För första gången kan forskare vid Umeå universitet nu visa hur det fruktade polioviruset beter sig när det tar över en infekterad cell och lurar cellen att producera nya viruspartiklar. Polio ansågs nästan vara utrotat, men infektionen har nu återupptäckts i London och New York.

– Vi har nu en helt annan förståelse för hur viruset agerar och därmed bättre möjligheter för forskning att kanske hitta nya sätt att stävja virusets framfart i framtiden, säger Lars-Anders Carlson vid institutionen för medicinsk kemi och biofysik i Umeå universitet.

Det fruktade polioviruset tillhör samma stora familj, enterovirus, som flera vanliga förkylningar. Det har varit känt under en tid att enterovirus drastiskt omordnar insidan av infekterade, men det har inte varit känt exakt hur, helt enkelt för att tekniken inte har tillåtit oss att se så djupt in i cellerna. Tack vare det avancerade kryoelektronmikroskopet i Umeå har forskare för första gången kunnat ta tredimensionella bilder av hur polioviruset bildas och tar över mänskliga celler.

"Vi blev förvånade över att se hur viruset omvandlar processer i cellen som annars används för att förstöra virus för att istället producera nya virus", säger Lars-Anders Carlson.

Forskarna kunde identifiera platsen i cellen där polioviruset bildar nya viruspartiklar, genom att se platser med halvmonterade virus. Överraskande nog visade sig denna "virusfabrik" i cellen vara ytor i cellen som liknade en annars normal process i cellen, autofagi. Autofagi är en relativt nyligen upptäckt process i celler som var föremål för 2016 års Nobelpris. Normalt tjänar autofagi till att bryta ner partiklar som cellen vill bli av med, till exempel viruspartiklar. Men polioviruset lyckas omprogrammera denna försvarsmekanism mot virus för att istället producera mer virus.

Forskarna fann att vissa proteiner är särskilt viktiga. VSP34-proteinet används av viruset för att bygga nya viruspartiklar. När forskarna hämmade VSP34 kunde de se att viruset knappt kunde samla ihop hela virus, utan mest bara halva viruspartiklar. Ett annat viktigt protein kallas ULK1, som bromsar produktionen av virus. Forskarna kunde se att mängden virus exploderade när detta protein hämmades. Detta bekräftar teorin att polioviruset bryter ner denna "broms".

När viruset har förökat sig i cellen måste partiklarna frigöras för att infektera nya celler. Detta görs genom att släppa ut partiklarna i små paket, så kallade vesiklar. Här gjorde forskarna också en överraskande upptäckt; en noggrann sortering av det som packas in i vesiklarna sker. Endast virus som är korrekt bildade och bär på virusets genetiska material placeras i vesiklerna, medan tomma viruspartiklar inte släpps in. På så sätt kan viruset spridas mer effektivt.

"Den nya kunskap vi bidrar med om autofagins roll i virusbildningen kan ge nya insikter för utvecklingen av framtida antivirala medel som skulle kunna komplettera vacciner. Vi har goda skäl att tro att våra fynd är giltiga för den stora grupp virus som poliovirus drabbas av. hör till, enterovirus. Det finns inget vaccin mot de flesta enterovirus, men ett antiviralt medel som verkar på autofagisystemet skulle kunna vara effektivt mot många av dem. Men det är en lång väg kvar att gå, säger Lars-Anders Carlson.

Polio är med rätta en fruktad sjukdom som kan orsaka förlamning och död. Polioviruset börjar i tarmarna men kan sedan attackera ryggmärgen. Det finns fortfarande inget botemedel mot sjukdomen, men det enda sättet att förebygga den är att vaccinera sig. I stora delar av världen har vaccinationskampanjer varit så framgångsrika att sjukdomen anses vara praktiskt taget eliminerad. Polio har dock kvarstått i vissa länder i Asien, Afrika och Mellanöstern. Polioviruset överförs huvudsakligen via avföring. År 2022 upptäcktes viruset igen i avloppsvatten i New York och London. Dessutom har New York haft det första nya fallet på tio år av en person som blivit förlamad på grund av polioinfektion.

Återkomsten av polio i utvecklade länder kan delvis bero på en minskning av vaccinationsfrekvensen, eftersom sjukdomen ansågs nästan utrotad, och även på ett ökat motstånd mot vaccination.

Studien var ett samarbete med forskare vid National Institutes of Health, USA, och Monash University, Australien. Den är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications .