Hade vi vetat mer om vad som händer när ett virus infekterar en organism så hade vi förmodligen haft fler vacciner och bättre behandlingar. Men nu är virusforskare i Lund något på spåret. De har utvecklat en modell där man kan kartlägga samspelet mellan virus, den infekterade cellen och dess omgivning.

Virus behöver infektera en cell och ta över dess maskineri för att kunna föröka sig. Och det duger inte med vilken cell som helst. Virus är väldigt specialiserade på att infektera en viss sorts celler (länk till fakta om virus). Så för att studera ett virus på labbet måste man veta vilka celler viruset infekterar. Traditionellt odlas cellerna antingen flytande i en odlingslösning eller på ett fast underlag, en sorts tvådimensionell cellmatta, och infekteras med viruset. Detta system fungerar bra om man vill föröka viruset eller göra enklare studier av infektionsförloppet, men det återspeglar inte infektion i kroppsvävnad särskilt väl.

– I verkliga livet är samspelet mellan virus och organismen betydligt mer komplicerat eftersom de infekterade cellerna ingår i ett sammanhang, säger Joakim Esbjörnsson-Klemendz, forskare i virologi vid Lunds universitet.

Det är inte bara den infekterade cellen utan många olika celler är involverade i det här samspelet och pratar med varandra. När ett virus tar sig in i en cell så börjar cellen reagera på det och skickar ut en mängd olika signaler. Det leder bland annat till en immunologisk reaktion då immuncellerna tillkallas till det infekterade området. Därför behövs mer avancerade modeller för att studera detta samspel.

Flera modeller för virusstudier

Vid Malmö universitet har forskare tagit fram en 3D-modell för odling av celler. I en sådan modell kan celler växa i tredimensionella strukturer som liknar deras naturliga vävnadsmiljö (länk till artikel om 3D-modeller). En begränsning med modellen är dock att den endast innehåller några få celltyper, medan det i verkligheten är många fler celler inblandade.

En annan intressant modell för att studera virus bygger på så kallade organoider. Det är en sorts miniorgan som skapas artificiellt i ett laboratorium. Man utgår från stamceller, som genom att odlas i rätt sorts miljö och med rätt sorts signalsubstanser utvecklas till en förenklad version av ett riktigt organ.

För att komma ännu närmare det som händer i verkliga livet inuti en organism har Joakim Esbjörnsson-Klemendz tillsammans med Marianne Jansson och kollegor valt att jobba med så kallade ”explants” – vävnadsbitar från levande organismer som odlas ex vivo, det vill säga utanför kroppen på laboratoriet.

– Vi har valt att jobba med vävnad från tonsiller, alltså halsmandlar. Tonsillvävnad är en vävnad som passar utmärkt för att studera samspelet mellan virus och människa. Den innehåller alla de immunceller som behövs för att reagera med det första, det så kallade medfödda, immunsvaret när det utsätts för virus.

Följ med Joakim Esbjörnsson-Klemendz till labbet där han visar och berättar om sin forskning. Film: Skånes universitetssjukhus

Undersöker det akuta skedet

Men även explants har sina utmaningar. I vävnadsbitarna sitter visserligen alla celler på sin rätta plats i sin rätta omgivning men tillförseln av syre och näring är en utmaning. En intakt vävnad får syre och näring genom blodkapillärer, de allra tunnaste blodkärlen, men dessa kapas när vävnadsbiten opereras ut från en donator. För att kompensera för detta gäller det att göra vävnadsbitarna så tunna som möjligt innan de placeras på en liten ”flotte” i näringslösningen.

För att lösa problemet med tillräckligt tunna vävnadsbitar har virusforskarna samarbetat med en annan forskargrupp vid Lunds universitet som leds av Darcy Wagner. Hennes forskargrupp studerar lungvävnad och har utvecklat en teknik att skära ut vävnadsbitar som är ner mot en tredjedels millimeter tunna. Så tunna skivor av tonsillvävnad kan hållas vid liv och behålla sin naturliga struktur i upp emot två veckor, vilket är tillräckligt för att hinna studera vad som händer i det akuta skedet när viruset kommer in och hur cellerna reagerar.

Följer varje cell i en vävnadsbit

Men hur kan man studera vad som händer inne i en vävnadsbit? Svaret på det stavas spatial transkriptomik och spatial proteomik.

Spatial transkriptomik gör det möjligt att studera vilka gener som uttrycks i varje enskild cell i en vävnadsbit vid en given tidpunkt. (Länk till fördjupning om transkriptomik)

Spatial proteomik innebär kortfattat att man studerar olika proteiner, var de befinner sig i vävnaden, hur de förflyttar sig över tid, vad som händer om man tillsätter virus och så vidare. Det görs genom att färga in vävnaden med hjälp av antikroppar riktade mot olika proteiner av intresse.

– På detta sätt kan vi få en uppfattning om hur intilliggande celler pratar med varandra. Om vi sedan tillsätter ett virus så kan vi studera hur både den infekterade cellen och omgivande celler reagerar. Så vitt vi vet är vi ensamma om att använda den här tekniken för att studera det komplicerade samspelet mellan viruset, den infekterade cellen och hela dess omgivning.

Kan göra stor nytta

En av forskarnas hypoteser är att vårt medfödda ospecifika immunsvar, det som aktiveras omedelbart vid en infektion, reagerar på ungefär samma sätt oavsett vilket virus vi blir infekterade av. Att kartlägga hela händelsekedjan kan bidra till en bättre förståelse för till exempel varför vissa individer blir mer sjuka än andra, vad som triggar de så kallade cytokinstormarna när immunförsvaret överreagerar och vilka gener som hämmas eller överuttrycks.

– Sådan kunskap skulle kunna bidra till att utveckla mediciner för att behandla det akuta skedet. Idag saknar vi både bra behandlingar mot virusinfektioner och antivirala medel som slår brett mot många olika virus. Sådana medel hade gjort stor nytta, inte minst eftersom även vanliga förkylningsvirus orsakar årligen stora ekonomiska förluster för samhället, säger Joakim Esbjörnsson-Klemendz.

Text: EVA BARTONEK ROXÅ