldi henni að sleppa undan ónæmiskerfinu. Sennilega er svokallað bindiprótín mikilvægast í þessu samhengi. Það stendur út úr yfirborði veiruagna og stuðlar að innlimun þeirra í frumur. Eins og fjallað verður um síðar, er einnig mögulegt að önnur prótín veirunnar veki mótefnasvar. Mikilvægi bindiprótínsins er stutt rannsóknum á þróun erfðamengja annarrar kórónuveira. Greining á erfðamengjum og sögu smita OC43-veirunnar í heilan áratug sýndi til dæmis að bindiprótínið þróast hraðast. Þar urðu flestar breytingar á byggingu prótínanna. Ástæðan er sú að breytingar á amínósýruröð veiruprótíns geta valdið því að ónæmiskerfi einstaklings þekki veiruna ekki aftur. Líklega þarf margar slíkar stökkbreytingar til að sleppa frá minni ónæmiskerfisins (það er að segja ein stökkbreyting dugir ekki til).

Þróunarsaga og mynstur basaskipta í erfðamengi OC43-veirunnar. Efri hlutinn sýnir þróunarsögu heilraðgreindra veira frá 1976 til 2019. Hver punktur táknar greint sýni og þau eru tengd í tölfræðilega metið ættartré. Neðri hlutinn sýnir byggingu litnings veirunnar, súlurnar tákna basabreytingar. Því hærri sem súlan er, því fleiri breytingar hafa orðið eða meiri munur á tíðni gerða yfir tímabilið. Bláleitur kassi er utan um genið sem skráir fyrir bindiprótíninu sem er sérstaklega breytilegt. Myndina gerði Emma Hodcroft eftir gögnum frá Ren o.fl. 2015.

Hröð þróun bindiprótínsins er því merki um að það hafi þróast frá ónæmiskerfinu. Þannig að einstaklingar sem smituðust af eldri gerðum þeirrar veiru, búi ekki lengur yfir ónæmi. Þetta er raunverulegur möguleiki sem virðist eiga sér stað hjá öðrum kórónuveirum sem sýkja menn og því líklegt að svipuð gerist hjá þessari nýju veiru. Benda þarf á tvö atriði til viðbótar. Þróun OC43-veirunnar sýnir að fleiri svæði í erfðamengi veirunnar hafa þróast hratt. Það gæti líka tengst flótta hennar undan ónæmiskerfum okkar. Einnig skiptir máli að þróun OC43-veirunnar varð yfir margra ára eða áratuga langt tímabil. Það bendir til að þróun kórónuveira frá ónæmisminni taki umtalsverðan tíma. Það er að minnsta kosti ályktun Trevors Bedford, sérfræðings í þróun og stofnerfðafæði veira við háskólann í Washington. Rannsóknarhópur hans hefur kortlagt smit og dreifingu veirunnar á heimsvísu í einstöku verkefni sem nefnist Nextstrain. Trevor lýsti því nýlega yfir á Twitter.com „að það tæki veiruna líklega nokkur ár að stökkbreytast nægilega mikið til að gera bólusetningu gagnslausa.“^[9] Í sama streng tekur Nick Loman, prófessor og sérfræðingur í erfðamengjafræði og lífupplýsingafræði örvera við háskólann í Birmingham. Í viðtali við Financial Times ályktaði hann að „við getum sannarlega búist við að einhverjar stökkbreytingar breyti eiginleikum veirunnar, en að ekki séu vísbendingar um að þetta hafi þegar gerst“.^[10] Með öðrum orðum, ólíklegt er að stökkbreytingar sem þegar hafi orðið á veirunni til þessa (til dæmis þessar 570 sem fundist hafa hérlendis) valdi það miklum breytingum á veirunni, að hún sleppi frá ónæmikerfi þeirra sem lifað hafa sýkinguna af.

Samantekt

• Stökkbreytingar valda ekki byltingu á eiginleikum lífvera.
• Stökkbreytingar sem auka hæfni veirunnar eru ólíklegar en geta orðið ef faraldurinn geisar nægilega lengi.
• Ónæmiskerfið man eftir sýkingum kórónuveira og verndar fólk fyrir seinna smiti (þetta á líklega einnig við um veiruna sem veldur COVID-19).
• Veirur geta þróast þannig að ónæmiskerfin beri ekki kennsl á þær lengur.
• Búist er við að slík þróun veirunnar sem veldur COVID-19 taki ár.

Tilvísanir:

1. ^ Nýjar stökkbreytingar eru alltaf arfblendnar og ef þær eru víkjandi hafa þær engin áhrif á svipfar. En ef alvarlegar breytingar lenda á arfhreinu formi eða parast við aðra alvarlega breytingu í saman geni, þá er voðinn vís.
2. ^ RÚV. (2020, 17. apríl). Hættulegt að nálgast þessa veiru eins og hverja aðra. (Sótt 28.04.2020).
3. ^ GISAID - Initiative. (Sótt 27.04.2020).
4. ^ Hér er átt við þróunarfræðileg hæfni, sjá nánar: Arnar Pálsson. (2020, 26. mars). Getur kórónuveiran sem veldur COVID-19 stökkbreyst og orðið hættulegri? Vísindavefurinn. (Sótt 28.04.2020).
5. ^ Jón Magnús Jóhannesson. (2020, 20. mars). Er hægt að smitast tvisvar af COVID-19? Vísindavefurinn. (Sótt 28.04.2020).
6. ^ Jonathan Corum og Carl Zimmer. (2020, 3. apríl). Bad News Wrapped in Protein: Inside the Coronavirus Genome. The New York Times.(Sótt 28.04.2020).
7. ^ Arnar Pálsson. (2020, 14. apríl). Vísindavefurinn: Eru til tvö eða fleiri afbrigði af kórónuveirunni sem veldur COVID-19? Vísindavefurinn. (Sótt 28.04.2020).
8. ^ Sjá svar við spurningunni: Hvernig vinnur ónæmiskerfið? Er hægt að verða ónæmur fyrir kvefi?. (Sótt 28.04.2020).
9. ^ Sjá: Trevor Bedford on Twitter: "A thread on #SARSCoV2 mutations and what they might mean for the #COVID19 vaccination and immunity, in which I predict it will take the virus a few years to mutate enough to significantly hinder a vaccine. 1/12". (Sótt 28.04.2020).
10. ^ Nick Loman, „We could certainly have mutations that change the character of the virus,“ he added, „though we have not yet seen this happening“. Clive Cookson og Ian Bott. (2020, 21. apríl). Mutations map holds the key to bringing coronavirus under control. Financial Times. (Sótt 28.04.2020).

Heimild:

• Ren, L., Zhang, Y., Li, J. o.fl. (2015) Genetic drift of human coronavirus OC43 spike gene during adaptive evolution. Scientific Reports. 5, 11451 (Sótt 28.04.2020).

Myndir:

• 3D medical animation still shot showing coronavirus structure - Scientific Animations. (Sótt 31.03.2020).
• Trevor Bedford on Twitter: "A thread on #SARSCoV2 mutations and what they might mean for the #COVID19 vaccination and immunity, in which I predict it will take the virus a few years to mutate enough to significantly hinder a vaccine. 1/12". (Sótt 29.04.2020).

Arnar Pálsson, Jón Magnús Jóhannesson og Jón Gunnar Þorsteinsson. „Hvað eru til margar kórónuveirur sem sýkja menn og dugar ónæmi gegn einni þeirra fyrir hinum?“ Vísindavefurinn, 30. apríl 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=79323.

