Zika-udbruddet kortlagt: Fremover kan epidemier fanges i opløbet

Uhyggelige virusudbrud er overrumplende sprunget ud af det blå i de seneste år, som om vi var under belejring. Ebola, Zika og MERS for at nævne nogle.

Men fra fronten af zika-udbruddet i Syd- og Nordamerika præsenterer forskerne nu det seneste arsenal af molekylære teknikker, som viser, hvordan man i dag kan følge den geografiske udbredelse og evolution af nye virusudbrud, næsten samtidig med at de udfoldes.

»Det her er første gang, vi har kunnet følge et virusudbrud lige efter et ‘nyopstået’ virus kom ind i et nyt land og en ny landsdel,« siger den danske lektor Kristian G. Andersen ved The Scripps Research Institute i La Jolla, Californien, USA.

Han er en af fire ledende forskere bag studierne, der netop er offentliggjort som tre artikler i det videnskabelige tidsskrift Nature og en i Nature Protocols.

Forskerne har kortlagt næsten 200 genomer, fra ti lande, af den berygtede zika-virus, som siden 2015 har skabt voldsom bekymring i Brasilien og resten af Amerika. Det giver nu detaljeret viden om spredningen og udviklingen af epidemien, som gør det muligt hurtigt at forstå virussygdommens ømme punkter og vise, hvordan man kan slukke udbruddene.

»Sekvenserne kan også hjælpe til at designe diagnostiske tests, vacciner og antiviral-medicin hurtigere og til at forstå den pågældende virus’ sygdomsfremkaldende effekter,« siger virusekspert Anders Fomsgaard, der er overlæge og professor på Statens Serum Institut, men ikke selv har deltaget i studierne.

For 30 år siden tog det år at opspore HIV

Og de nye studier imponerer også en af virus-forskningens veteraner, den hollandske professor emeritus Albert Osterhaus ved Erasmus Universitet Rotterdam, der, ud over at have opdaget dusinvis af nye virus, også er verdenskendt for sin indsats i kampen mod nyopståede virus som SARS og fugleinfluenza H5N1.

»Det er yderst interessante artikler. De viser tydeligt, hvordan vi i dag med opfindelsen af nye molekylær-genomiske epidemiologiske værktøjer har udviklet stærke våben til at opspore og følge virusser og deres evolution næsten i ‘real time’,« siger Albert Osterhaus og fortsætter:

»Sammenligner man denne situation med, hvad der skete under AIDS pandemien, som den udfoldede sig for over 30 år siden, tog det dengang år at identificere årsagen og mere end et årti, inden man kunne analysere virussens spredning.«

Studierne viser også, hvordan det nu er muligt at oprette et globalt molekylært overvågningssystem mod nye smitsomme sygdomme.

»Ud over zika arbejder vi på at udvikle meget følsom genomisk overvågning for at kunne opdage trusler langt tidligere end i dag. Ebola-arbejdet tidligere i år og zika viser os, hvordan modeller og redskaber kan bruges som genomisk overvågning tæt på ‘real time’,« siger en anden af de ledende forskere, lektor Bronwyn MacInnis fra Broad Institute på MIT og Harvard i USA.

Forskerne følger et spor af mutationer

De nye studier blev grundlagt som et meget stort samarbejde mellem erfarne ‘virusjægere’ og myndigheder og som en respons på det store zika-udbrud i Brasilien i 2015.

Zika-virussen tog alle på sengen, fordi den indtil da kun var kendt for ret milde infektioner, og pludselig så man alvorlige neurologiske skader hos børn af smittede mødre inklusiv de skræmmende skader på babyer som fik bittesmå hoveder (kaldet mikrocephali).

Trods den store internationale opmærksomhed og flere hundrede tusinde dokumenterede tilfælde (og over 2.000 ramte babyer) har forståelsen af dens meget hurtige spredning og evolution været begrænset. Man vidste, at virussen var en asiatisk virus, men ikke hvordan den var ankommet til Brasilien, eller hvordan og hvorfor den spredtes hurtigt videre.

Det råder forskerne nu bod på med de nyeste molekylærbiologiske metoder, hvor man kort sagt kortlægger viras arvematerialer fra patienter i de berørte lande og så følger virusudviklingen ved hjælp af et spor af mutationer.

»Vi opbygger familiestamtræer, og så kan vi regne ud, hvordan alting er forbundet,« siger Kristian G. Andersen.

Med bus og håndholdt sekvensmaskine

To hold fokuserer på Brasilien og Sydamerika, hvor de dels kortlægger virus fra patientprøver og dels virus fra den myggeart, Aedes aegypti, der spreder zika. Det ene hold har brugt erfaringer fra ebola-udbrud de seneste år i Afrika til at tage ud i felten i Brasilien med en bus indrettet som laboratorium.

Kernen i det er en lille smart håndholdt sekventeringsmaskine kaldet MinION, som kan kortlægge fulde virusgenomer i løbet af få minutter. I princippet i hvert fald – i praksis måtte forskerne udvikle en særlig protokol, fordi kliniske prøver sjældent indeholder nok zika-virus partikler til at kortlægge genomet direkte (modsat for eksempel ebola).

Til sammen kortlægger de to hold mere end 100 nye zika-virus genomer fra 10 lande, som sammen med allerede kendte genomer gør dem i stand til at læse zikas udviklingshistorie.

