Koronaviirus -Coronavirus

Orthocoronavirinae
Transmissioelektronimikroskooppikuva koronaviruksesta
Kuva SARS-CoV-2 :sta, viruksesta, joka aiheuttaa COVID-19:n   sininen : lipidikaksoiskerroskuori   vaaleansininen: piikki (S) glykoproteiini   punainen: vaippa (E) proteiinit   vihreä: kalvo (M) proteiinit .   oranssi: glykaani
Virusluokitus
(sijoittamaton):	Virus
Valtakunta :	Riboviria
Kuningaskunta:	Orthornavirae
Suku:	Pisuviricota
Luokka:	Pisoniviricetes
Tilaus:	Nidovirales
Perhe:	Coronaviridae
Alaperhe:	Orthocoronavirinae
Suku
Alfakoronavirus Betacoronavirus Gammakoronavirus Deltakoronavirus
Synonyymit
Coronavirinae

Koronavirukset ovat ryhmä RNA-viruksia , jotka aiheuttavat sairauksia nisäkkäillä ja linnuilla . Ihmisillä ja linnuilla ne aiheuttavat hengitystietulehduksia , jotka voivat vaihdella lievistä tappaviin. Ihmisten lieviä sairauksia ovat jotkin flunssatapaukset (jotka ovat myös muiden virusten , pääasiassa rinovirusten aiheuttamia ), kun taas tappavammat lajikkeet voivat aiheuttaa SARS- , MERS- ja COVID-19-tautia , joka aiheuttaa jatkuvaa pandemiaa . Lehmillä ja sioilla ne aiheuttavat ripulia , hiirillä hepatiittia ja enkefalomyeliittiä .

Koronavirukset muodostavat alaheimon Orthocoronavirinae , heimossa Coronaviridae , lahkon Nidovirales ja alueen Riboviria . Ne ovat vaipallisia viruksia , joilla on positiivinen yksijuosteinen RNA - genomi ja kierukkasymmetrinen nukleokapsidi . Koronavirusten genomin koko vaihtelee noin 26-32 kiloemäksestä , mikä on yksi suurimmista RNA-viruksista. Niissä on tyypillisiä mailan muotoisia piikkejä , jotka ulkonevat niiden pinnasta, ja ne luovat elektronimikrokuvissa kuvan, joka muistuttaa auringon koronaa , josta niiden nimi tulee.

Etymologia

Nimi "koronavirus" on johdettu latinan sanasta corona , joka tarkoittaa "kruunua" tai "seppelettä", joka on lainaus kreikan sanasta κορώνη korṓnē , "seppele, seppele". Nimen keksivät June Almeida ja David Tyrrell , jotka ensimmäisenä havaitsivat ja tutkivat ihmisen koronaviruksia. Epävirallinen virologien ryhmä Nature -lehdessä käytti sanaa painettuna vuonna 1968 uuden virusperheen nimeämiseksi. Nimi viittaa virionien (viruksen tarttuvan muodon) ominaiseen ulkonäköön elektronimikroskopian avulla , joissa on suurien, sipulimaisten pintaprojektioiden reuna, jotka luovat kuvan, joka muistuttaa auringon koronaa tai haloa. Tämän morfologian luovat viruksen piikkipeplomeerit , jotka ovat viruksen pinnalla olevia proteiineja .

Kansainvälinen virusten nimikkeistökomitea (myöhemmin nimetty Kansainvälinen virustaksonomiakomitea) hyväksyi tieteellisen nimen Coronavirus suvuksi vuonna 1971. Kun uusien lajien määrä lisääntyi, suku jakautui neljään sukuun, eli Alphacoronavirus. , Betacoronavirus , Deltacoronavirus ja Gammacoronavirus vuonna 2009. Yleisnimellä coronavirus tarkoitetaan mitä tahansa Orthocoronavirinae -alaheimon jäsentä . Vuodesta 2020 lähtien 45 lajia on virallisesti tunnustettu.

Historia

Varhaisimmat raportit koronavirustartunnasta eläimillä tapahtuivat 1920-luvun lopulla, kun kotieläinten kanojen akuutti hengitystieinfektio ilmaantui Pohjois-Amerikassa. Arthur Schalk ja MC Hawn tekivät vuonna 1931 ensimmäisen yksityiskohtaisen raportin, jossa kuvattiin uusi kanojen hengitystieinfektio Pohjois -Dakotassa . Vastasyntyneiden poikasten tartunnalle oli ominaista haukkuminen ja välinpitämättömyys sekä korkea, 40–90 prosentin kuolleisuus. Leland David Bushnell ja Carl Alfred Brandly eristivät infektion aiheuttaneen viruksen vuonna 1933. Virus tunnettiin tuolloin tarttuvana bronkiittiviruksena (IBV). Charles D. Hudson ja Fred Robert Beaudette viljelivät virusta ensimmäisen kerran vuonna 1937. Näyte tuli tunnetuksi Beaudette-kannana. 1940-luvun lopulla löydettiin vielä kaksi eläinten koronavirusta, JHM, joka aiheuttaa aivosairauksia (hiiren enkefaliitti) ja hiiren hepatiittivirus (MHV), joka aiheuttaa hepatiittia hiirillä. Tuolloin ei ymmärretty, että nämä kolme erilaista virusta olivat sukua keskenään.

