Case – COVID-19

Denne underside udgør en teoretisk case om COVID-19 og er sidste del for Biotech Academys materiale om Vacciner og COVID-19.

 

COVID-19, som i daglig tale kaldes ”Coronavirus”, står for ”Corona Virus Disease”, og ”-19” fordi det netop var i december 2019, at man begyndte at se smittetilfælde med den nye coronavirus. Noget som de færreste ved er, at begrebet ”Coronavirus” dækker over en hel familie af vira (flertal af virus), som forårsager luftvejsinfektion hos mennesker. Denne store familie, som hedder ”Coronaviridae” på latin, er lettest genkendt på deres karakteristiske arvemateriale og deres meget smitsomme adfærd både hos mennesker og dyr. Den nye coronavirus, som forårsager sygdommen COVID-19, har siden fået navnet ”SARS-CoV-2”.

 

COVID-19, hvad gør virussen farlig?

Coronavirus er blandt andet kendt for sin meget hurtige smittespredning. Ligesom andre influenza-lignende sygdomme, formodes COVID-19 at smitte gennem ”respiratoriske” dråber. Dvs. små partikler fra et nys eller et host, som coronaviruspartikler kan sidde fast på. Desuden kan coronaviruspartikler også sidde på døde hudceller. De døde hudceller kan vi efterlade på alt, vi rører ved. Når disse dråber eller døde hudceller med coronaviruspartikler kommer ind i vores krop, er vi i risiko for at blive syge. Men vi bliver jo ikke syge lige med det samme. Viruspartiklerne er nemlig ikke farlige, medmindre de finder en værtscelle, som de kan inficere. Uheldigvis for os mennesker, har vi masser af celler til rådighed, som en coronaviruspartikel kan inficere. Lige så snart coronavirus-partikler er inde i vores krop, går partiklerne målrettet på jagt efter værtsceller, som de kan inficere og bruge til at producere flere viruspartikler.

 

Hvordan inficerer COVID-19?

Navnet “Coronavirus” kommer fra det latinske ord ”corona” som betyder krone. Dette er ikke så underligt, for hvis man kigger på COVID-19 gennem et mikroskop, ligner de faktisk små kroner med små nåle stikkende ud fra overfladen. Disse små nåle-lignende strukturer er proteiner. Det er disse proteiner, som viruspartiklen bruger til at genkende og binde sig fast til kroppens celler. Vi ved, at der findes ”nåle-proteiner” jævnt fordelt på overfladen af coronaviruspartikler, nemlig S-proteiner. Disse proteiner sidder fast på det yderste lipid-lag på viruspartiklen. S’et i S-proteinerne står for ”spike”. S-proteiner er store proteiner, der bestemmer, hvilke celler viruspartiklen kan genkende. Det er også dem, der hjælper med at fastsætte viruspartiklen til overfladen af kroppens celler. Dette protein genkender nemlig nogle andre proteiner, kaldet ACE-2 receptorer, som sidder på overfladen af de fleste af kroppens celler. Hos mennesker bruges ACE-2 receptorerne til at sænke blodtrykket, og findes normalt på overfladen af cellerne i lungerne, tarmene, nyren og hjertet.

Når et S-protein finder en ACE-2 receptor, vil viruspartiklen genkende receptoren, og binde sig fast til den. I lungerne er der rigtig mange af disse receptorer, og det er netop derfor, at COVID-19 blandt andet rammer lungerne hårdt. Når virus-partiklen har bundet sig til ACE-2 receptoren, trænger den ind i cellen.

Figur 1. Strukturen af en Coronavirus-partikel.

Se også denne nedenstående video for at se hvordan COVID-19 smitter og kopierer sig selv inde i os mennesker.

Når først vira er inde i cellen, frigiver viruspartiklen sit eget arvemateriale. Dette bruger den til at snyde cellen til at producere alle de dele, der skal bruges til at samle nye viruspartikler. Når hundredvis af nye virus-bestanddele er produceret, bliver de transporteret til et nyt sted i cellen. Her snyder virussen cellen til at samle de nye viruspartikler. Efter de nye viruspartikler er samlet, vil disse blive transporteret ud af cellen, hvor de vil være klar til at inficere nye celler og fortsætte cyklussen. Denne proces er også illustreret i figur 2.

 

Inkubationstiden for COVID-19 er i gennemsnit omkring 6 dage. Dette betyder, at der i gennemsnit vil gå omkring 6 dage fra man først får COVID-19 partiklerne ind i kroppen, til man begynder at udvise symptomer. Eller sagt på en anden måde: Der vil i gennemsnit gå omkring 6 dage, før man har nok viruspartikler i kroppen til, at immunforsvaret kan begynde at bekæmpe virussen. I mere sjældne tilfælde kan der dog gå helt op til tre uger, før symptomerne begynder at vise sig. Faktisk er der nogen, der aldrig vil begynde at udvise symptomer, selvom de er smittede. Disse personer kalder vi, raske smittebærere. Det vil altså sige, at man kan smitte andre og samtidigt have det helt fint selv. Det er specielt unge mennesker, som er raske smittebærere i Danmark. Børn og unge oplever ofte mildere eller slet ingen symptomer. En rask smittebærer smitter det samme antal som en syg smittebærer – måske endda flere, fordi de ikke er opmærksomme på, at de er syge!

Figur 2. Coronavirus’ vej igennem kroppen. Først optages coronavirus-partiklen i kroppen. Derefter går den på jagt efter celler, den kan inficere, for at kunne danne flere viruspartikler. Når en coronavirus-partikel møder en ACE-2 receptor, som sidder på overfladen af mange af kroppens celler, vil den binde sig fast til den. Herefter starter nogle processer, der gør, at viruspartiklen til sidst bliver optaget i cellen. Når viruspartiklen er inde i cellen, frigiver den sit arvemateriale, som den bruger til at snyde cellen til at producere nye, identiske viruspartikler. Efter der er produceret nye viruspartikler, vil disse blive transporteret ud af cellen igen, hvor de hver især vil være klar til at inficere nye celler.

Smittespredning i samfundet: COVID-19 udgaven

COVID-19 er en ny sygdom for menneskekroppen. Det betyder, at vores immunsystem ikke kender sygdommen, og at rigtig mange kan blive syge, fordi ingen i forvejen er immune. Heldigvis opfører sygdommen sig som andre sygdomme, vi kender. Derfor kan vi forudsige, hvordan sygdommen kommer til at udvikle sig i samfundet. Vi kan også undersøge, hvordan tiltag kan mindske antallet af smittede.

Her vises kurven, som er blevet vist mange gange i fjernsynet, når talen falder på smitte af COVID-19 i Danmark.

Figur 3. Den orange graf viser, hvad der vil ske, hvis vi ikke gør noget ved en befolkning, der har smitte med SARS-CoV-2. Den grønne kurve viser, hvad der vil ske, hvis vi passer ordentligt på hinanden.

Kilde: Figuren er lavet af Statens Serum Institut

 

Men hvor kommer graferne egentligt fra? Og hvordan sikrer vi os, at vi ender i den grønne graf, og ikke den orange graf? Vi vil svare på dette dilemma med et eksempel nedenunder.

 

Smittespredning

Forestil dig, at du lever på en ø. Alle på øen er sunde og raske. Der kommer én færge om ugen, og den ugentlige færge er netop ankommet. Undervejs til øen har en af færgens passagerer fået det dårligt og bliver straks ved ankomst tjekket for COVID-19. Han testes desværre positiv for sygdommen.

Din opgave er nu at undersøge, hvordan sygdommen vil sprede sig på øen.

Reproduktionstallet (R0) for COVID-19 er 2.4, og vi går ud fra, at reproduktionstallet for COVID-19 på øen også er 2.4.

Du ved som sagt, at reproduktionstallet for COVID-19 er 2.4, og det betyder altså, at hver person i gennemsnit smitter 2.4 personer, før han/hun er rask igen. Vi bruger samme graf som i afsnit ”Smittespredning i samfundet” for at vise, hvordan sygdommen spreder sig på øen. Manden, der bragte sygdommen til øen, kalder vi ’Patient zero’.

For lethedens skyld har vi herunder sagt, at R0 er 2. Alle de røde mennesker er smittede personer, og de røde streger viser smittespredningen.

Figur 4. Smitten spreder sig fra patient zero til resten af befolkningen. Røde personer er smittede. Figuren viser en sygdom med et reproduktionstal på 2.

 

Det ses altså, at den ene person som ankom med færgen, og var smittet med COVID-19, hurtigt kan smitte rigtig mange på øen, hvis der ikke gøres noget i samfundet. I nedlukningen af Danmark oplevede du selv social distance (2 meters mellemrum i køer, på gaden og andre steder), hjemmekarantæne (hvis du var smittet med COVID-19, eller været nærkontakt til én, som havde COVID-19), hyppig brug af håndsprit og vaske hænder (for at fjerne mulige coronavirus på hænderne) og vaccination (hvis du er blevet vaccineret mod COVID-19). Det samme skal gøres på din ø.

Det egentlige reproduktionstal (R0) for COVID-19 skifter jævnligt og ligger et sted mellem 1.4 – 3.9. Nye coronavirus-varianter opstår hele tiden, vi vaccinerer og holder god afstand til hinanden ude i offentligheden. Det er nemlig derfor svært at sætte ét præcist reproduktionstal for COVID-19.

Coronavaccinen

Nedlukning af Danmark, 2 meters social distance i en kø i supermarkedet, max. 10 gæster til en begivenhed hjemme hos én selv, indsnævre sin vennekreds og hjemmekarantæne var længe det eneste våben, vi havde mod smitten af Corona. Men efter lang ventetid blev vaccinen imod COVID-19 godkendt.

Du undrer dig måske også over, hvordan vaccinen mod Corona er anderledes end de vacciner, vi i forvejen kender, hvad den består af, og hvor lang tid man er immun overfor Corona efter at have fået vaccinen. De spørgsmål, og flere endnu, vil vi besvare nedenunder.

 

RNA-vacciner

Tidligere, når vi har vaccineret mod forskellige sygdomsfremkaldende virus, har man ofte sprøjtet en svækket virus ind i kroppen. På den måde kan kroppen risikofrit lære at genkende virus. Kroppen producerer antistoffer mod virus og kan derfor hurtigt reagere og bekæmpe virus i tilfælde af smitte.

I den nye mRNA-vaccine fra firmaer som Pfizer/BioNTech og Moderna, er det ikke svækket virus, som kroppen møder, men derimod en smule kunstigt fremstillet arvemateriale fra coronavirus.

 

Faktaboks: Helt kort om arvemateriale

I mennesket bruges DNA som arvemateriale. Dit arvemateriale er vejledningen til, hvordan man skal lave lige netop dig. DNA ligger i cellekernen, og når der er brug for det, bliver DNA’et kopieret, så der bliver mere DNA. Det kan f.eks. være i forbindelse med celledeling. Vi kalder det for DNA replikation. Når kroppen har brug for at lave proteiner, kan DNA’et blive kopieret til en speciel type RNA, som vi kalder mRNA. RNA ligner DNA rigtig meget, men kan – i modsætning til DNA – blive transporteret ud af cellekernen til cytoplasmet, hvor RNA kan bruges som en slags vejledning til, hvilke proteiner der skal bygges. Du kan bede din underviser om at bestille vores plakat om proteinsyntesen – den er helt gratis! Coronavirus bruger RNA som arvemateriale. Det kan snyde kroppen til at producere de proteiner, der står i virus-vejledningen samtidigt med de proteiner, der står i menneske-vejledningen.