De finder, at alle virusser ankom til Brasilien allerede i 2013 – længe før man har troet – og har levet under radaren i mere end et år, før den blev diagnosticeret. Det er selvfølgelig meget vigtig information for at forstå virussen og epidemiens udbredelse og lave en præcis tidslinje.

De kan tegne dens vej videre til Honduras, Colombia, Puerto Rico, Caribien og til sidst Miami i Florida, USA, og i alle tilfælde viser de, at zika-virus blev opdaget 6-12 måneder forsinket.

De kan – ikke overraskende – slå fast, at spredningen til nye områder falder sammen med mygge-højsæsonen.

Virus er ankommet mellem 30 og 40 gange

Fra de store linjer i udbruddet har Kristian G. Andersen ledet et studie, der nærstuderer zikas ankomst til Miami og opklarer den lokale ‘mikroepidemiologi’, der førte til cirka 250 patienter i 2016.

Forskerne kortlægger 39 virus genomer, 29 fra patienter og 10 fra indsamlede myg, og fra familiestamtræet kan de slå fast, at zika-virus ankom i foråret 2016 – måneder inden de første patienter viste sig i juni.

Forskerne kan også give svar på et af de store spørgsmål, nemlig om virusset kom til Florida én gang eller flere gange.

»Vores data peger på, at virus sandsynligvis er kommet 30-40 gange, så det er ikke en enkeltstående begivenhed, men noget der sker igen og igen,« siger Kristian G. Andersen.

Og de viser, at den formentlig er fra Carabien, fordi de fleste zika-virus i Miami slægtskabsmæssigt klumper tættest sammen med virus fundet i Carabien.

Sammenholdt med rejsedata giver det god mening for 54 procent af rejsetrafikken i Miami går til Caribien, og størstedelen af de cirke 3 millioner rejsende rejser med krydstogtsskibe.

»Det er ret fundamentalt for, at vi kan få en bedre forståelse for, hvordan zika spreder sig, og hvordan de forskellige risikoer er,« siger Kristian G. Andersen.

»Der er to ting som gør Miami særligt sårbar, dels er det en af de få byer, hvor Aedes aegypti lever året rundt, og dels er der mange rejsende til steder, hvor zikavirus er endemisk (begrænset til en bestemt egn, red.).«

Han mener derfor ikke, at ret mange andre byer i USA vil være truede af zika-udbrud, mens Miami derimod skal forvente nye udbrud, nu hvor myggesæsonen er begyndt.

Med studiet kan Kristian G. Andersen og kolleger også afsløre, at en effektiv strategi til at dæmme op for epidemien vil være at bekæmpe myggene. Studiet afslører en nøje sammenhæng mellem antallet af myg og antallet af patienter – i kvarterer af Miami, hvor man bragte mængden af myg ned med pesticider, faldt antallet af patienter tilsvarende.

Global overvågning er fremtiden

Samlet åbner studierne helt nye fremtidsperspektiver.

»Nu er en systematisk overvågning for nye virussygdomme kommet inden for rækkevidde,« skriver professor Michael Worobey ved University of Arizona, USA, som blandt andet har kortlagt HIV’s historie, i en perspektiverende artikel i Nature

Han sammenligner virusudbrud med beredskab mod skovbrande i sårbare områder, hvor hvert eneste lynnedslag plottes på et kort, så fly kan lette ved daggry og afsøge områderne for røg, hvorefter brandmænd kan rykke ud.

»Den samme tankegang skal man bruge over for nyopståede smitsomme sygdomme,« skriver Mike Worobey.

De nye studier viser, hvordan det er muligt at bringe teknologien ud i felten langt fra storbyernes topmoderne laboratoriefaciliteter og kortlægge genomer under meget primitive forhold med smarte, små og håndholdte apparater.

»Nu er det ‘bare’ et spørgsmål om økonomi og international organisering at få lignende genetisk overvågning og monitorering på plads ved de næste udbrud af virus. Det vil være en relativ lille investering i forhold til konsekvenserne af at lade være. Det ser det internationale samfund frem til,« siger Anders Fomsgaard.

\ Læs mere

Så længe skal du vente med at lave børn, hvis du har været i et zika-land

Vi skal ruste os, for flere virusudbrud er på vej

Også Albert Osterhaus er enig i, at molekylær overvågning er nødvendigt, så der ikke går måneder og år men blot dage eller uger, inden en trussel er spottet, og patienterne ikke når at hobe sig op. Han understreger dog, at det ikke er så nemt at opspore trusler fra hidtil helt ukendte virus – heller ikke med moderne molekylære metoder – så der ligger en stor udfordring.

»Tidlig opsporing og redskaber til at bekæmpe nye trusler ved kilden er de vigtigste værktøjer,« siger Albert Osterhaus og peger på en to-strenget strategi med både rutinemæssig overvågning af kendte virus-familier, hvor man hurtigt kan udvikle specifikke diagnoser, antiviral medicin og vacciner, og programmer, som kan bruge genomdata med evolutionsmodeller til at forberede os på hidtil ukendte trusler.

»Økonomisk bør programmerne prioriteres allerede i ‘fredstid’ og ikke vente til et udbrud er i gang i ‘krigstid’,« siger Albert Osterhaus og slutter:

»Selv om det vil være betragtelige investeringer, er det bagateller sammenlignet med de økonomiske og menneskelige omkostninger ved virusudbrud, der opstår med stadig kortere mellemrum.«

\ Læs mere

Farvel ebola, hej zika: Disse vira truer verden