Ihmisen koronavirukset löydettiin 1960-luvulla kahdella eri menetelmällä Isossa-Britanniassa ja Yhdysvalloissa. EC Kendall, Malcolm Bynoe ja David Tyrrell , jotka työskentelevät British Medical Research Councilin flunssayksikössä , keräsivät ainutlaatuisen flunssaviruksen nimeltä B814 vuonna 1961. Virusta ei voitu viljellä standarditekniikoilla, jotka olisivat onnistuneet viljelemään rinoviruksia , adenoviruksia ja muita tunnetut flunssavirukset. Vuonna 1965 Tyrrell ja Bynoe viljelivät onnistuneesti uutta virusta kuljettamalla sitä sarjassa ihmisen alkion henkitorven elinviljelyn läpi . Bertil Hoorn esitteli uuden viljelymenetelmän laboratorioon. Kun eristetty virus inokuloitiin nenänsisäisesti vapaaehtoisille, aiheutti vilustumisen ja inaktivoitiin eetterillä , mikä osoitti, että sillä oli lipidivaippa . Dorothy Hamre ja John Procknow Chicagon yliopistosta eristivät uuden flunssan lääketieteen opiskelijoilta vuonna 1962. He eristivät ja kasvattivat viruksen munuaiskudosviljelmässä nimeäen sen 229E:ksi. Uusi virus aiheutti vilustumisen vapaaehtoisille, ja B814:n tavoin eetteri inaktivoi sen.

Transmissioelektronimikroskooppikuva elinviljellystä koronaviruksesta OC43

Skotlantilainen virologi June Almeida St Thomasin sairaalassa Lontoossa, yhteistyössä Tyrrellin kanssa, vertasi IBV:n, B814:n ja 229E:n rakenteita vuonna 1967. Elektronimikroskopiaa käyttämällä osoitettiin, että kolme virusta liittyvät morfologisesti toisiinsa niiden yleisen muodon ja erottuvien nuppimaisten piikkien perusteella. . Terveyslaitoksen tutkimusryhmä pystyi samana vuonna eristämään toisen jäsenen tästä uudesta virusryhmästä elinviljelmän avulla ja nimesi yhden näytteistä OC43:ksi (OC eli elinviljely). Kuten B814, 229E ja IBV, myös uudella vilustumisviruksella OC43 oli elektronimikroskoopilla tarkasteltuna erottuvia nuppimaisia ​​piikkejä.

IBV:n kaltaiset uudet vilustumisvirukset osoitettiin pian myös morfologisesti sukua hiiren hepatiittivirukselle. Tämä uusi virusryhmä nimettiin koronaviruksiksi niiden erottuvan morfologisen ulkonäön perusteella. Ihmisen koronaviruksen 229E ja ihmisen koronaviruksen OC43 tutkimista jatkettiin seuraavina vuosikymmeninä. Koronaviruksen kanta B814 katosi. Ei tiedetä, mikä nykyinen ihmisen koronavirus se oli. Sittemmin on tunnistettu muita ihmisen koronaviruksia, mukaan lukien SARS-CoV vuonna 2003, HCoV NL63 vuonna 2003, HCoV HKU1 vuonna 2004, MERS-CoV vuonna 2013 ja SARS-CoV-2 vuonna 2019. Eläinten koronaviruksia on myös ollut suuri määrä. tunnistettu 1960-luvulta lähtien.

Mikrobiologia

Rakenne

Koronaviruksen rakenne

Koronavirukset ovat suuria, karkeasti pallomaisia ​​hiukkasia, joilla on ainutlaatuiset pintaprojektiot. Niiden koko vaihtelee suuresti ja keskimääräiset halkaisijat ovat 80-120 nm . Äärimmäiset koot tunnetaan halkaisijaltaan 50-200 nm. Kokonaismolekyylimassa on keskimäärin 40  000 kDa . Ne on suljettu vaippaan, johon on upotettu useita proteiinimolekyylejä. Lipidikaksoiskerrosvaippa, kalvoproteiinit ja nukleokapsidi suojaavat virusta sen ollessa isäntäsolun ulkopuolella.

Viruksen vaippa koostuu lipidikaksoiskerroksesta , johon kalvon (M), vaipan (E) ja piikki (S) rakenneproteiinit ovat ankkuroituneet. E:S:M-moolisuhde lipidikaksoiskerroksessa on noin 1:20:300. E- ja M-proteiinit ovat rakenteellisia proteiineja, jotka yhdistyvät lipidikaksoiskerroksen kanssa viruksen kuoren muodostamiseksi ja sen koon säilyttämiseksi. S-proteiineja tarvitaan vuorovaikutukseen isäntäsolujen kanssa. Mutta ihmisen koronavirus NL63 on erikoinen siinä mielessä, että sen M-proteiinilla on sitoutumiskohta isäntäsolulle, ei sen S-proteiinille. Vaipan halkaisija on 85 nm. Viruksen vaippa elektronimikrokuvissa näkyy erillisenä parina elektronitiheitä kuoria (kuoret, jotka ovat suhteellisen läpinäkymättömiä viruspartikkelin skannaamiseen käytetylle elektronisuihkulle).

M - proteiini on vaipan päärakenneproteiini, joka tarjoaa yleismuodon ja on tyypin III kalvoproteiini . Se koostuu 218-263 aminohappotähteestä ja muodostaa 7,8 nm paksun kerroksen. Siinä on kolme domeenia, lyhyt N-terminaalinen ektodomeeni , kolminkertainen transmembraanidomeeni ja C-terminaalinen endodomeeni . C-terminaalinen alue muodostaa matriisin kaltaisen hilan, joka lisää kirjekuoren ylimääräistä paksuutta. Eri lajeilla voi olla joko N- tai O - kytkettyjä glykaaneja proteiinin aminoterminaalisessa domeenissaan. M-proteiini on ratkaisevan tärkeä viruksen elinkaaren kokoamis-, silmu- , vaippa- ja patogeneesivaiheissa.

E- proteiinit ovat vähäisiä rakenneproteiineja ja erittäin vaihtelevia eri lajeissa. Koronaviruspartikkelissa on vain noin 20 kopiota E-proteiinimolekyylistä. Ne ovat kooltaan 8,4-12 kDa ja koostuvat 76-109 aminohaposta. Ne ovat integraalisia proteiineja (eli upotettuina lipidikerrokseen) ja niillä on kaksi domeenia, nimittäin transmembraanidomeeni ja kalvon ulkopuolinen C-terminaalinen domeeni. Ne ovat lähes täysin α-kierteisiä, ja niissä on yksi α-kierteinen transmembraanidomeeni, ja ne muodostavat pentameerisiä (viisimolekyylisiä) ionikanavia lipidikaksoiskerroksessa. Ne ovat vastuussa virionien kokoamisesta, solunsisäisestä liikenteestä ja morfogeneesistä (orstumisesta).

 Kaavio S -proteiinin genomista ja toiminnallisista domeeneista SARS-CoV:lle ja MERS-CoV:lle

Piikit ovat koronavirusten erottuvin piirre ja ne ovat vastuussa korona- tai halomäisestä pinnasta. Koronaviruspartikkelissa on keskimäärin 74 pintapiikkiä. Jokainen piikki on noin 20 nm pitkä ja koostuu S- proteiinin trimeeristä .  S-proteiini puolestaan ​​koostuu S1- ja S2- alayksiköistä . Homotrimeerinen S  -proteiini on luokan I fuusioproteiini, joka välittää reseptorin sitoutumista ja kalvofuusiota viruksen ja isäntäsolun välillä. S1-alayksikkö muodostaa piikin pään ja sillä on reseptoria sitova domeeni (RBD). S2-alayksikkö muodostaa varren, joka kiinnittää piikin viruksen vaippaan ja proteaasiaktivaatio mahdollistaa fuusion. Nämä kaksi alayksikköä pysyvät ei-kovalenttisesti kytkettyinä, kun ne altistuvat viruksen pinnalle, kunnes ne kiinnittyvät isäntäsolukalvoon. Toiminnallisesti aktiivisessa tilassa kolme S1:tä on kiinnitetty kahteen S2-alayksikköön. Alayksikkökompleksi jaetaan yksittäisiksi alayksiköiksi, kun virus sitoutuu ja fuusioituu isäntäsoluun proteaasien , kuten isäntäsolun katepsiiniperheen ja transmembraanisen proteaasiseriini 2 :n (TMPRSS2) vaikutuksesta.

ACE2-reseptorin sitoutumisen jälkeen SARS-CoV-piikki aktivoituu ja pilkkoutuu S1/S2-tasolla

S1-proteiinit ovat kriittisimmät komponentit infektion kannalta. Ne ovat myös vaihtelevimpia komponentteja, koska ne ovat vastuussa isäntäsoluspesifisyydestä. Niillä on kaksi päädomeenia, nimeltään N-terminaalinen domeeni (S1-NTD) ja C-terminaalinen domeeni (S1-CTD), jotka molemmat toimivat reseptoria sitovina domeeneina. NTD:t tunnistavat ja sitovat sokereita isäntäsolun pinnalla. Poikkeuksen muodostaa MHV NTD, joka sitoutuu proteiinireseptoriin karsinoembryonaaliseen antigeeniin liittyvään soluadheesiomolekyyliin 1 (CEACAM1). S1-CTD:t ovat vastuussa erilaisten proteiinireseptorien, kuten angiotensiinia konvertoivan entsyymin 2 :n (ACE2), aminopeptidaasi N :n (APN) ja dipeptidyylipeptidaasi 4 :n (DPP4) tunnistamisesta.

Koronavirusten alajoukolla (erityisesti beetakoronavirusalaryhmän A jäsenillä ) on myös lyhyempi piikkimainen pintaproteiini, jota kutsutaan hemagglutiniiniesteraasiksi (HE). HE-proteiinit esiintyvät homodimeereinä, jotka koostuvat noin 400 aminohappotähteestä ja ovat kooltaan 40-50 kDa. Ne näkyvät piikkien väliin upotettuina pieninä pintaprojektioina, joiden pituus on 5–7 nm. Ne auttavat kiinnittymisessä isäntäsoluun ja irtautumisessa siitä.

Vaipan sisällä on nukleokapsidi , joka muodostuu nukleokapsidiproteiinin (N) useista kopioista, jotka ovat sitoutuneet positiivisen yksijuosteisen RNA - genomiin jatkuvana helmiä merkkijonossa -tyyppisessä konformaatiossa. N-proteiini on kooltaan 43-50 kDa oleva fosfoproteiini , joka on jaettu kolmeen konservoituneeseen domeeniin. Suurin osa proteiinista koostuu domeeneista 1 ja 2, jotka sisältävät tyypillisesti runsaasti arginiineja ja lysiinejä . Domeenilla 3 on lyhyt karboksiterminaalinen pää ja negatiivinen nettovaraus, joka johtuu ylimääräisestä happamuudesta emäksisiin aminohappotähteisiin nähden.

Perimä

SARS-CoV-genomi ja proteiinit

Koronavirukset sisältävät positiivisen, yksijuosteisen RNA- genomin. Koronavirusten genomin koko vaihtelee välillä 26,4-31,7 kiloemästä . Genomikoko on yksi suurimmista RNA-viruksista. Genomissa on 5′ metyloitu korkki ja 3′ polyadenyloitu häntä .

Koronaviruksen genomiorganisaatio on 5′-johtaja-UTR- replikaasi (ORF1ab)-piikki (S)-vaippa (E)-kalvo (M)-nukleokapsidi (N)-3'UTR - poly (A) häntä. Avoimet lukukehykset 1a ja 1b, jotka valtaavat kaksi ensimmäistä kolmasosaa genomista, koodaavat replikaasipolyproteiinia (pp1ab). Replikaasipolyproteiini pilkkoutuu itsestään muodostaen 16 ei- rakenteellista proteiinia (nsp1–nsp16).

Myöhemmät lukukehykset koodaavat neljää päärakenneproteiinia: piikki , vaippa , kalvo ja nukleokapsidi . Näiden lukukehysten välissä ovat lisäproteiinien lukukehykset. Apuproteiinien määrä ja niiden toiminta on yksilöllinen riippuen tietystä koronaviruksesta.

Replikointisykli

Solun sisääntulo

Koronaviruksen elinkaari

Infektio alkaa, kun viruksen piikkiproteiini kiinnittyy komplementaariseen isäntäsolureseptoriinsa. Kiinnittymisen jälkeen isäntäsolun proteaasi pilkkoo ja aktivoi reseptoriin kiinnittyneen piikkiproteiinin. Riippuen saatavilla olevasta isäntäsoluproteaasista, pilkkominen ja aktivaatio mahdollistavat viruksen pääsyn isäntäsoluun endosytoosin tai viruksen vaipan suoran fuusion kautta isäntäkalvon kanssa .

Genomin käännös

Päästäessään isäntäsoluun viruspartikkeli on päällystämätön ja sen genomi siirtyy solun sytoplasmaan . Koronaviruksen RNA-genomissa on 5′ metyloitu kansi ja 3′ polyadenyloitu häntä, mikä sallii sen toimia lähetti- RNA :n tavoin ja olla suoraan translatoitu isäntäsolun ribosomien toimesta . Isäntäribosomit kääntävät viruksen genomin alkuperäiset päällekkäiset avoimet lukukehykset ORF1a ja ORF1b kahdeksi suureksi päällekkäiseksi polyproteiiniksi, pp1a ja pp1ab.

Suurempi polyproteiini pp1ab on seurausta -1 ribosomaalisesta kehyssiirrosta, jonka aiheuttaa liukas sekvenssi (UUUAAAC) ja alavirran RNA -pseudokoste avoimen lukukehyksen ORF1a lopussa. Ribosomaalinen kehyssiirto mahdollistaa ORF1a:n jatkuvan translaation, jota seuraa ORF1b.

Polyproteiineilla on omat proteaasinsa PLpro (nsp3) ja 3CLpro (nsp5), jotka pilkkovat polyproteiineja eri spesifisistä kohdista. Polyproteiinin pp1ab pilkkominen tuottaa 16 ei-rakenteellista proteiinia (nsp1 - nsp16). Tuoteproteiineja ovat erilaiset replikaatioproteiinit, kuten RNA-riippuvainen RNA-polymeraasi (nsp12), RNA-helikaasi (nsp13) ja eksoribonukleaasi (nsp14).

Replikaasi-transkriptaasi

Replikaasi-transkriptaasikompleksi

Useat ei-rakenteelliset proteiinit sulautuvat yhteen muodostaen moniproteiinireplikaasi -transkriptaasikompleksin (RTC). Pääasiallinen replikaasi-transkriptaasiproteiini on RNA-riippuvainen RNA-polymeraasi (RdRp). Se osallistuu suoraan RNA:n replikaatioon ja transkriptioon RNA-juosteesta. Muut kompleksin ei-rakenteelliset proteiinit auttavat replikaatio- ja transkriptioprosessissa. Esimerkiksi eksoribonukleaasin ei-rakenneproteiini tarjoaa lisätarkkuutta replikaatiolle tarjoamalla oikolukemistoiminnon , joka RNA-riippuvaisesta RNA-polymeraasista puuttuu.

Replikaatio – Yksi kompleksin päätehtävistä on replikoida virusgenomi. RdRp välittää suoraan negatiivisensensen genomisen RNA:n synteesiä positiivisesta genomisesta RNA:sta. Tätä seuraa positiivisen sense genomisen RNA:n replikaatio negatiivisesta genomisesta RNA:sta.

Sisäkkäisten mRNA:iden transkriptio

Sisäkkäinen joukko subgenomisia mRNA:ita

Transkriptio – Kompleksin toinen tärkeä tehtävä on transkriptoida virusgenomi. RdRp välittää suoraan negatiivisensensen subgenomisen RNA-molekyylien synteesiä positiivisesta genomisesta RNA:sta. Tätä prosessia seuraa näiden negatiivisen mielen subgenomien RNA-molekyylien transkriptio niiden vastaaviksi positiivisiksi mRNA:iksi . Subgenomiset mRNA:t muodostavat " sisäkkäisen joukon ", jolla on yhteinen 5'-pää ja osittain päällekkäinen 3'-pää.

Rekombinaatio – Replikaasi-transkriptaasikompleksi pystyy myös geneettiseen rekombinaatioon , kun vähintään kaksi virusgenomia on läsnä samassa infektoidussa solussa. RNA-rekombinaatio näyttää olevan tärkeä liikkeellepaneva voima määritettäessä koronaviruslajin geneettistä vaihtelua, koronaviruslajin kykyä hypätä isännästä toiseen ja harvoin uusien koronavirusten ilmaantumisen määrittämisessä. Tarkka rekombinaation mekanismi koronaviruksissa on epäselvä, mutta siihen liittyy todennäköisesti templaatin vaihto genomin replikaation aikana.

Kokoaminen ja vapauttaminen

Replikoituneesta positiivisesta genomisesta RNA:sta tulee jälkeläisten virusten genomi . mRNA:t ovat virusgenomin viimeisen kolmanneksen geenitranskriptejä alkuperäisen päällekkäisen lukukehyksen jälkeen. Isännän ribosomit kääntävät nämä mRNA:t rakenneproteiineiksi ja moniksi apuproteiineiksi. RNA-translaatio tapahtuu endoplasmisen retikulumin sisällä . Viruksen rakenneproteiinit S, E ja M liikkuvat eritysreittiä pitkin Golgin väliosastoon . Siellä M  -proteiinit ohjaavat useimpia proteiini-proteiinivuorovaikutuksia, joita tarvitaan virusten kokoamiseen sen sitoutumisen jälkeen nukleokapsidiin . Jälkeläisvirukset vapautuvat sitten isäntäsolusta eksosytoosin kautta eritysrakkuloiden kautta. Vapautuessaan virukset voivat infektoida muita isäntäsoluja.

Tarttuminen

Tartunnan saaneet kantajat voivat levittää viruksia ympäristöön. Koronaviruksen piikkiproteiinin vuorovaikutus sen komplementaarisen solureseptorin kanssa on keskeistä määritettäessä vapautuneen viruksen kudostropismia , tarttuvuutta ja lajivalikoimaa . Koronavirukset kohdistuvat pääasiassa epiteelisoluihin .Ne siirtyvät isännästä toiseen isännästä toiseen koronaviruslajista riippuen joko aerosoli- , fomiitti- tai fecal-oraalista reittiä .

Ihmisen koronavirukset infektoivat hengitysteiden epiteelisoluja, kun taas eläinten koronavirukset yleensä infektoivat ruoansulatuskanavan epiteelisoluja . Esimerkiksi SARS-koronavirus infektoi ihmisen keuhkojen epiteelisoluja aerosolireitin kautta sitoutumalla angiotensiinia konvertoivan entsyymin 2 (ACE2) -reseptoriin. Tarttuva gastroenteriittikoronavirus (TGEV) infektoi sian ruoansulatuskanavan epiteelisoluja fecal-oraalista reittiä sitoutumalla alaniiniaminopeptidaasi (APN) -reseptoriin .

Luokittelu

Koronavirusten fylogeneettinen puu

Koronavirukset muodostavat Orthocoronavirinae-alaheimon, joka on toinen Coronaviridae -heimon , lahkon Nidovirales ja Riboviria alueen kahdesta alaheimosta . Ne on jaettu neljään sukuun: Alphacoronavirus , Betacoronavirus , Gammacoronavirus ja Deltacoronavirus . Alfakoronavirukset ja beetakoronavirukset tartuttavat nisäkkäitä, kun taas gammakoronavirukset ja deltakoronavirukset tartuttavat ensisijaisesti lintuja.

• Suku: Alphacoronavirus ;
  • Lajit: Alphacoronavirus 1 ( TGEV , Kissan koronavirus , Koiran koronavirus ), Ihmisen koronavirus 229E , Ihmisen koronavirus NL63 , Miniopterus lepakon koronavirus 1 , Miniopterus bat coronavirus HKU8 , Sikojen epidemia ripulivirus , Rhinolophus bat coronavirus Scotophil2 HKU1 corona2
• Suku Betacoronavirus ;
  • Lajit: Betacoronavirus 1 ( Naudan koronavirus , Ihmisen koronavirus OC43 ), Hedgehog coronavirus 1 , Ihmisen koronavirus HKU1 , Lähi-idän hengitysoireyhtymään liittyvä koronavirus , Hiiren koronavirus , Pipistrellus lepakon koronavirus HKU5 , Rousettus lepakon hengitystieoireyhtymä HKU9 – vakava akutevirus SARS-CoV , SARS-CoV-2 ), Tylonycteris bat coronavirus HKU4
• Suku Gammacoronavirus ;
  • Laji: Lintukoronavirus , Beluga whale coronavirus SW1
• Suku Deltacoronavirus
  • Lajit: Bulbul coronavirus HKU11 , Porcine coronavirus HKU15

Alkuperä

Ihmisen koronavirusten alkuperä ja mahdolliset väliisännät

Kaikkien koronavirusten viimeisimmän yhteisen esi -isän (MRCA) on arvioitu olleen olemassa jo vuonna 8000 eaa ., vaikka jotkin mallit sijoittavat yhteisen esi-isän jopa 55 miljoonan vuoden taakse tai enemmän, mikä viittaa pitkäaikaiseen yhteisevoluutioon lepakko- ja lintulajien kanssa. Alfakoronaviruslinjan viimeisin yhteinen esi-isä on sijoitettu noin 2400 eaa., beetakoronaviruslinjan 3300 eaa., gammakoronaviruslinjan 2800 eaa. ja deltakoronaviruslinjan noin 3000 eaa. Lepakot ja linnut ovat lämminverisinä lentävän selkärankaisena ihanteellisia luonnollisia säiliöitä koronaviruksen geenipoolille ( lepakoiden kanssa alfakoronavirusten ja beetakoronavirusten säiliö – ja linnut gammakoronavirusten ja deltakoronavirusten säiliö). Viruksia isännöivien lepakko- ja lintulajien suuri määrä ja maailmanlaajuinen valikoima on mahdollistanut koronavirusten laajan evoluution ja leviämisen.

