Voor het eerst kunnen onderzoekers van de Universiteit van Umeå, Zweden, nu laten zien hoe het gevreesde poliovirus zich gedraagt ​​wanneer het een geïnfecteerde cel overneemt en de cel misleidt om nieuwe virusdeeltjes te produceren. Men dacht dat polio bijna uitgeroeid was, maar de infectie is nu herontdekt in Londen en New York.

"We hebben nu een heel ander begrip van hoe het virus werkt en dus betere mogelijkheden voor onderzoek om misschien nieuwe manieren te vinden om de voortgang van het virus in de toekomst te beteugelen", zegt Lars-Anders Carlson van de afdeling Medische Chemie en Biofysica in Umeå Universiteit.

Het gevreesde poliovirus behoort tot dezelfde grote familie, enterovirussen, als verschillende verkoudheden. Het is al enige tijd bekend dat enterovirussen de binnenkant van geïnfecteerden drastisch herschikken, maar het is niet precies bekend hoe, simpelweg omdat de technologie ons niet in staat heeft gesteld zo diep in de cellen te kijken. Dankzij de geavanceerde cryo-elektronenmicroscoop in Umeå hebben onderzoekers voor het eerst driedimensionale beelden kunnen maken van hoe het poliovirus zich vormt en menselijke cellen overneemt.

"We waren verrast om te zien hoe het virus processen in de cel transformeert die anders worden gebruikt om virussen te vernietigen om in plaats daarvan nieuwe virussen te produceren", zegt Lars-Anders Carlson.

De onderzoekers konden de plaats in de cel identificeren waar het poliovirus nieuwe virusdeeltjes vormt, door plaatsen met half-geassembleerde virussen te zien. Verrassend genoeg bleken deze 'virusfabriek' in de cel oppervlakken in de cel te zijn die leken op een verder normaal proces in de cel, autofagie. Autofagie is een relatief recent ontdekt proces in cellen dat het onderwerp was van de 2016 Nobelprijs. Normaal gesproken dient autofagie om deeltjes af te breken waar de cel vanaf wil, zoals virusdeeltjes. Maar het poliovirus slaagt erin om dit verdedigingsmechanisme tegen virussen te herprogrammeren om in plaats daarvan meer virussen te produceren.

De onderzoekers ontdekten dat vooral bepaalde eiwitten belangrijk zijn. Het VSP34-eiwit wordt door het virus gebruikt om nieuwe virusdeeltjes te bouwen. Toen de onderzoekers VSP34 remden, konden ze zien dat het virus nauwelijks hele virussen kon samenstellen, maar meestal slechts halve virusdeeltjes. Een ander belangrijk eiwit is ULK1, dat de aanmaak van virussen vertraagt. De onderzoekers konden zien dat de hoeveelheid virus explodeerde als dit eiwit werd geremd. Dit bevestigt de theorie dat het poliovirus deze "rem" afbreekt.

Zodra het virus zich in de cel heeft vermenigvuldigd, moeten de deeltjes worden vrijgegeven om nieuwe cellen te infecteren. Dit wordt gedaan door de deeltjes in kleine pakketjes vrij te geven, blaasjes genaamd. Ook hier deden de onderzoekers een verrassende ontdekking; er vindt een zorgvuldige sortering plaats van wat er in de blaasjes zit. Alleen virussen die correct zijn gevormd en het genetische materiaal van het virus dragen, worden in de blaasjes geplaatst, terwijl lege virusdeeltjes niet worden toegelaten. Op deze manier kan het virus zich efficiënter verspreiden.

"De nieuwe kennis die we leveren over de rol van autofagie bij virusvorming kan nieuwe inzichten opleveren voor de ontwikkeling van toekomstige antivirale middelen die vaccins kunnen aanvullen. We hebben goede redenen om aan te nemen dat onze bevindingen geldig zijn voor de grote groep virussen waartegen poliovirus behoort, enterovirussen. Er is geen vaccin tegen de meeste enterovirussen, maar een antiviraal middel dat inwerkt op het autofagiesysteem zou tegen veel van hen effectief kunnen zijn. Er is echter nog een lange weg te gaan", zegt Lars-Anders Carlson.

Polio is terecht een gevreesde ziekte die verlamming en de dood kan veroorzaken. Het poliovirus begint in de darmen, maar kan vervolgens het ruggenmerg aanvallen. Er is nog steeds geen remedie voor de ziekte, maar de enige manier om het te voorkomen is door je te laten vaccineren. In een groot deel van de wereld zijn vaccinatiecampagnes zo succesvol geweest dat de ziekte als vrijwel geëlimineerd wordt beschouwd. Polio blijft echter bestaan ​​in sommige landen in Azië, Afrika en het Midden-Oosten. Het poliovirus wordt voornamelijk overgedragen via de ontlasting. In 2022 werd het virus opnieuw aangetroffen in rioolwater in New York en Londen. Bovendien heeft New York het eerste nieuwe geval in tien jaar gehad van een persoon die verlamd raakte door een polio-infectie.

De terugkeer van polio in ontwikkelde landen kan deels te wijten zijn aan een daling van de vaccinatiegraad, aangezien de ziekte als bijna uitgeroeid werd beschouwd, en ook aan de toenemende weerstand tegen vaccinatie.

De studie was een samenwerking met onderzoekers van de National Institutes of Health, VS, en Monash University, Australië. Het is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications .