21.3 Forvarnir og meðferð við veirusýkingum

Hæfniviðmið

Í lok þessa hluta munt þú geta gert eftirfarandi:

• greint helstu veirusjúkdóma sem hafa áhrif á menn
• borið saman bólusetningar og veirulyf sem læknisfræðilegar aðferðir gegn veirum

Veirur valda margvíslegum sjúkdómum í dýrum, þar á meðal mönnum, allt frá kvefi til lífshættulegra sjúkdóma eins og heilahimnubólgu (mynd 21.13). Þessa sjúkdóma má meðhöndla með veirulyfjum eða bóluefnum. Sumar veirur, til dæmis HIV, geta þó bæði komist undan ónæmissvari og stökkbreyst innan hýsillífverunnar þannig að þær verði ónæmar fyrir veirulyfjum.

Bóluefni til forvarna

Helsta aðferðin til að hafa stjórn á veirusjúkdómum er bólusetning, sem miðar að því að koma í veg fyrir faraldra með því að byggja upp ónæmi gegn veiru eða veiruætt (mynd 21.14). Bóluefni má búa til úr lifandi veirum, dauðum eða óvirkjuðum veirum eða sameindaundireiningum veirunnar. Athugið að hvorki dauð veirubóluefni né undireiningabóluefni geta valdið sjúkdómi, og engin gild sönnunargögn sýna að bólusetningar stuðli að einhverfu.

Lifandi veirubóluefni eru hönnuð á rannsóknarstofu til að valda fáum einkennum hjá þeim sem fá þau en veita þeim jafnframt verndandi ónæmi gegn framtíðarsýkingum. Mænusótt var sjúkdómur sem markaði tímamót í notkun bóluefna. Eftir því sem leið á 20. öldina urðu mænusóttarfaraldrar tíðari og alvarlegri og urðu ógnvekjandi og harmrænn sumarviðburður. Tugir þúsunda dóu og mun fleiri lömuðust; börn voru stór hluti fórnarlambanna. Jonas Salk þróaði árangursríkt bóluefni með dauðri veiru sem prófuð var á HeLa-frumulínu, sem upphaflega var fengin úr Henriettu Lacks og síðan fjöldaframleidd til að mæta þörfinni. Fjöldabólusetningar á sjötta áratugnum með dauðu bóluefni og á sjöunda áratugnum með lifandi bóluefni drógu verulega úr tíðni sjúkdómsins. Árangur mænusóttarbóluefnisins ruddi brautina fyrir reglubundnar barnabólusetningar gegn mislingum, hettusótt, rauðum hundum, hlaupabólu og öðrum sjúkdómum.

Vandinn við notkun lifandi bóluefna, sem eru yfirleitt áhrifaríkari en dauð bóluefni, er lítil en marktæk hætta á að veirurnar snúi aftur í sjúkdómsvaldandi form með bakstökkbreytingum. Lifandi bóluefni eru venjulega búin til með því að veikja villigerðarveiruna, það er sjúkdómsvaldandi veiruna, með því að rækta hana á rannsóknarstofu í vefjum eða við hitastig sem eru ólík þeim aðstæðum sem veiran er vön í hýslinum. Aðlögun að þessum nýju frumum eða hitastigum veldur stökkbreytingum í erfðamengi veirunnar, þannig að hún vex betur á rannsóknarstofunni en hefur minni getu til að valda sjúkdómi þegar hún er sett aftur inn í aðstæður sem finnast í hýslinum. Þessar veikluðu veirur valda því enn sýkingu, en vaxa ekki mjög vel. Það gefur ónæmissvarinu tíma til að þróast áður en alvarlegur sjúkdómur verður. Bakstökkbreytingar verða þegar bóluefnisveiran stökkbreytist í hýslinum þannig að hún aðlagast hýslinum á ný og getur aftur valdið sjúkdómi sem síðan getur breiðst út til annarra manna í faraldri. Slíkt gerðist svo nýlega sem árið 2007 í Nígeríu, þegar stökkbreytingar í mænusóttarbóluefni leiddu til mænusóttarfaraldurs þar í landi.

Sum bóluefni eru í stöðugri þróun vegna þess að ákveðnar veirur, svo sem inflúensuveirur og HIV, hafa háa stökkbreytitíðni miðað við aðrar veirur og venjulegar hýsilfrumur. Hjá inflúensu hjálpa stökkbreytingar í yfirborðssameindum veirunnar henni að komast undan verndandi ónæmi sem einstaklingur kann að hafa fengið á fyrra inflúensutímabili. Þess vegna þarf fólk að láta bólusetja sig árlega. Aðrar veirur, til dæmis þær sem valda barnasjúkdómunum mislingum, hettusótt og rauðum hundum, stökkbreytast svo sjaldan að sama bóluefni er notað ár eftir ár.

Tengill á námsefni

Horfðu á þetta NOVA myndband til að læra hvernig örverufræðingar reyna að endurskapa banvænu spænsku inflúensuveiruna frá 1918 svo þeir geti skilið veirufræði betur.