Monet ihmisen koronavirukset ovat peräisin lepakoista. Ihmisen koronaviruksella NL63 oli yhteinen esi-isä lepakoiden koronaviruksen (ARCoV.2) kanssa vuosina 1190–1449 jKr. Ihmisen koronaviruksella 229E oli yhteinen esi-isä lepakoiden koronaviruksen (GhanaGrp1 Bt CoV) kanssa vuosina 1686–1800 jKr. Viime aikoina alpakan koronavirus ja ihmisen koronavirus 229E erosivat joskus ennen vuotta 1960. MERS-CoV ilmaantui ihmisiin lepakoista kamelien välijoukon kautta. MERS-CoV, vaikka se liittyy useisiin lepakoiden koronaviruslajeihin, näyttää eronneen näistä useita vuosisatoja sitten. Lähinnä sukulaislepakkokoronavirus ja SARS-CoV erosivat vuonna 1986. SARS-CoV:n esi-isät tartuttavat ensimmäisen kerran Hipposideridae -suvun lehtinenälepakoita ; myöhemmin ne levisivät Rhinolophidae -lajin hevosenkenkälepakoihin , sitten aasialaisiin palmuviineihin ja lopulta ihmisiin.

Toisin kuin muut beetakoronavirukset, Betacoronavirus 1 -lajin ja Embecovirus -alasuvun naudan koronaviruksen uskotaan saaneen alkunsa jyrsijöistä eikä lepakoista. 1790-luvulla hevosen koronavirus erosi naudan koronaviruksesta lajien välisen hypyn jälkeen . Myöhemmin 1890-luvulla ihmisen koronavirus OC43 erosi naudan koronaviruksesta toisen lajien välisen leviämistapahtuman jälkeen. On arveltu, että vuoden 1890 influenssapandemia on saattanut johtua tästä leviämisestä eikä influenssaviruksesta pandemian ajoituksen, neurologisten oireiden ja tuntemattoman aiheuttajan vuoksi. Hengitystieinfektioiden lisäksi ihmisen koronaviruksella OC43:lla epäillään olevan roolia neurologisissa sairauksissa . 1950-luvulla ihmisen koronavirus OC43 alkoi hajaantua nykyisiin genotyyppeihinsä . Fylogeneettisesti hiiren maksan ja keskushermoston infektoiva hiiren hepatiittivirus ( Murine coronavirus ) on sukua ihmisen koronavirukselle OC43 ja naudan koronavirukselle. Ihmisen koronavirus HKU1, kuten edellä mainitut virukset, on myös peräisin jyrsijöistä.

Infektio ihmisillä

COVID-19 :n aiheuttavan SARS-CoV-2:n leviäminen ja elinkaari

Koronavirusten riskitekijät vaihtelevat merkittävästi. Jotkut voivat tappaa yli 30 % tartunnan saaneista, kuten MERS-CoV , ja jotkut ovat suhteellisen vaarattomia, kuten flunssa. Koronavirukset voivat aiheuttaa vilustumista, johon liittyy vakavia oireita, kuten kuumetta ja turvonneista adenoideista johtuvaa kurkkukipua . Koronavirukset voivat aiheuttaa keuhkokuumetta (joko suora viruskeuhkokuume tai sekundaarinen bakteerikeuhkokuume ) ja keuhkoputkentulehdus (joko suora virusperäinen keuhkoputkentulehdus tai sekundaarinen bakteeriperäinen keuhkoputkentulehdus). Vuonna 2003 löydetyllä ihmisen koronaviruksella, SARS-CoV :lla , joka aiheuttaa vakavaa akuuttia hengitystieoireyhtymää (SARS), on ainutlaatuinen patogeneesi, koska se aiheuttaa sekä ylä- että alahengitystieinfektioita .

Ihmisten koronaviruslajeja tunnetaan kuusi, joista yksi on jaettu kahteen eri kantaan, mikä tekee yhteensä seitsemän ihmisen koronaviruskantaa.

HCoV-NL63:n kausijakauma Saksassa osoittaa etusijalla havaitsemista marraskuusta maaliskuuhun

Neljä ihmisen koronavirusta tuottaa oireita, jotka ovat yleensä lieviä, vaikka väitetään, että ne olisivat aiemmin olleet aggressiivisempia:

1. Ihmisen koronavirus OC43 (HCoV-OC43), β-CoV
2. Ihmisen koronavirus HKU1 (HCoV-HKU1), β-CoV
3. Ihmisen koronavirus 229E (HCoV-229E), α-CoV
4. Ihmisen koronavirus NL63 (HCoV-NL63), α-CoV–

Kolme ihmisen koronavirusta aiheuttaa mahdollisesti vakavia oireita:

1. Vaikea akuutti hengitystieoireyhtymä koronavirus (SARS-CoV), β-CoV (tunnistettu vuonna 2003)
2. Lähi-idän hengitystieoireyhtymään liittyvä koronavirus (MERS-CoV), β-CoV (tunnistettu vuonna 2012)
3. Vaikea akuutti hengitystieoireyhtymä koronavirus 2 (SARS-CoV-2), β-CoV (tunnistettu vuonna 2019)

Nämä aiheuttavat sairauksia, joita kutsutaan yleisesti SARSiksi , MERSiksi ja COVID-19 :ksi .

Flunssa

Vaikka flunssan aiheuttavat yleensä rinovirukset , noin 15 %:ssa tapauksista syynä on koronavirus. Ihmisen koronavirukset HCoV-OC43, HCoV-HKU1, HCoV-229E ja HCoV-NL63 kiertävät jatkuvasti aikuisten ja lasten ihmispopulaatiossa maailmanlaajuisesti ja aiheuttavat yleensä lieviä flunssan oireita. Neljän lievän koronaviruksen kausiluonteinen ilmaantuvuus esiintyy talvikuukausina lauhkeissa ilmastoissa . Trooppisessa ilmastossa ei ole vallitsevuutta mihinkään vuodenaikaan .

Vaikea akuutti hengitystieoireyhtymä (SARS)

Vuonna 2003 Aasiassa edellisenä vuonna alkaneen vakavan akuutin hengitystieoireyhtymän (SARS) puhkeamisen ja toissijaisten tapausten jälkeen muualla maailmassa Maailman terveysjärjestö (WHO) julkaisi lehdistötiedotteen, jossa todettiin, että useiden henkilöiden tunnistama uusi koronavirus. Laboratoriot olivat SARSin aiheuttaja. Virus sai virallisen nimen SARS-koronavirus (SARS-CoV). Yli 8 000 ihmistä 29 eri maasta ja alueelta sai tartunnan, ja ainakin 774 kuoli.

Lähi-idän hengitystieoireyhtymä (MERS)

Syyskuussa 2012 tunnistettiin uudenlainen koronavirus, alun perin nimeltään Novel Coronavirus 2012 ja nyt virallisesti Lähi-idän hengitystieoireyhtymän koronavirus (MERS-CoV). Maailman terveysjärjestö antoi pian maailmanlaajuisen varoituksen. WHO:n päivityksen 28. syyskuuta 2012 mukaan virus ei näyttänyt leviävän helposti ihmisestä toiseen. Kuitenkin 12. toukokuuta 2013 Ranskan sosiaali- ja terveysministeriö vahvisti ihmisestä ihmiseen tarttuneen tapauksen Ranskassa. Lisäksi Tunisian terveysministeriö ilmoitti ihmisestä ihmiseen tarttuvista tapauksista . Kaksi vahvistettua tapausta koski ihmisiä, jotka näyttivät saaneen taudin edesmenneeltä isältään, joka sairastui vierailun jälkeen Qatarissa ja Saudi-Arabiassa. Tästä huolimatta vaikuttaa siltä, ​​että viruksella oli vaikeuksia levitä ihmisestä ihmiseen, koska useimmat tartunnan saaneet eivät välitä virusta. Saudi-Arabiassa oli 30. lokakuuta 2013 mennessä 124 tapausta ja 52 kuolemaa.

Kun hollantilainen Erasmus Medical Center sekvensoi viruksen, virukselle annettiin uusi nimi, Human Coronavirus–Erasmus Medical Center (HCoV-EMC). Viruksen lopullinen nimi on Lähi-idän hengitystieoireyhtymän koronavirus (MERS-CoV). Ainoat yhdysvaltalaiset tapaukset (molemmat selvisivät) kirjattiin toukokuussa 2014.

Toukokuussa 2015 MERS-CoV:n puhkeaminen tapahtui Korean tasavallassa , kun Lähi-itään matkustanut mies vieraili neljässä Soulin alueen sairaalassa hoitamassa sairauttaan. Tämä aiheutti yhden suurimmista MERS-CoV-epidemioista Lähi-idän ulkopuolella. Joulukuuhun 2019 mennessä laboratoriotesteillä oli vahvistettu 2 468 MERS-CoV-tartuntatapausta, joista 851 oli kuolemaan johtanut, ja kuolleisuusaste oli noin 34,5 %.

Koronavirustauti 2019 (COVID-19)

Joulukuussa 2019 ilmoitettiin keuhkokuumeepidemiasta Wuhanissa Kiinassa . 31. joulukuuta 2019 epidemia jäljitettiin uuteen koronaviruskantaan, jolle Maailman terveysjärjestö antoi väliaikaisen nimen 2019-nCoV ja Kansainvälinen virustaksonomiakomitea nimesi myöhemmin SARS -CoV-2 : ksi .

20. helmikuuta 2022 mennessä COVID-19-pandemiassa on ollut ainakin 5 883 361 vahvistettua kuolemaa ja yli 423 459 186 vahvistettua tapausta . Wuhan-kanta on tunnistettu uudeksi Betacoronavirus -kannaksi ryhmästä 2B, jonka geneettinen samankaltaisuus on noin 70 % SARS-CoV:n kanssa. Viruksella on 96 % samankaltaisuus lepakoiden koronaviruksen kanssa, joten sen epäillään olevan laajalti peräisin myös lepakoista.

Koronavirus HuPn-2018

Malesialaisten viruskeuhkokuumepotilaiden arkistoitujen näytteiden seurantatutkimuksessa virologit tunnistivat koiran koronaviruskannan , joka on tarttunut ihmisiin vuonna 2018.

Infektio eläimissä

Koronavirukset on todettu aiheuttavan patologisia tiloja eläinlääketieteessä 1930-luvulta lähtien. Ne tartuttavat useita eläimiä, mukaan lukien siat, karja, hevoset, kamelit, kissat, koirat, jyrsijät, linnut ja lepakot. Suurin osa eläimiin liittyvistä koronaviruksista saastuttaa suolistossa ja tarttuu uloste-oraalista reittiä. Näiden eläinkoronavirusten viruspatogeneesin selvittämiseen on kohdistettu merkittävää tutkimustyötä erityisesti eläinlääkintä- ja zoonoottisista sairauksista kiinnostuneiden virologien toimesta.