 

Det RNA, som findes i vaccinen, giver en vejledning til, hvordan man laver spike-proteiner, såkaldte S-proteiner. Spike-protein sidder på overfladen af coronavirus og stikker ud fra virussen, som du f.eks. kan se på figur 1. Spike-proteiner er antigener. Kroppen vil danne spike-proteinerne frit, fordi vaccinen ”snyder” kroppens celler til at lave dem. De frie spike-proteiner er helt ufarlige, fordi de ikke sidder på overfladen af virus. Det svarer til, at man giver kroppen en tegning af coronavirussens håndled, uden at tage resten af virus med. På den måde, kan kroppen øve sig i at lave håndjern/antistoffer, der passer lige præcis til coronavirus’ ”håndled”. Du kan på figur 5 se, hvad der sker, når vaccinen kommer ind i din krop.

Figur 5: mRNA-vaccine mode-of-action. Nogle af vaccinerne mod coronavirus indeholder RNA, som koder for frit spike-protein. Når man får vaccinen, vil kroppens eget maskineri i cellen bruge spike-protein RNA’et fra vaccinen som en vejledning til at danne frit spike-protein. Kroppen kan bruge det frie spike-protein til at danne antistof mod spike-protein. På den måde kan kroppen med det samme reagere, hvis der en anden gang kommer spike-protein ind i kroppen – også hvis spike-proteinet sidder på overfladen af en coronavirus.

 

De færdigproducerede spike-proteiner kan blive genkendt af kroppen, som begynder at producere antistoffer. Når, eller hvis, man senere bliver smittet med coronavirus, kan kroppen altså genkende spike-proteinerne. Det betyder, at kroppen kan bekæmpe virus med det samme, fordi der allerede findes antistoffer mod spike-proteiner (coronavirus-antigenet) i kroppen. Virussen når altså ikke at sprede sig i kroppen, før den er udryddet. På den måde bliver man ikke syg – eller i hvert fald ikke lige så syg, som hvis man ikke var vaccineret. Det svarer til at kroppen allerede har håndjern, der passer rigtig godt til virussens ”håndled”, og man kan derfor med det samme fjerne truslen.

Spørgsmål og svar om coronavaccinen

Du har måske hørt en masse forskelligt omkring, hvad der er/ikke er i vaccinen, og hvordan den virker. I det følgende vil vi prøve at svare på nogle af de mest almindelige spørgsmål omkring vaccinen.

 

Ændrer vaccinen i mit DNA?

Nej, det kan den ikke. Vaccinen kommer faktisk aldrig i kontakt med DNA. DNA befinder sig i cellekernen af vores celler, men RNA fra vaccinen kommer aldrig ind i cellekernen, det bliver i cytoplasmet. På figur 6 kan du se, hvordan en typisk menneskecelle ser ud, og hvor RNA og DNA befinder sig. Fordi RNA ikke kommer ind i cellekernen, er det altså ikke muligt for vaccinen at ændre på dit DNA.

Figur 6. En menneskecelle med angivelse af placering for DNA og RNA.

Er der mange farlige, ukendte ting i vaccinen?

Nej. Faktisk er ingredienslisten for mRNA-vaccinerne fra f.eks. Pfizer/BioNTech meget kort og simpel;

• RNA der koder for spike-protein: En lille del af arvematerialet fra coronavirus.
• 4 salte: Sørger f.eks. for at balancere pH og opretholde det rigtige osmotiske tryk. Det er hovedsageligt NaCl, som vi også kalder køkkensalt.
• 4 fedtstoffer/lipider: Sørger for at transportere RNA’et fra blodbanen og ind i cellens cytoplasma, så spike-protein kan blive dannet. Fungerer som en slags skjold, der beskytter RNA indtil det er sikkert at slippe det løs.
• Sukrose: Almindeligt sukker. Sørger for at holde vaccinen stabil ved de meget lave temperaturer, som vaccinen skal opbevares ved.

