Teadlase hinnangul tuleks kindlasti uurida, miks pole paljudel COVID-19 haiguse läbipõdenud või sellesse surnud patsientidel tekkinud antikehasid ning lümfisõlmed, kus just lümfotsüütide paljunemine ja immunoloogilise mälu areng peaks aset leidma, on lümfotsüütidest tühjad.

Väga palju on liikvel versioone sellest, kui erinevalt võivad inimesed COVID-19 haigust läbi põdeda. Mis teie kui immunoloogi hinnangul seda enim mõjutab?

Viirushaigusess nakatumine, haiguse kliiniline kulg ja paranemine sõltub organismi sattunud viiruse partiklite hulgast, viiruse paljunemise kiirusest, organismi geneetilisest taustast ja organismi immuunvastusest. Koroonaviiruse transmissioon põhineb „hit and run" taktikal - see viirus põhjustab infektsiooni ja levib edasi järgmisesse peremehesse.

Et sellise viirusega võidelda, on vaja kiiret ja robustset immuunvastust, et peatada viiruse levik organismi sees enne, kui viirus jõuab piisavalt paljuneda, levida elutähtsatesse organitesse ja tekitada seal suuremaid koekahjustusi.

Mille suhtes me oleme erinevad? See on erinev geneetiline taust, eriti erinevad on meil sellised asjad nagu koesobivusmolekulid (ingl k major histocompatebility complex: MHC). Kui viirus tuleb raku sisse, siis rakk peab seda viirust välja näitama. Raku sees lõigatakse viiruse valgud peptiidideks (valgu juppideks), mida näidatakse raku pinnal. Viirusega nakatunud rakud näitavad sel viisil immuunrakkudele, et nende sees toimub midagi ebanormaalset - see on evolutsiooniga väljakujunenud süsteem kõigil selgroogsetel.

Just nende koesobivus antigeenide osas oleme me kõik erinevad ja osadel inimestel seovad need MHC-d viiruse valgu peptiide paremini ning teistel halvemini.

Ehk erinev on see, kui hästi esitletakse viiruse valke meie immuunrakkudele sest sellest kujuneb välja immuunvastus selles inimeses ja sellele viirusele.

Me teame, et tegemist on RNA-viirusega - igavese tüütusega, kuna ta muteerub päris palju.

Kas on palju vähem tüütuid viirusetüüpe, DNA-viirused on märksa „meeldivamad"?

DNA struktuur on tõesti märksa stabiilsem nukleiinhape võrreldes RNAga. Juba väga vanadest kivististest saab DNAd eraldada, aga RNA-d ei saa, kuna see laguneb palju kiiremini ära.

RNA ka muteerub oluliselt kergemini ja näiteks influenza viirus tuleb meile igal aastal veidi muundununa tagasi. Teame ju kõik, et selle aasta gripivaktsiin enam järgmisel aastal ei toimi, kuna iga uus gripp on natukene muteerunud - iga kord, kui ta on mõne inimese nakatanud ja temast väljub, muudab ta mingisuguse nukleotiidi ära. Gripiviirus on meil juba vana kaaslane, kes iga aastase populatsioonist läbi käimisega tekitab teatava karja immuunsuse, ning kui ta saabuks jälle samas kuues, ei saaks ta meid enam sama hästi nakatada.

Nii saab see ilmselt olema ka koroonaviirusega. Hetkel pole tal olulist vajadust muteeruda, kuna populatsioonis on veel küllaldaselt mitte immuunseid indiviide saadaval. Kui koroonaviirus jääbki meie kaaslaseks ka edaspidi, peab ta hakkama muteeruma, et olla jälle võimeline nakatama.

Inimesed kipuvad pahatihti segi ajama bakter- ja viirushaigusi. Milline on nende toimemehhanismi kõige suuremad erinevused?

Suur erinevus bakteril ja viirusel on see, et bakter suudab ise paljuneda ja ta ei vaja selleks peremeesorganismi.

Viirus ise ei suuda ise oma valke toota, ta koosnebki põhiliselt ainult nukleiinhappest ja kattevalgust. Ta tuleb meie rakku sisse ja toob oma teate - oma geneetilise informatsiooni - kaasa nukleiinhappe näol, olgu selleks siis RNA või DNA. Saadud teate põhjal hakkavad meie organismi nakatunud rakud tootma juurde nii viiruse geneetilist materjali kui ka viirusevalke. Igas meie nakatunud rakus pannakse neist kokku sadu uusi viiruseid.

Öelge palun, mis on viirusel puudu võrreldes bakteriga.

Ta ei suuda ilma peremeesrakuta ennast ise juurde toota. Tal ei ole transkriptsiooni ja translatsiooniaparaati.

DNA või RNA pole muud kui geneetiline kood, mille järgi tehakse mingid valgud - nende peal on kirjas, kuidas valk peab välja nägema. Viirus käibki ainult ringi oma geneetilise materjaliga , tema valgud on kodeeritud tema RNA-sse või DNA-sse, aga meie rakud peavad need valgud valmis tegema - kasutama selleks oma ehituskivisid nii nukleotiide kui aminohappeid ja oma jõuvarasid.

VIIRUSTEL ON OMA KAVALUSED OLEMAS

Viirused on vähemalt sama vanad kui inimesed. Kõlab nii, et viirustel peab olema ju mingi oma „tarkus" või teadmine, kust, kuidas ja mida otsida, et end paljundada ja oma geneetilist materjali edasi anda. Lõpuks tuleb neil ju üles leida meie seest just need rakud, mille sisse neil on mõtet üldse tungida. Tundub, et nad tegutsevad väga sihikindlalt ja edukalt.

See võib tegelikult olla ka juhus. Kui viirus hakkab käima mööda oma võimalikke ohvreid, siis võib ta pinnal olla ka neid valke, mis mitte millegagi ei seondu. Viirusega kaasas käiv geneetiline materjal on limiteeritud ja talle on kasulik olla hästi väike, siis ta ei pea väga suurt pagasit kaasas kanda. Lõpuks jäävad evolutsiooni käigus viirusele alles ainult need valgud, mis kuskile seonduvad ja teda edasi viivad.

 SARS-CoV-2 piiramas inimrakku

Ma arvan küll, et viirusel on ka kavalused olemas. Tal ei ole kasulik näiteks kogu oma peremeeste populatsiooni maha tappa, kuna siis pole kedagi, kes teda paljundaks. Talle on palju kasulikum teha üks paljunemise tsükkel ühes inimeses ära ja siis minna edasi.

Arutatakse väga palju, kas viirus on elus või eluta. Ta ise ei suuda paljuneda, aga ta suudab püsida paljunemisvõimelisena koos oma peremehega.

Siit tekib küsimus, kas viirusel on üldse mingi mõte. On nad nagu hundid metsas - mingisuguse populatsiooni puhastamine sel teel, et selles nõrgemate väljavalimine ja hävitamine?

Ma olen bioloog ja see on mulle loomulikult väga-väga intrigeeriv teema. Võib olla osaliselt võib see niimoodi olla. Viiruste levik intensiivistub ju alati siis, kui asustustihedus suureneb.

Kui me võtame näiteks kalad meres, siis on väga harvad kogu kalapopulatsiooni hõlmavad haiguspuhangud. Aga kui paneme kalad kasvandusse ja hoiame neid hästi tihedalt koos, siis hakkavad ka haigused rohkem levima.

Ma arvan, et ka inimese populatsioonis on see niimoodi, et kui meid on palju koos, siis me anname viirusele võimaluse minna lihtsamini ühelt teisele edasi.

Võib olla nad on tekkinud meiega koos evolutsiooni käigus, nad on meiega kaasas käinud kogu aeg ja me mõlemad ju evolveerume ju pidevalt. Viirusele on meie organism kui „vau!" koht, kus olla - talle on siin toitaineid külluses, tal on siin mõnus 37 kraadi. Meist väljaspool peab ta võitlema mingite RNAnaaside, DNAnaaside, proteaaside, seebi, vee ja piiritusega ning UV-kiirgusega, mis teda lagundavad.

Ainult meie organism saab ta kasvada, areneda ja järglaskonda luua. Meie ise aga tahame ka haiguspuhangud üle elada ja nii tekib meil terve armee rakke, kes suudavad ära tunda viirusega nakatunud rakke. Meie immuunrakud, selleks et viirusega nakatunud rakkudest lahti saada, ongi läinud selle peale, et nad tapavad ära need rakud, kus viirus on sees.

Viirusega nakatunud rakud kuvavad oma pinnal viiruse valke ja hüüavad sellega immuunrakkudele „please, kill me, I'm wrong!". See on justkui vabasurma minek, mille eesmärgiks on hoiatada oma kõrvalolevaid rakke ja lõpuks sel teel jätta terveks ülejäänud kude.

Koroonaviiruse puhul me teame, et see ei õnnestu kaugeltki mitte alati. 20 protsenti nakatunutest saab kopsupõletiku ja viis protsenti sureb. Kuidas see viirusel õnnestub?

Meie hingamisteid katab epiteel, mis koos lima tootvate rakkudega on mehhaaniline barjäär, mida paljud viirused ei ületa. Koroonaviirusel õnnestub see rakkude pinnal oleva ACE2 nimelise retseptoriga seondumise teel.

Kopsu rakkudes oma valke tootes paneb viirus seisma rakule endale vajalike valkude tootmise ja seetõttu ta sureb: kas siis seetõttu, et viirus ta ära kurnab, või seetõttu, et immuunrakud ta ära tapavad. Nii või teisiti tekivad kopsukoe kahjustused.

Ja kui kopsu epiteel saab kahjustada, ehk telliskivimüüri tekivad augud, tekivad gaasivahetuse häired alveolaarides ja samast august pääsevad ka bakterid sisse kopsu kudet ründama. Meie kopse kaitsevad alveolaarsed makrofaagid - spersialiseerunud õgirakud. Kui sissetungijaid on liiga palju siis ei suuda enam nendega võidelda ja meie organismi kaitsta.

Kõlab üsna julmalt see teie jutt selle kohta, et meie organismi enda sees hakkavad ühed me rakud teisi meie rakke tapma. Kuidas see mõrv täpsemat välja näeb - mürgitamine, lihtsal õgimine?

Kasutusel on keemilistest ühendistest koosnevad pommikesed. Meie tsütotoksiliste immuunrakkude sees on teise raku membraani lõhustavad graanulid. Teise, tapetava raku (ehk märklaudraku, näiteks viirusega nakatunud raku) membraani sisse tulistataksegi need graanulid ja rakk läheb katki.

Esmalt jõuavad kohale naturaalsed killer-rakud (NK) ja seejärel tsütotoksilised rakud nimega Tc (CD8+ T rakud).

Suures pildis koosneb organismisisene viirusevastane kaitse nii kaasasündinud kui omandatud immuunsuse elementidest. Kaasasündinud immuunsus on kiirem ja robustem ning selle hulka kuuluvad sellised nähtused nagu toll like retseptorid, komplement, interferooni süsteem, fagotsüüdid ning eelmainitud naturaalsed killer-rakud.

Enamus infektsioone elimineeritakse kaasasündinud süsteemi poolt ilma, et haigus välja kujuneks.

Kiirelt paljuneva või massilise invasiooni korral aktiveeritakse immunsüsteemi omandatud immuunsus. Lümfisõlmedes tekitatakse parimad B- ja T-rakud, mis tunnevad ära kindla viiruse molekule, need lümfotsüüdid suunatakse põletikukoldesse. Tsütotoksilised T-rakud tapavad viirusega nakatunud rakke ning B-plasmarakud toodavad viiruse vastaseb antikehasid. Nii T rakkudest kui B rakkudest tekkinud mälurakud migreeruved lümfisülmest luuüdisse , lümfisülmedesse või naha alla ja püsivad seal prakiliselt eluaeg.

Tuleb arvestada sellega, et võtab aega 3-6 päeva, enne kui adaptiivsete rakkude arv on piisav, et haigustekitajat inaktiveerida. Viirus aga paljuneb samas 6 tunni jooksul ligi 1000 korda - ja kui kaasasündinud immuunsus infektsiooni alguses viiruse paljunemist ei kontrolliks, oleks see organismile fataalne.

Viirusega infekteerunud rakkude esmane kaitse on interferooni ja pro-inflammatoorsete tsütokiinide süntees, selleks et organismi sissetungijast alarmeerida. Interferoonidel on otsene antiviraalne effekt: nad muudavad veel nakatumata rakud viiruse suhtes resistentseks ning juba viirusega nakatunud rakkudes indutseeritakse viiruse genoomi ja valkude destruktsioon. Seega blokeerib interferoon ära viiruse leviku veel nakatamata rakkudesse.

Kuidas meie organism need tapjarakud õigesse kohta transpordib?

Vere ja lümfide abil. Terve meie keha on täidetud soonte võrgustikuga, mida mööda meie immuunrakud ringlevad - nad teevad päevas mitu tiiru läbi keha. NK-rakkude funktsioon ongi leida ja tappa viirusega nakatunud või mingil muul moel muundunud - stressi- või ka vähimarkereid esitlevaid - rakke. Meie veres on koguni 5-10 protsenti rakkudest NK rakud

Niisiis on otsustanud meie organism, et parim viis viirustest vabanemiseks on tappa meie enda rakke, kus need pesitsevad. Aga mis saab viirustest endist?

Viirus sureb siis, kui ei ole enam võimalik kokku panna rakkudes toodetud nukleiinhapete ja valkude baasil uut viirust. Rakkude sees on ka mitmed võimsad sisemised süsteemid mis omakorda viiruse paljunemist. takistavad

Viirus sureb ainult siis, kui tal ei ole enam organismi, kus ta saaks paljuneda, või kui tema RNA on niivõrd kahjustatud, et selle koodi abil ei saa enam valmis teha tema valke.

Kui kaua üks virion suudab elada ideaalsetest tingimustes - mõnusalt meie organismis, kus süüa palju, temperatuur parajalt 36,6 kraadi ja ühtegi tapjat lähedal pole?

See on küll hea küsimus. Ma arvan, et see sõltub täiesti immuunvastusest. Ta proovib ikkagi minna ka organismi sees nii kaugele, kui tal lastakse ja kus leidub veel rakke, millesse sisenemiseks ta on kohanenud.

Mis puutub koroonaviirusesse, siis tema poolt rakku sisenemiseks kasutatav retseptor angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) avaldub lisaks kopsu alveolaaride epiteeli rakkudele ka suu limaskestas, soole epiteelis, neerudes ja sapipõies ning isegi munandites.

Tohohh. Kuidas koroonaviirus ninaneelust munanditesse võiks jõuda - vere teel?

Mina arvan, et nii veri kui lümf on võimelised viirust kandma. Kui viirus suudaks transpordi huvides kinnituda monotsüütide või lümfotsüütide külge, siis võib ta jõuda küll kudedeni, kuhu veel siseneda. On ju ka teada, et koroonaviirus võib organismist väljuda roojaga.

Kuidas teile tundub, kas koroonaviirus on viiruste ajaloo kõige rumalam üldse, kuna on teinud kõik selle nimel, et iga endast lugupidav maailma teadlane, iga poliitik, firmajuht ja töötaja ei mõtle muust, kui sellest kuidas teda hävitada?

Ma arvan, et see uus koroonaviirus on alles noor poisike. Ta alles hiljuti asus inimesi nakatama ja pole veel õieti jõudnud kohanenud ega evolveerunud perfektseks nakatajaks. Vaadake, kui kaua gripp on meiega käinud - ta on nagu lihvitud kroonijuveel.

Uuele koroonaviirusele on ette heidetud, et ta võib jääda nakatunule endale kas täiesti või vähemalt mõneks ajaks täiesti märkamatuks. Samas ei teata selle viiruse kohta just veel palju. Mida räägivad andmed varasemate viiruste kohta: kui kiiresti nad meie rakkude kallale asuvad?

Gripi puhul on teada, et enamus viiruse partikleid seondub hingamisteede epiteelraku membraanile juba 2-5 minutit peale infektsiooni. Rakku sisenemine võtab virioonidel aega 15-20 minutit.

