Ny studie avslöjar hur Omikron binder starkare till mänskliga celler

Dario Conca är postdoktor på Institutionen för Klinisk mikrobiologi vid Umeå universitet.

BildMattias Pettersson

Omikron använder heparansulfat som en extra viktig fästpunkt

– Interaktionen ger viruset en ny fästpunkt till cellen och detta kan påverka virusets infektion, spridning och sjukdomssymtom, säger Dario Conca, huvudförfattare till studien och postdoktor på Institutionen för klinisk mikrobiologi vid Umeå universitet.

Hög spridning och milda symptom

Virus muterar när de replikerar i sin värd, vilket leder till uppkomsten av varianter som är bättre anpassade till den mänskliga värden. Liksom andra virus förändrades SARS-CoV-2 under covid-19-pandemin och Omikron-varianten dök upp i slutet av 2021. Omikron infekterade och replikerade bättre i celler högt upp i luftvägarna, men mer sällan i vävnad längre ner i lungorna. Detta kan förklara varför den var mycket smittsam men orsakade en relativt mild sjukdom.

Dessutom måste virus binda fast till värdcellen innan infektion, på liknande sätt som ett fartyg måste förankras innan passagerarna kan gå iland. Denna nya studie visar att SARS-CoV-2 evolverade för att optimera dess bindning till värdcellen innan infektion påbörjades. Förstärkningen av bindningen beror särskilt på av närvaron av sockermolekylen heparansulfat – som finns i rikliga mängder på de flesta cellytor.

Nya och fler fästpunkter

Omikron visar en stark och stabil interaktion med heparansulfat, vilket inte fanns i tidiga varianter.

 – Det tyder på att Omikron använder heparansulfat som en extra viktig fästpunkt, vilket i sin tur ger tillgång till nya och många förankringsplatser i de övre luftvägarna, säger Marta Bally, universitetslektor på Institutionen för klinisk mikrobiologi vid Umeå universitet.

För de tidiga varianterna av viruset agerade heparansulfat mer som en sköld, vilket minskade interaktionerna på cellytan. I detta fall främjade virus-sockermolekylbindningar virusrörlighet snarare än vidhäftning, med en möjlig lättare spridning längre ner i lungorna.

Forskarnas observationer stämmer väl överens med Omikrons tendens att ge mildare sjukdomssymptom, jämfört med tidigare varianter av virus som oftare riktade sig mot djupare delar av andningssystemet.

BildMattias Pettersson

Avancerade biofysiska metoder

I experimenten studerade forskarna bindning av enstaka viruspartiklar till cellmembranisolat, som liknar den cellulära yta som ett virus möter i kroppen.

De använde avancerade biofysiska metoder, inklusive högupplöst mikroskopi och atomkraftsmikroskopi, för att studera virusets beteende på cellytan och bestämma betydelsen av enstaka ytmolekyler, som heparansulfat, vid virusinfektion. Mätningarna bekräftade en ökad bindning till lungceller av Omikron jämfört med tidigare varianter.

Virusinfektioner är komplexa

Studien belyser komplexiteten i de molekylära interaktioner som kännetecknar virusinfektioner och hur dessa interaktioner kan påverka spridningen och svårighetsgraden av viruset.

– I det här fallet verkar virusets förmåga att utnyttja flera, vanligare mål ha varit en av drivkrafterna för SARS-CoV-2-utvecklingen under pandemin, säger Dario Conca.

– Även om den här studien bara är ett första steg i denna riktning, tror vi att avslöjandet av sambandet mellan molekylära interaktioner och den resulterande sjukdomen är grundläggande för att förstå och i slutändan bekämpa virusinfektioner, säger Marta Bally.

Resultaten har publicerats i tidskriften Analytical Chemistry.

Staff scientist Fouzia Bano, postdoktor Dario Conca och universitetslektor Marta Bally. Fokus i Marta Ballys forskargrupp är molekylära interaktioner under virusintrång. 

BildMattias Pettersson