Korona Virüsleri: Genetik Araştırmalar Bize Nasıl Yol Gösterebilir?

Korona Virüsleri: Genetik Araştırmalar Bize Nasıl Yol Gösterebilir?

Son günlerde çoğu insanın dikkati Çin’de ortaya çıkan ‘Novel (new/yeni) Coronavirus’ün (2019-nCoV) yol açtığı düşünülen solunum yolu hastalığına ve bu hastalığın ortaya çıkardığı salgına çevrildi. Çoğu salgında olduğu gibi, bilinmeyenin yarattığı panik, Çin’den ne kadar uzak olursak olalım çoğumuzu endişelendirip bizlerde bu virüs ve meydana getirdiği hastalık hakkında daha fazla bilgi edinme isteği yaratmış oldu. Peki, bu virüs bu kadar yeniyken ve birçok bilgi platformunda bilgi kalabalığı varken, virüsü alt edebilmek için şu anda neler yapılıyor, bu virüs hakkında aslında neleri biliyoruz? Belki de bu yolculuğu tam olarak kavrayabilmek için Korona virüslerinin geçmişini ve genetik gelişmelerini mercek altına almalıyız. Aşağıdaki kronolojide de görülebildiği gibi, bu salgın birçok insanı korkutabilecek şekilde hızlı bir şekilde ilerledi. 

Korona Virüsleri: Genetik Araştırmalar Bize Nasıl Yol Gösterebilir?
(Resim 1: SARS-CoV-2’nin yayılması. 30 Aralık 2019: Çin Ulusal Sağlık Komisyonu’na kaynağı bilinmeyen bir takım zatürre vakalarının bildirilmesi; 1 Ocak 2020: Huanan Deniz Ürünü Marketi’nin kapatılması; 7 Ocak 2020: Yeni Korona virüsünün izole edilmesi; 11 Ocak 2020: Korona virüsünden ilk ölümün bildirilmesi; 12 Ocak 2020: Virüsün ‘2019-nCoV’ olarak isimlendirilip genom diziliminin Dünya Sağlık Örgütü ile paylaşılması; 13 Ocak 2020: Tayland’da ilk hastanın bildirilmesi; 16 Ocak 2020: Japonya’daki ilk vakanın bildirilmesi; 19 Ocak 2020: Kore’de ilk vakanın, Beijing ve Guangdong kentlerinde iki vakanın bildirilmesi; 20 Ocak 2020: 2019-nCoV virüsü ile enfekte olmuş kişilerle ilgilenen sağlık çalışanlarında ilk enfeksiyonların görülmesi; 24 Ocak 2020: 559’u Hubei kısmında olmak üzere Çin’de toplam 835 vakanın bildirilmesi. Wang, C., Horby, P., Hayden, F., & Gao, G. (2020). A novel coronavirus outbreak of global health concern. The Lancet, 395(10223), 470-473. doi: 10.1016/s0140-6736(20)30185-9)

Korona Virüsleri, çoğu kişinin Korona adını 2019 yılının Aralık ayında başlayan bu salgınla duymasına rağmen, aslında insanlar için hiç de yeni virüsler değillerdir. 2003 yılında görülen SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) virüsü ve daha sonra Suudi Arabistan gibi birçok yerde görülen MERS (Middle Eastern Respiratory Syndrome) salgınları da başka Korona virüsü çeşitlerinden kaynaklanmaktaydı (1). Korona virüsü tipleri, solunum yolu gibi insan hayatı için kritik olan sistemlerdeki proteinlerin işlevlerini etkilemekte. Bu grubun virüsleri benzer belirtiler ortaya çıkarıyormuş gibi gözükse de aslında insan vücudunda yarattıkları değişimlerin ve bilindiği kadarıyla etki mekanizmalarının farklılıkları, her biri için detaylı araştırma yapılması gerektiğini gösteriyor.

Genel olarak Korona virüsleri, RNA genomuna sahip ve genom büyüklüklerine bakıldığında RNA virüsleri arasında en uzun genetik materyale sahip virüs grubu olarak nitelendirilirler (2). Virüslerin genetik dizilimleri, üretebilecekleri ve ihtiyaç duydukları proteinleri de bizlere göstermektedir. Korona virüsü grubundakilerin hangi tip hücreleri enfekte edebileceğini ve hangi canlı türlerine nasıl zarar vereceklerini belirleyen proteinlerden biri de S proteinidir. Virüsün kodladığı bu protein, kapsülünün üstündeki tipik taç şeklindeki yüzeyi (ki bu şekil, Korona virüslerine isimlerini veren ‘corona’ kelimesinin kaynağıdır) oluşturmaktadır (2). Dolayısıyla virüs bir canlının vücuduna girdiğinde de reseptör/ligand molekül eşleşmesinde S proteinleri belirleyici olur ve sürecin gidişatını derinden etkiler. Yakın zamanda yapılan araştırmalar, SARS-CoV-2’nin SARS-CoV gibi ACE2 proteinlerini reseptör olarak kullandığına işaret etmektedir (3). 

(Resim 2: CDC tarafından yayınlanan Korona virüsü morfolojisi, https://today.uic.edu/coronavirus)

Ancak belki de 2019’da bulunan virüsün yol açtığı salgının daha öncekilerden en önemli farkı, şu an içinde bulunduğumuz bilim çağının beraberinde getirmiş olduğu erişim kolaylığı ve hızlıca sonuca götüren moleküler yöntemlerin varlığı. 2019’da bilim insanlarının ilk vakalarını kaydetmiş olduğu SARS-CoV-2 virüsünün genetik dizilimi, Çinli bilim insanları tarafından çok kısa bir süre içerisinde belirlenip başka araştırmacıların erişebileceği platformlarda paylaşılmıştı. Virüsün bulaştığı insan sayısı neredeyse logaritmik bir şekilde artarken, dünyanın birçok noktasındaki araştırma grupları; aşı denemelerine, virüsü hangi açıdan yenebileceğimize dair araştırmalara birkaç hafta içerisinde başlayabilmişlerdi. Bu imkanların hepsi, insanlığın bilimde kat ettiği yolun en önemli göstergesidir belki de.

Çoğu kişi Korona virüslerinin hayvanlardan insanlara geçtiğini (4) biliyor, fakat bu virüsler türler arasında geçiş yapmayı nasıl başarıyorlar? Virüsün canlı vücuduna girdiğindeki prensibi, bulaşabildiği bütün canlılar için benzer olduğundan bu süreç gerçekleşebiliyor. Yani virüs bir insanın soluk borusuna bir şekilde ulaşabildiyse ve ihtiyaç duyduğu moleküllere tutunup hücre içine girmeyi başarabildiyse, bu canlıyı da hastalığa doğru sürükleyebilir (3). Kısacası, canlıların  türleri farklı olsa bile virüsün asıl amacı canlının reseptörlerine ulaşmak ve çoğalmaktır. Ancak yakın zamanda yapılan araştırmalar, yeni Korona virüsünün de farklı türleri olabileceğini ortaya koydu. Çin’de çalışmalarını yürüten bu araştırmacılar, 103 hastanın enfekte olduğu virüslerin genetik dizilimini incelediklerinde, her virüsün aynı olmadığını, hatta iki farklı türe ayrılabileceklerini gözlemlediler (5). Bu iki tipi de ‘L’ ve ’S’ olarak ikiye ayırdılar. Hasta örneklerinin %70’inde L, geri kalanında S tipi dizilendi. Araştırmada L tipi S’den daha ‘agresif’ olarak belirlendi fakat şu sıralar S tipinin, L’nin karantinalar vasıtasıyla engellenmesiyle, daha yaygın olduğu düşünülmekte. Kuşkusuz bu tip bulgular bizlere salgın süresince yol gösterecek olsa da sonuçların istatistiksel olarak hala tartışmalı olduğunu ve virüsle ilgili verilerin hala fazlasıyla sınırlı olduğunu da belirtmek gerekiyor (6). Örneğin, sonuçları daha teyit edilmese de Brezilya’da saptanan bir takım Korona virüsünün genetik diziliminin hem birbirlerinden hem de  Wuhan’da dizilenen virüsten farklı olduğunu belirten araştırmalar bulunmakta (7).

(Resim 3: Virüslerin çoğalma mekanizması. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/viruses/ kaynağından alınıp Wikimedia Commons tarafından Türkçeye çevrilmiştir.)

Peki virüsler canlı vücuduna girip reseptörlerine ulaştıktan sonra nasıl çoğalıyorlar? Yeni SARS-CoV-2 virüsünün ayda ortalama 2 mutasyon geçirerek bulaştığı bir filogenetik analiz sonucunda ortaya sürüldü (8). Genel olarak virüslerin hücrelere girme, enfekte etme ve en sonunda çoğalarak hastalığa neden olma mekanizmaları şu şekilde: virüsün hücreye reseptörler sayesinde bağlanması, içeri girmesi, kapsülün ayrılması, virüsün DNA veya RNA virüsü olmasına bağlı olarak genetik dizilimini çoğaltarak proteinlerini sentezlemesi ve enfekte olan hücreden dışarı çıkması (9). Korona virüsleri RNA virüsleri olduklarından enfekte ettikleri hücrenin ribozomları sayesinde ihtiyaç duydukları proteinleri sentezlerler (10). İlk sentezlenen protein, virüsün genomunu çoğaltmasına yarayan RNA’ya bağımlı RNA polimeraz enzimidir. Bu şekilde virüsler hasta canlının hücrelerini kendi yararlarına kullanır ve kendi kopyalarını ‘paketleyerek’ vücutta çoğalabilirler.

(Resim 4: Korona virüsünün geçirdiği düşünülen mutasyonlar, oluşan farklı genetik dizilimler ve bu tiplerin görüldüğü ülkeler. https://bedford.io/blog/ncov-cryptic-transmission/


Salgının 102,000 kişiden daha fazla insanı enfekte ettiği (11) bu sıralarda birçok araştırma grubu da virüse karşı bir tedavi bulabilmek için çaba harcıyor. Çin tarafından resmî olarak onaylanan ilk ilaç Favilavir oldu (12). Bu ilaç, yayınlara göre Shenzhen’de 70 hasta ile yürütülen bir denemede hastaların iyileşme sürecine katkı sağladı. Virüse karşı koymak için halen araştırılan  bir fikir de Amerika’daki test süreci Mart ayında başlaması planlanan mRNA-1273 tedavisidir (13). Bu araştırma, diğer birçokları gibi, virüsün hasta canlının hücrelerine girebilmesini sağlayan S proteinini hedef alarak virüsün çoğalmasını engellemeyi amaçlamaktadır (14). Korona virüslerinin genomunda kodlanan proteinler tedaviler için çok önemli bir odak noktası olsa da insan mezenkimal kök hücreleri (15) gibi yapıları kullanarak da birçok tedavi fikri ortaya atılmış ve bunlar deneme aşamalarına girmiştir. Hedeflenen yapıların yanında tedavinin uygulanma şekli konusunda da değişik yöntemler gelişme aşamasındadır. Örneğin, Altimmune şirketi, burundan tek doz halinde alınabilecek bir ilaç üzerine çalışmalarına devam etmekte ve ilacın klinik testlerine Ağustos ayında başlayabilmeyi hedeflemektedir (16). Araştırma gruplarının da belirttiği gibi SARS-CoV-2’ye karşı düşünülen tedavilerin birçoğu hala araştırma-geliştirme aşamasındadır. Ancak birçok hastalığın araştırmasında ve tedavi sürecinde olduğu gibi kuşkusuz bu salgını kontrol altına almakta da genetik biliminin önemi ortaya çıkmış ve genetik bilimi bilim insanlarının odaklarından biri olabilmiştir. 

(Resim 5: Yeni Korona virüsünün yapısını ortaya çıkarmak amacıyla çekilmiş bir elektron mikroskobu resmi. @NIAID-RML) 

Korona virüslerinden korunabilmek için veya bu virüsler hakkında daha fazla bilgiye ulaşabilmek için Dünya Sağlık Örgütü (WHO/DSÖ), Johns Hopkins Tıp Fakültesi gibi kuruluşların yayınlamış oldukları resmî raporlardan yararlanabilirsiniz. Bunun yanında, birçok akademik derginin ve yayınevinin gelişmelere kolay erişime katkıda bulunabilmek adına yeni araştırmaları ‘açık erişim’ şeklinde yayınladıklarını ve araştırmalarda bulunan cevapların buradan güvenli bir şekilde öğrenilebileceğine dikkat çekmek isterim (17, 18, 19). 

(1) https://www.cdc.gov/coronavirus/mers/index.html

(2) Fehr, A., Perlman, S. Coronaviruses: An Overview of Their Replication and Pathogenesis. Methods in Molecular Biology.

(3) https://www.quantamagazine.org/how-do-animal-viruses-like-coronavirus-jump-species-20200225/

(4) WHO, Int. Novel Coronavirus (2019-nCoV) Situation Report 22, 11 Şubat 2020. https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situation-reports/20200211-sitrep-22-ncov.pdf

(5) Tang, X., Wu, C., Li, X., Song, Y., Yao, X., & Wu, X. et al. (2020). On the origin and continuing evolution of SARS-CoV-2. National Science Review. doi: 10.1093/nsr/nwaa036 

(6) https://www.livescience.com/coronavirus-mutations.html

(7) http://virological.org/t/first-cases-of-coronavirus-disease-covid-19-in-brazil-south-america-2-genomes-3rd-march-2020/409

(8) http://virological.org/t/phylodynamic-analysis-176-genomes-6-mar-2020/356

(9) https://www.immunology.org/public-information/bitesized-immunology/pathogens-and-disease/virus-replication

(10) Fehr, A., & Perlman, S. (2015). Coronaviruses: An Overview of Their Replication and Pathogenesis. Coronaviruses, 1-23. doi: 10.1007/978-1-4939-2438-7_1

(11) Johns Hopkins University Interactive COVID-19 Map, https://www.arcgis.com/apps/opsdashboard/index.html#/bda7594740fd40299423467b48e9ecf6, erişim tarihi: 07 Mart 2020.

(12) Coronavirus treatment: Vaccines/drugs in the pipeline for COVID-19, https://www.clinicaltrialsarena.com/analysis/coronavirus-mers-cov-drugs/. Erişim tarihi: 06 Mart 2020

(13) https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04283461

(14) https://www.genengnews.com/news/moderna-niaid-partner-on-planned-trial-of-coronavirus-mrna-vaccine/

(15) https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04273646?cond=Coronavirus&draw=3&rank=15

(16) https://www.ns-healthcare.com/news/altimmune-covid-19-vaccine/

(17) https://www.thelancet.com/coronavirus?dgcid=kr_pop-up_tlcoronavirus20

(18) https://novel-coronavirus.onlinelibrary.wiley.com

(19) https://www.nejm.org/coronavirus

Yazar: Lara Onbaşı

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.