Niipea kui viiruse esimesed ribonukleoproteiinid jõuavad raku tuuma hakatakse selles rakus massiliselt viiruse mRNAd tootma. Ümberlülitumine viiruse mRNA produktsioonilt viiruse geenoomi produktsioonile toimub umbes 3 tundi peale infektsiooni.

Uued viirused eraldatakse rakuvälisesse keskkonda uusi rakke nakatama keskmiselt 5 tundi peale infektsiooni. Seega on gripiviiruse paljunemine organismis väga kiire ja haigussümptomite väljakujunemine sõltub sellest, kas organismi sattus korraga paar või paar miljonit viriooni ning loomulikult ka antud organismi immuunvastusest.

Muide, näiteks gripp on Eesti tavaliselt aktiivne vaid väga lühikese perioodi - kus ta ülejäänud aasta aega veedab, et siis uuenenult taas rünnata?

Tõenäoliselt ringleb gripp vahepael ka mööda viirusresistentseid kandjaid. Aga gripp võib ka nakatada väga erinevaid loomai - näiteks sigu,, lindude, hiiri, isegi hobustel. Sellised zooreservuaarid on gripi puhul täiesti mõeldavad. Ta võib olla ka immuunpuudulikkusega inimeste organismis palju pikemalt sees, kui me seni oleme arvanud - ta jääb nende inimeste organismi tuksuma ja teda ei suudeta päriselt ära tappa.

Inimese vere seerumis olevate antikehade tuvastamine

Omaette huvitav liik on nahkhiired, kelle organism toodab pidevalt interferoon-alfat - valku, mis muudab rakke viirusresistentseks. Kõik viirused, kes nahkhiires pesitsevad, peavad olema võimelised seda interferooni taluma. Selle tulemusel nahkhiir ise ei haigestu, aga tema organism suudab hoida viiruseid vähesel määral paljunemas.

Inimese organism toodab interferooni aga ainult viirusinfektsiooni ajal, siis, kui seda valku just vaja on: kui organismis avastatakse viiruse nukleiinhapped. Immuunsüsteem ei peaks olema pidevalt aktiveeritud, ta peaks olema tasakaalus aga samas võimeline vajadusel aktiveeruma.

Kui meil on olemas oma immuunsüsteem, milleks on veel vaja vaktsiine?

Vaktsiin on nõrgestatud või muundatud mitte infektsiooniline haigustekitaja. Organisme vaktsineeritakse sellepärast, et nad mäletaksid hiljem seda, teist või kolmandat sissetungijat - tema struktuuri. Osad mikroobe on meile nii ohtlikud, et targem oleks neid mäletada.

Osad mikroobid on jälle suhteliselt ohutud. Võtame näiteks tavalise nohu. Meil on ca 200 erinevat rinoviirust (nohu tekitajat). Väike laps põeb nohu nii kuus korda aastas, 30-aastane inimene heal juhul vaid korra. Põhjus on just väga hea immunoloogiline mälu - ninaneeldu jäävad tsütotoksilised mälurakud, mis tapavad neile juba tuttava rinoviiruse ära enne, kui ta jõuab hakata paljunema.

Väga paljud sellised mälurakud istuvad meil luuüdis, kus toimub vereloome, aga osad immunoloogilised mälurakud migreeruvad piirkondadesse kust see viirus varem sisse tuli.

Kui me nüüd ennast septembris-oktoobris gripi vastu vaktsineerime, siis tekkinud spetsiifilised immunoloogilised mälurakud paljunevad lümfisõlmedes ja siirduvad hingamisteedes ootele ja kui gripiviirused hiljem tulevad, siis põeme selle läbi väga nõrgalt või ei põe üldse.

Kas viirused proovivad omakorda meie immuunsüstseemile vastu hakata: käib püsiv kes-keda võitlus?

Viirused on arenenud peremeeste kõikide kaitsesüsteemidega võitlema. Eelkõige interferooni süsteemiga, mis aktiveerib organismi viirusvastuse.. Näiteks gripiviiruse mittestruktuurne valk (NS1) pidurdab oluliselt interferooni antiviraalset mõju ning kiirendab sellega oma paljunemist rakus. See on üks gripiviiruse edukuse aluseid.

Ka koroonaviiruse puhul on näidatud, et interferooni produktsioon on osaliselt pärsitud, kuid see võib olla eri indiviididel väga erinev. Kuigi enamusel vanadel inimestel on interferooni tootmine plasmatsütoidsete dendriitrakkude poolt oluliselt väiksem võrreldes noortega.

Sirje Rüütel Boundinot saadab hiljem järgi täiendava kommentaari, et see teema veel rohkem süviti selgeks teha:

"Koroonaviirus kasutab meie immuunsüsteemi ära, sellega, et osad koroonaviiruse vastu tekinud antikehad aitavad tegelikult viirusel organismis levida. Paljudel immuunrakkudel (B rakud, makrofaagid, eosinofiilid ) on retseptor mis seondub antikeha nö tagumisele (Fc) osale. Kui viiruse pindmiste valkude vastu tekkinud antikeha on kinnitunid viirusele (piltlikult "Y" tähe ülemiste otstega) siis antikeha teine ots seondub immuunrakkude (Fc) retseptorile ja selle abil pääseb viirus immuunrakkudesse sisse. Seega saab viirus sisse ka rakkudesse millel polegi ACE2 retseptorit. Kuna immuunrakud liiguvad organismis ringi, saab see viirus nii immuunrakke nakatada, kui ka nende abil mööda organismi levida. See asjaolu teeb aga vaktsiini loomise keerukaks, sest ei tahaks ju et koroonaviiruse vastu tekivad antikehad, mis aitavad ka meie immuunrakke viirusega nakatada. Vaktsiiini loomisel ja katsetamisel on selle ohuga vaja arvestada ja nendeks uuringuteks on vaja aega."

Milliseid teadustöid Tallinna tehnikaülikoolis koroonaviirusega seoses plaanis teha on?

Meil on näiteks olemas aparatuur ja kogemus selleks, et uurida koroonaviiruse vastaste antikehade olemasolu. Tegime kahel pandeemse gripi puhangule järgneval aastal analoogilisi uuringuid. Tegeleme hetkel vastava eetikaloa taotlemisega.

Oleme esitanud endale küsimuse, kas see viirus võib tulla tagasi järgmisel aastal, või käib ta meil näiteks veel kolm aastat. Kui vajalikud load on käes, siis asume uurima kui paljude tervete inimeste veres on juba antikehad. See annab omakorda võimaluse teha vastavaid prognoose selle konkreetse viiruse osas.

Mida te arvate Hiina ja Korea teadlaste avastustest, et väga paljudel COVID-19 läbipõdenud inimestel ei ole millegipärast üldse tekkinud antikehasid? Räägitud on koguni 6 protsendist.

See võib olla tõsi. Näiteks Hiina tehtud surmajärgsed uuringud on näidanud, et osadel patsientidel olid lümfisõlmed lümfotsüütidest tühjad. Lümfisõlmed on just kohad, kus pannakse alus immunoloogiliste mälu rakkude tekkele, mis peaksid meid edaspidi kaitsma selle sama viiruse teistkordse sisenemise eest.

Mingisugune anomaalia siin tõenäoliselt teatud protsendil juhtudest aset leiab, mis adaptiivse vastuse niimoodi summutab. Seda peab kindlasti uurima, see on väga huvitav.

Lõpetuseks: kui palju peab üks viirus muteeruma, et olemasolevad vaktsiinid ja antikehad enam tema vastu ei tööta?

Oleneb muteerunud koha olulisusest viirusele. Ühe hea antikeha seondumise koha hävitamiseks piisab paari aminohappe muutmisest selles seondumine kohas. Kui see juhtub ogavalgus, siis tõenäoliselt ei saa viirus ka enam ACE2 retseptori kaudu rakku siseneda. Võimalik et koroonaviirus otsib muteerumise läbi ka uusi retseptoreid, millega rakkudesse siseneda.

Aga seda me näeme aasta-paari pärast.

Piisab sellest, kui viiruse ogavalgus paar aminohapet välja vahetatakse, nii et neutraliseerivad antikehad enam sinna ei seondu. Kindel on see, et koroonaviirus otsib muteerumise läbi ka uusi retseptoreid, millega rakkudesse siseneda.