Bóluefni og veirulyf til meðferðar

Í sumum tilvikum er hægt að nota bóluefni til að meðhöndla virka veirusýkingu. Hugmyndin er sú að bóluefnið efli ónæmi án þess að bæta við meiri sjúkdómsvaldandi veiru. Hundaæði er banvænn taugasjúkdómur sem smitast með munnvatni dýra sem eru sýkt af hundaæðisveiru. Framvinda sjúkdómsins frá dýrabiti þar til veiran kemst inn í miðtaugakerfið getur tekið tvær vikur eða lengur. Það er nægur tími til að bólusetja einstaklinga sem grunar að þeir hafi verið bitnir af dýri með hundaæði, og eflt ónæmissvar þeirra nægir til að koma í veg fyrir að veiran komist inn í taugavef. Þannig er komið í veg fyrir hugsanlega banvænar taugaafleiðingar sjúkdómsins, og einstaklingurinn þarf aðeins að jafna sig eftir sýkta bitið. Þessi aðferð er einnig notuð við meðferð ebólu, einnar hraðvirkustu og banvænustu veiru jarðar. Sjúkdómurinn berst með leðurblökum og stóröpum og getur valdið dauða hjá 70 til 90 prósentum sýktra manna innan tveggja vikna. Með nýþróuðum bóluefnum sem efla ónæmissvarið á þennan hátt er von til þess að sýktir einstaklingar geti haft betri stjórn á veirunni og að þannig megi bjarga stærri hluta sýktra frá skjótum og mjög kvalafullum dauða.

Önnur leið til að meðhöndla veirusýkingar er notkun veirulyfja. Þar sem veirur nýta auðlindir hýsilfrumunnar til eftirmyndunar og myndunar nýrra veirupróteina er erfitt að hindra starfsemi þeirra án þess að skaða hýsilinn. Í mörg ár töldu vísindamenn að lyf sem gætu haft áhrif á veirur yrðu of eitruð fyrir líkamann. Til að mæta þessari áskorun reyndi rannsakandinn Gertrude Elion að þróa lyf sem beindust aðeins að veirunni, til dæmis með því að hamla eingöngu eftirmyndun veiru-DNA. Sum lyf hennar beindust til dæmis að púrínum en önnur höfðu áhrif á DNA-pólýmerasa. Elion á 45 einkaleyfi, allt frá veirulyfjum til ónæmisbælandi lyfja og krabbameinslyfja. Nú eru þó til nokkur virk veirulyf, til dæmis lyf gegn HIV og inflúensu. Sum veirulyf eru sértæk fyrir ákveðna veiru en önnur hafa verið notuð til að halda niðri og draga úr einkennum ýmissa veirusjúkdóma. Hjá flestum veirum geta veirulyf hamlað veirunni með því að hindra virkni eins eða fleiri próteina hennar. Mikilvægt er að markpróteinin séu skráð af veirugenum og að þessar sameindir séu ekki til staðar í heilbrigðri hýsilfrumu. Þannig er vöxtur veirunnar hamlaður án þess að skaða hýsilinn. Starf Elion með George Hitchings leiddi ekki aðeins til beinna meðferða heldur breytti, enn mikilvægara, allri aðferðafræði lyfjaþróunar. Með því að beina meðferð að sértækum þáttum æxlisfrumna, veira og baktería lögðu þau grunn að mörgum algengustu og mikilvægustu lyfjum nútímans, sem hjálpa milljónum manna á hverju ári. Þau hlutu Nóbelsverðlaunin árið 1988.

Veirulyf hafa verið þróuð til að meðhöndla kynfæraherpes (herpes simplex II) og inflúensu. Við kynfæraherpes geta lyf á borð við asýklóvír, sem Elion þróaði, fækkað og stytt köst virks veirusjúkdóms, þar sem sjúklingar fá veirusár í húðfrumum. Þar sem veiran helst í dvala í taugavef líkamans ævilangt læknar lyfið ekki sjúkdóminn, en getur gert einkennin viðráðanlegri. Við inflúensu geta lyf eins og Tamiflu (óseltamivír) (mynd 21.15) stytt tímabil flensueinkenna um einn eða tvo daga, en lyfið kemur ekki alveg í veg fyrir einkenni. Tamiflu verkar með því að hamla ensími, veiruneúramínídasa, sem gerir nýjum veiruögnum kleift að yfirgefa sýktar frumur. Þannig hindrar Tamiflu útbreiðslu veirunnar frá sýktum frumum til ósýktra. Önnur veirulyf, svo sem ríbavírín, hafa verið notuð til að meðhöndla ýmsar veirusýkingar, þótt verkunarháttur þess gegn ákveðnum veirum sé enn óljós.

Langárangursríkasta notkun veirulyfja hefur verið við meðferð á retróveirunni HIV, sem veldur sjúkdómi sem er yfirleitt banvænn innan 10 til 12 ára eftir sýkingu ef hann er ómeðhöndlaður. Lyf gegn HIV hafa getað stjórnað eftirmyndun veirunnar svo vel að einstaklingar sem fá þessi lyf lifa mun lengur en ómeðhöndlaðir einstaklingar.

Sérstök áskorun við HIV er tilhneiging veirunnar til að stökkbreytast hratt innan líkama hvers sjúklings. Það leiðir til einstaklingsbundins lyfjaónæmis og krefst annarrar meðferðarstefnu en margir aðrir sjúkdómar. David Ho var meðal þeirra fyrstu sem lögðu til og þróuðu aðferð til að meðhöndla margar stökkbreytingar HIV á sama tíma. Starf Ho markaði tímamót í baráttunni gegn alnæmi. Lyf gegn HIV hamla eftirmyndun veirunnar á mörgum mismunandi stigum í eftirmyndunarferli HIV (mynd 21.16). Þróuð hafa verið lyf sem hamla samruna veiruhjúps HIV við frumuhimnu hýsilfrumunnar (samrunahemlar), umbreytingu RNA-erfðamengis hennar í tvíþátta DNA (hemlar öfugs umritara, til dæmis AZT), innlimun veiru-DNA í erfðamengi hýsilsins (integrasahemlar) og vinnslu veirupróteina (próteasahemlar).

Því miður gerir há stökkbreytitíðni veirunnar henni kleift að þróa auðveldlega og hratt með sér lyfjaónæmi þegar eitthvert þessara lyfja er notað eitt og sér, sem takmarkar virkni lyfsins. Byltingin í meðferð HIV var þróun HAART, mjög virkrar retróveirumeðferðar, sem felur í sér blöndu af mismunandi lyfjum og er stundum kölluð lyfjablanda. Með því að ráðast á veiruna á mismunandi stigum eftirmyndunarferilsins verður miklu erfiðara fyrir hana að þróa ónæmi gegn mörgum lyfjum samtímis. Samt er enn áhyggjuefni að veiran þrói með tímanum ónæmi gegn þessari meðferð, jafnvel þegar HAART-samsetningarmeðferð er notuð. Því eru stöðugt þróuð ný lyf gegn HIV í von um að halda áfram baráttunni gegn þessari mjög banvænu veiru.

Tenging við daglegt líf

Hagnýt veirufræði

Rannsóknir á veirum hafa leitt til þróunar ýmissa nýrra leiða til að meðhöndla sjúkdóma sem eru ekki af völdum veira. Veirur hafa verið notaðar í genalækningum. Genalækningar eru notaðar til að meðhöndla erfðasjúkdóma eins og alvarlegan samsettan ónæmisbrest (SCID), arfgengan víkjandi sjúkdóm þar sem börn fæðast með alvarlega skert ónæmiskerfi. Ein algeng gerð SCID stafar af skorti á ensíminu adenósíndeamínasa (ADA), sem brýtur niður púrínbasa. Til að meðhöndla þennan sjúkdóm með genalækningum eru beinmergsfrumur teknar úr SCID-sjúklingi og ADA-geninu komið fyrir í þeim. Hér koma veirur til sögunnar, og notkun þeirra byggist á getu þeirra til að komast inn í lifandi frumur og flytja gen með sér. Veirum á borð við adenóveirur, veirur sem sýkja efri öndunarveg manna, er breytt með því að bæta ADA-geninu við, og veiran flytur síðan þetta gen inn í frumuna. Breyttu frumurnar, sem geta nú myndað ADA, eru síðan gefnar sjúklingunum aftur í von um að lækna þá. Genalækningar þar sem veirur eru notaðar sem genaberar, eða veiruferjur, eru enn á tilraunastigi en lofa góðu við meðferð margra erfðasjúkdóma. Samt þarf að leysa mörg tæknileg vandamál áður en þessi aðferð verður raunhæf leið til að meðhöndla erfðasjúkdóma.

Önnur læknisfræðileg notkun veira byggist á sérhæfni þeirra og getu til að drepa frumurnar sem þær sýkja. Æxlisdrepandi veirur eru hannaðar á rannsóknarstofu sérstaklega til að ráðast á og drepa krabbameinsfrumur. Erfðabreytt adenóveira sem kallast H101 hefur verið notuð frá árinu 2005 í klínískum rannsóknum í Kína til að meðhöndla krabbamein í höfði og hálsi. Niðurstöðurnar hafa verið lofandi, með meiri skammtímasvörun við samsetningu krabbameinslyfjameðferðar og veirumeðferðar en við krabbameinslyfjameðferð eina og sér. Þessar áframhaldandi rannsóknir gætu boðað upphaf nýs tímabils í krabbameinsmeðferð, þar sem veirur eru hannaðar til að finna og drepa krabbameinsfrumur sértækt, óháð því hvert þær hafa dreift sér í líkamanum.