På figur 7, kan du se de ting, der findes i mRNA-vaccinen.

Figur 7. Ingredienserne i Pfizers mRNA-vaccine mod coronavirus. RNA, der koder for spike-protein, salte, fedtstoffer/lipider og sukrose. Bemærk: Ingen mikrochips.

 

Får mange en allergisk reaktion på vaccinen?

Det er desværre sådan, at der altid er nogle få, der vil få en allergisk reaktion af at modtage en vaccine. Det er ligesom, at nogle mennesker er allergiske overfor appelsiner, og altså ikke fordi, der er noget farligt i vaccinen. Det er blot en overreaktion i immunforsvaret. En typisk allergisk reaktion inkluderer kløe omkring stikket og nogle gange et lille udslæt. Dette er ikke umiddelbart farligt. En meget farlig allergisk reaktion er anafylaktisk shock. Anafylaktisk shock fører til en kvælningsfornemmelse og kan bekæmpes f.eks. ved en adrenalin-indsprøjtning.

Fordi der altid er en risiko ved at modtage en vaccine, sidder sundhedspersonalet altid klar med adrenalin (der fungerer som en slags modgift), og der er altid en læge til stede, når du bliver vaccineret.

Det er vigtigt at understrege, at der kun er set meget få tilfælde af anafylaktisk shock ved test af mRNA-vaccinerne på lige under 37.000 mennesker. Der er altså intet, der tyder på, at risikoen for allergisk reaktion er større ved denne type vaccination end ved andre.

 

Hvorfor er udviklingen af vaccinen gået så stærkt? Er vaccinen testet godt nok?

Faktisk har man arbejdet på at udvikle vacciner med RNA i meget lang tid. Der er en masse meget kloge forskere rundt omkring i verden, som har siddet klar med hele skelettet til vaccinen. Da smitte med coronavirus brød ud, behøvede de blot at finde det RNA, der koder for et antigen (f.eks. spike-protein), og indsætte det i vaccinen, og så var vi faktisk ”good-to-go”. Der er altså ikke snydt i udviklingen af vaccinen. I virkeligheden handler det (desværre) ofte om, hvor mange penge, der bliver puttet i projektet – og der er netop skudt rigtig mange penge i udviklingen af en vaccine mod coronavirus. Det betyder, at rigtig mange mennesker har været ansat til at arbejde på projektet, og derfor har man kunnet køre mange processer sideløbende. I fase 3 af de kliniske forsøg plejer man f.eks. at have mellem 100 og 3000 testpersoner. I forbindelse med de kliniske forsøg, der skal sikre godkendelsen af en vaccine mod coronavirus, har man formået at teste vaccinen på lige under 37.000 personer – det er altså virkelig mange!

 

Er der farlige bivirkninger ved vaccinen på lang sigt?

Det korte svar er, at man ikke kender noget til de sene bivirkninger, og der er desværre ikke andet at gøre, end at vente. Normalt, når man udvikler en vaccine, har man god tid til at følge testpersonerne. Fordi hele verden er truet af coronavirus, har det været nødvendigt at presse vaccinen hurtigt igennem. Heldigvis har der været ressourcer (altså penge) nok til, at dette har været muligt uden at gå på kompromis med sikkerheden, og vurderingen er, at chancen for farlige bivirkninger, på lang sigt, er meget lille.
Vi ved, at RNA bliver nedbrudt meget hurtigt i kroppen, og at de andre ingredienser findes naturligt i kroppen i forskellige koncentrationer. Chancen for at nogle af ingredienser giver bivirkninger er altså ikke særligt stor.

 

Hvor længe varer immunitet efter vaccination?

Der er desværre ikke nogle studier, der fastslår, hvor længe vaccination mod COVID-19 beskytter mod smitte, altså hvor længe antistofferne, der bliver dannet, vil være i kroppen. Sundhedsstyrelsen oplyser dog, at vaccination mod COVID-19 giver immunitet i mindst 12 måneder.