Kórónuveirur eru fjölskylda veira sem nefnast á ensku 'coronaviruses'. Heitið er dregið af því að yfirborðsprótín veiranna minna á kórónu eða sólkrónu, sem er ysti hjúpur sólarinnar. Fyrsta kórónuveiran greindist árið 1937. Hún veldur berkjubólgu í fuglum en sýkir ekki menn. COVID-19 orsakast af kórónuveirunni SARS-CoV-2. Fjölskylda kórónuveira inniheldur sjö veirur sem sýkja menn. Auk veirunnar sem veldur COVID-19 tilheyra fjórar „kvefkórónuveirur“ fjölskyldunni og síðan tvær sem valda alvarlegum sjúkdómi í mönnum: SARS-kórónuveira (e. severe acute respiratory syndrome, SARS-CoV) og MERS-kórónuveira (e. Middle-East respiratory syndrome, MERS-CoV).

Kórónuveirur sem sýkja menn voru fyrst greindar um miðjan sjöunda áratug 20. aldar. Hér sést rafeindasmásjármynd af kórónuveirum sem nefnast 229E.

SARS kom fyrst fram árið 2002 og olli faraldri á árunum 2003-2004, með samtals 8.422 tilfellum í 26 löndum og 774 dauðsföllum. MERS greindist fyrst árið 2012 í Sádi-Arabíu og hefur frá þeim tíma valdið mörgum litlum faröldrum og stökum tilfellum, með yfir 2.500 greind tilfelli og yfir 850 dauðsföllum. „Kvefkórónuveirurnar“ fjórar greindust fyrst um miðjan sjöunda áratug 20. aldar og eru eftirfarandi::

• 229E (alfa-kórónuveira)
• NL63 (alfa-kórónuveira)
• OC43 (beta-kórónuveira)
• HKU1 (beta-kórónuveira)

Staðhæfingin sem spyrjandi vísar til, í upprunalegu spurningunni um að „að ónæmisminni sem myndast vegna einnar gerðar kórónuveiru mun ekki verja okkur gegn sýkingu annarrar gerðar kórónuveiru“, á við þessar fjórar ólíku gerðir.^[1] Erfðaefni þessara fjögurra gerða „kvefkórónuveira“ er mjög ólíkt erfðaefni SARS-CoV-2. Þær eru í raun jafn ólíkar og mismunandi tegundir dýra. Þó að ónæmiskerfi okkar hafi ráðið niðurlögum einnar gerðar af þeim, veitir það líklega enga vörn ef við sýkjumst af öðrum gerðum kórónuveira. Þegar SARS-CoV-2 greindist sem orsakavaldur COVID-19 var strax farið að greina skyldleika veirunnar við aðrar veirur. Þá kom í ljós að af veirum sem sýkja menn er hún skyldust SARS-CoV en sú allra skyldasta er kórónuveira sem fannst fyrir nokkrum árum í vissri tegund leðurblaka. Þá vaknar eðlilega spurningin um hvort ónæmi gegn SARS veiti einhverja vörn gegn COVID-19. Það væri svokallað krossónæmi. Sumir sýklar eru það líkir í vissum þáttum að ónæmi sem myndast vegna eins myndar einhvers konar ónæmi gegn hinum. Margt er óunnið í rannsóknum á þessu en það sem hingað til hefur verið gert, bendir til þess að eitthvað krossónæmi, þó takmarkað, geti átt sér stað milli SARS og COVID-19. Ekki er talið líklegt, hins vegar, að krossónæmi sé til staðar fyrir MERS, enda er munurinn á MERS-CoV og SARS-CoV-2 talsverður.

Ef sterkt krossónæmi myndaðist milli SARS og COVID-19 mundi aðeins lítill hópur einstaklinga njóta góðs af því. Ekki er talið líklegt að krossónæmi sé til staðar fyrir MERS, enda er munurinn á MERS-CoV og SARS-CoV-2 talsverður. Myndin er lituð rafeindasmásjármynd af MERS-CoV.

Hafa ber í huga að meira að segja ef sterkt krossónæmi myndaðist milli SARS og COVID-19 mundi aðeins lítill hópur einstaklinga njóta góðs af því - engin tilfelli SARS hafa greinst frá 2004, svo fjöldi ónæmra hleypur á nokkur þúsund. Þannig mundi þetta ekki hafa marktæk áhrif á dreifingu eða birtingarmynd COVID-19. Tilvísun:

1. ^ Vísindavefurinn: Er hægt að smitast tvisvar af COVID-19? (Sótt 28.04.2020).

Heimildir:

• CDC. Coronavirus | Human Coronavirus Types. (Sótt 28.04.2020).
• Murphy, Frederick A. (2020). The Foundations of Virology, 2. útgáfa, American Society for Virology. Aðgengileg hér: International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV). (Sótt 12.03.2020).
• Ou, X. o.fl. (2020). Characterization of spike glycoprotein of SARS-CoV-2 on virus entry and its immune cross-reactivity with SARS-CoV. Nature communications, 11(1), 1620. (Sótt 29.04.2020).
• WHO. Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS). (Sótt 29.04.2020).
• WHO. Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV). (Sótt 29.04.2020).

Myndir:

• Murphy, Frederick A. (2020). The Foundations of Virology, 2. útgáfa, American Society for Virology, bls. 370.
• MERS-CoV | Colorized transmission electron micrograph of the… | Flickr. (Sótt 29.04.2020).

Upprunaleg spurning Bjarna var í löngu máli og hér er hluta hennar svarað:

Er hjarðónæmi eða bólusetning óraunhæf vörn vegna fjölda stökkbreytinga? Ef sá sem myndar ónæmi fyrir einni útgáfu af veirunni sem veldur COVID-19 vantar þá ekki enn vörn fyrir 569 stökkbreyttum útgáfum? Miðað við að Íslensk erfðagreining hefur hingað til samkvæmt Kára skilgreint 570 stökkbreytt afbrigði af SARS-CoV-2? Þá vísa ég líka til þess sem segir í öðru svari á Vísindavefnum: "Mikilvægt er þó að taka fram að ónæmisminni sem myndast vegna einnar gerðar kórónuveiru mun ekki verja okkur gegn sýkingu annarrar gerðar kórónuveiru." Sjá svar við spurningunni: Er hægt að smitast tvisvar af COVID-19?.

Arnar Pálsson. „Eru virkilega til hættuleg afbrigði veirunnar sem veldur COVID-19?“ Vísindavefurinn, 15. apríl 2020. Sótt 15. apríl 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=79179.

Afbrigði veira eru skilgreind út frá mismun í erfðaefni þeirra.^[1] Veirur fjölga sér kynlaust og stökkbreytingar sem verða í erfðaefni þeirra geta haft áhrif á hæfni þeirra í lífsbaráttunni. Þrátt fyrir dramatískt nafn eru stökkbreytingar aðeins frávik í erfðaefni sem geta haft jákvæð, neikvæð eða engin áhrif á hæfni lífvera.^[2] Neikvæðar breytingar eru kallaðar svo því þær draga úr hæfni lífvera til að fjölga sér eða minnka lífslíkur. Töluverður hluti nýrra stökkbreytinga eru neikvæðar, en þær eru yfirleitt sjaldgæfar í stofnum, sérstaklega þeim sem fjölga sér kynlaust eins og á við um veirur. Mun sjaldgæfari eru jákvæðar breytingar, sem auka hæfni á einhvern hátt. Algengasta form erfðabreytileika eru hlutlausar breytingar, sem hafa engin áhrif á hæfni lífvera. Ólíklegt er að stökkbreytingar í erfðamengi veirunnar SARS-CoV-2 valdi illvígari sjúkdómi. Mest af breytileika sem finnst milli ólíkra veira sem valda COVID-19 er því hlutlaus. Afbrigði veiranna sem valda COVID-19 eru talin vera jafngild af sérfræðingum, það er að segja þau valda áþekkum sjúkdómi með svipaðri dánartíðni. Erfðabreytileiki milli veiranna gerir okkur hins vegar kleift að rekja ættir smitanna (mynd 1).