Tuotantoeläimiä

Koronavirukset tartuttavat kesyjä lintuja. Tartuttava keuhkoputkentulehdusvirus (IBV), eräänlainen koronavirus, aiheuttaa lintujen tarttuvaa keuhkoputkentulehdusta . Virus on huolestuttava siipikarjateollisuudelle korkean tartuntakuolleisuuden, nopean leviämisen ja tuotantoon kohdistuvien vaikutusten vuoksi. Virus vaikuttaa sekä lihantuotantoon että kananmunien tuotantoon ja aiheuttaa huomattavia taloudellisia menetyksiä. Kanoilla tarttuva keuhkoputkentulehdusvirus ei kohdistu ainoastaan ​​hengitysteihin vaan myös virtsa- ja sukupuolielimiin . Virus voi levitä kanan eri elimiin. Virus tarttuu aerosolin ja ulosteen saastuttaman ruoan välityksellä. IBV:tä vastaan ​​on olemassa erilaisia ​​rokotteita , jotka ovat auttaneet rajoittamaan viruksen ja sen muunnelmien leviämistä. Tarttuva keuhkoputkentulehdus on yksi linnun koronaviruslajin useista kannoista . Toinen lintujen koronaviruskanta on kalkkunan koronavirus (TCV), joka aiheuttaa kalkkunoilla enteriittiä .

Koronavirukset vaikuttavat myös muihin kotieläintuotannon aloihin , kuten sianviljelyyn ja karjankasvatukseen . Sian akuutti ripulioireyhtymän koronavirus (SADS-CoV), joka liittyy lepakoiden koronavirukseen HKU2 , aiheuttaa ripulia sioilla. Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) on hiljattain ilmaantunut koronavirus, joka aiheuttaa samalla tavoin ripulia sioilla. Transmissible gastroenteritis virus (TGEV), joka kuuluu Alphacoronavirus 1 -lajiin , on toinen koronavirus, joka aiheuttaa ripulia nuorilla sioilla. Nautateollisuudessa naudan koronavirus (BCV), joka on Betacoronavirus 1 -lajin jäsen ja sukua HCoV-OC43:lle, on vastuussa nuorten vasikoiden vakavasta runsasta suolistotulehduksesta.

Kotieläimet

Koronavirukset tartuttavat kotieläimiä, kuten kissoja, koiria ja frettejä. Kissan koronaviruksella on kaksi muotoa, jotka molemmat kuuluvat Alphacoronavirus 1 -lajiin . Kissan enterinen koronavirus on vähäisen kliinisesti merkittävä patogeeni, mutta tämän viruksen spontaani mutaatio voi johtaa kissan tarttuvaan peritoniittiin (FIP), joka on korkea kuolleisuus. On olemassa kaksi erilaista koronavirusta, jotka tarttuvat koiriin. Koiran koronavirus (CCoV), joka kuuluu Alphacoronavirus 1 -lajiin , aiheuttaa lievän maha-suolikanavan sairauden. Koiran hengitysteiden koronavirus (CRCoV), joka on Betacoronavirus 1 -lajin jäsen ja sukua HCoV-OC43:lle, aiheuttaa hengitystiesairauksia. Samoin on olemassa kahdenlaisia ​​koronaviruksia, jotka tartuttavat frettejä. Fretin enteerinen koronavirus aiheuttaa maha-suolikanavan oireyhtymän, joka tunnetaan epitsoottisena katarraalisuolitulehduksena (ECE), ja viruksen tappavamman systeemisen version (kuten FIP kissoilla), joka tunnetaan frettien systeemisenä koronaviruksena (FSC).

Laboratorioeläimet

Koronavirukset tartuttavat laboratorioeläimiä. Hiiren hepatiittivirus (MHV), joka kuuluu Murine coronavirus -lajiin , aiheuttaa epidemian ja korkean kuolleisuuden aiheuttavan hiiren sairauden erityisesti laboratoriohiirten pesäkkeissä. Ennen SARS-CoV:n löytämistä MHV oli parhaiten tutkittu koronavirus sekä in vivo että in vitro sekä molekyylitasolla. Jotkut MHV - kannat aiheuttavat etenevän demyelinisoivan enkefaliitin hiirillä , joita on käytetty hiirimallina multippeliskleroosissa . Sialodakryoadeniittivirus (SDAV), joka on hiiren koronavirus -lajin kanta , on erittäin tarttuva laboratoriorottien koronavirus, joka voi tarttua yksilöiden välillä suorassa kosketuksessa ja epäsuorasti aerosolin välityksellä. Kanin enterinen koronavirus aiheuttaa akuutin ruoansulatuskanavan sairauden ja ripulin nuorilla eurooppalaisilla kaneilla . Kuolleisuusluvut ovat korkeat.

Ennaltaehkäisy ja hoito

Ihmisen koronavirus SARS-CoV-2:ta vastaan ​​on kehitetty useita eri menetelmiä käyttäviä rokotteita . Ihmisen koronaviruksia vastaan ​​on myös tunnistettu antiviraalisia kohteita , kuten virusproteaaseja, polymeraaseja ja sisäänpääsyproteiineja. Lääkkeitä kehitetään, jotka kohdistuvat näihin proteiineihin ja viruksen replikaation eri vaiheisiin.

Eläinten koronaviruksia IBV, TGEV ja koiran CoV vastaan ​​on saatavilla rokotteita, vaikka niiden tehokkuus on rajallinen. Erittäin tarttuvien eläinkoronavirusten, kuten PEDV:n, puhjetessa voidaan käyttää toimenpiteitä, kuten kokonaisten sikakarjojen tuhoamista, estämään leviäminen muihin karjoihin.

Katso myös

• Koronavirustaudit
• Zoonoosi

Viitteet

Lue lisää