Mynd 1. Stökkbreytingar á erfðaefni veiru sem berst milli einstaklinga má nota til að rekja smitið. Ættartré veiranna endurspeglar smitsöguna. Myndin sýnir einfaldað tilfelli. Sýndir eru litningar 5 gerða af veiru sem eru ólíkir vegna 7 stökkbreytinga (litaðar línur). Þessir litningar mynda fimm ólíkar setraðir (e. haplotypes) sem einnig má kalla afbrigði. Sumar stökkbreytingar eru eldri (og finnast í tveimur eða fleiri gerðum), en aðrar yngri og finnast bara í einni gerð.

Engu að síður hafa fjölmiðlar upp á síðkastið fjallað um breytileikann í veirunni og slegið upp æsilegum fyrirsögnum. Snemma í mars birtist til að mynda frétt hérlendis með fyrirsögninni „Kórónuveiran hefur stökkbreyst“. Kjarninn í þeim skrifum var að til væru mismunandi afbrigði veirunnar og eitt afbrigði væri hættulegra en hin. Önnur frétt birtist í USA TODAY þann 31. mars undir fyrirsögninni: „8 strains of the coronavirus are circling the globe. Here's what clues they're giving scientists“ ( „8 afbrigði kórónuveirunnar eru á ferli um jörðina. Þetta hafa vísindamenn lært af þeim.”) Báðar fréttirnar byggja á rangtúlkunum. Byrjum á þeirri fyrri sem var byggð á meingallaðri rannsókn. Minnumst þess að afbrigði veirunnar eru flokkuð út frá erfðabreytileika, sem er aðallega hlutlaus. Vegna sögu sýkinga verða sum afbrigði algengari á vissum landssvæðum en önnur afbrigði annars staðar. Greining lífupplýsingafræðingsins Trevor Bedford og félaga á smitinu í Washington-fylki í Bandaríkjunum er dæmi um þetta. Flest smitin í fylkinu bárust snemma frá Wuhan og voru flest af einni gerð (afbrigði) veirunnar.

Mynd 2. Ættartré kórónuveira sem valda COVID-19 út frá raðgreindum erfðamengjum veirunnar á tímaskala faraldursins (x-ás). Rauðir punktar eru 346 erfðamengi veira sem greindust úr einstaklingum í Washington-fylki í Bandaríkjunum. Hópun rauðra tilfella um miðbik myndar sýnir smit sem barst frá Kína um 15. janúar og fjölda einstaklinga sem sýktust í kjölfarið. Örvar tilgreina smit sem barst síðar til svæðisins og olli smiti í smærri hópum. Myndin sýnir að saga faraldursins veldur því að viss afbrigði verða algengari á ákveðnum landsvæðum en önnur fátíðari.

Sumir hafa haldið því fram að afbrigðin séu á einhvern hátt mismunandi. Fjölþættar ástæður eru fyrir því en mestu skiptir að mat á dánartíðni vegna veirunnar getur verið mismunandi eftir svæðum vegna margra þátta. Má þar nefna mun á greiningarátaki, ólík heilbrigðiskerfi, mun á aldurssamsetningu landa eða svæða og sögulegra tilviljana. Í fyrsta lagi er dánartíðni hlutfall þeirra sem deyja vegna sýkingar og þeirra sem eru greindir með sjúkdóminn. Ef einungis þeir sem deyja úr sjúkdómnum (eða fá alvarleg einkenni) eru prófaðir og svo greindir virkar dánartíðnin há. En ef mjög margir eru prófaðir, líka fólk með væg einkenni eða einkennalaust, þá verður dánartíðni metin lægri. Fyrir veiruna sem veldur COVID-19 spanna gildin frá 0,02 (2 af hverjum 1000 í Suður-Kóreu) til 4 (4 af hverjum 100 í Kína). Mynd 2. sýnir að saga faraldursins veldur því að viss afbrigði verða algengari á ákveðnum landsvæðum en önnur fátíðari. Það virðist því vera samband á milli afbrigða veirunnar og dánartíðni en það er ekki raunverulegt. Fylgni milli þátta er ekki sönnun fyrir orsakasambandi. Í annan stað eru spítalar og heilbrigðiskerfi mismunandi eftir svæðum og það hefur áhrif á mat á dánartíðni. Það getur einnig búið til falska tengingu milli afbrigða og alvarleika sjúkdómsins. Í þriðja lagi er aldurssamsetning mismunandi eftir löndum og landsvæðum. Yngra fólk býr eða safnast saman á vissum stöðum á meðan eldri borgarar eru algengari á öðrum svæðum. Aldursdreifingin er ólík á skíðasvæðum í Ölpunum og smáþorpum á Ítalíu. Þar sem veiran leikur eldra fólk verr en unga bjagar það matið á dánartíðni. Að síðustu getur það verið tilviljun háð hvaða hópur innan ákveðins svæðis verður þungamiðja smitsins. Veiran fer ekki í manngreinarálit en ólukkan getur valdið því að smitið berst inn á hjúkrunarheimili á einum stað en í pönkhljómsveitagengi á öðrum stað. Hin fréttin notaði orðið afbrigði eins og það er skilið í almennu máli sem er mun víðtækara en lýst var hér að ofan. Afbrigði veirunnar eru bara stofnar af sama meiði og engin ástæða til að halda að þeir séu ólíkir eða misalvarlegir. Kórónuveirurnar fjórar sem sýkja menn að staðaldri þróast vissulega en á mun hægari tímaskala en faraldurinn sem nú gengur yfir. Ef veiran sem veldur COVID-19 verður enn á sveimi eftir tvö til þrjú ár, þá kann að vera að henni hafi gefist tími til að aðlagast manninum betur. En sem fyrr er rétt að skerpa á því að litlar líkur eru á að hún stökkbreytist í illvígara form. Samantekt:

• Veiruafbrigði eru greind út frá breytileika í erfðaefni.
• Saga smitanna veldur því að viss afbrigði veirunnar eru algeng á einu svæði en fátíð á öðru.
• Mat á dánartíðni er mjög ólíkt milli landsvæða og landa.
• Þetta tvennt býr til ásýnd fylgni milli afbrigða og dánartíðni, en sannar ekki orsakasamband.
• Engar vísbendingar eru um að afbrigði veirunnar sem veldur COVID-19 séu mishættuleg.

Tilvísanir:

1. ^ Arnar Pálsson. Eru til tvö eða fleiri afbrigði af kórónuveirunni sem veldur COVID-19? Vísindavefurinn, 14.04 2020. (Sótt 15.04.2020).
2. ^ Arnar Pálsson. Hvort er líklegra að veiran sem veldur COVID-19 verði hættulegri eða hættuminni fyrir menn vegna stökkbreytinga? Vísindavefurinn, 01.04 2020. (Sótt 07.04.2020).

Heimildir og myndir:

• Grubaugh, N. D., Petrone, M. E. og Holmes, E. C. (2020). We shouldn’t worry when a virus mutates during disease outbreaks. Nature Microbiology 5, 529–530. (Sótt 07.04.2020).
• Bedford, T. o.fl. (2020). Cryptic transmission of SARS-CoV-2 in Washington State. MedRxiv. Birt á netinu 6. apríl 2020. Athugið handritið er ekki ritrýnt og getur innihaldið villur eða rangfærslur. (Sótt 07.04.2020).
• Kór­ónu­veir­an hef­ur stökk­breyst. Mbl.is 04.03.2020. (Sótt 07.04.2020).
• 8 strains of the coronavirus are circling the globe. Here's what clues they're giving scientists. USA TODAY 31.03.2020. (Sótt 07.04.2020).
• Mynd 1. Arnar Pálsson. Birt undir CC BY-NC 2.0 leyfi.
• Mynd 2. Mynd úr handriti T. Bedford og félaga, sjá heimild hér fyrir ofan.