Semliki metsa viirus

Isoleerimine

Semliki metsa viirus isoleeriti esmalt aastal 1942, 130 emasest Aedes abnormalis moskiitost, mis püüti kinni Ugandast, Semliki metsast. Viiruse looduslik selgroogne peremeesorganism on teadmata, kuid siiani on nakatumist dokumenteeritud inimestel, hobustel, ahvidel, lindudel, närilistel ja koduloomadel. SFV-d seostatakse hobuste entsefaliidi puhanguga Senegalis aastal 1974. 1987. aastal eraldati Kesk-Aafrika vabariigis 22 Prantsuse sõduri verest Semliki metsa viirus. Nakatunud kannatasid palaviku, raskete peavalude, lihasevalude ja artriidi käes. Samal ajal isoleeriti SFV ka kohalikest Aedes aegypti moskiitodest.

Patogeensus

Semliki metsa viirust ei peeta inimesele patogeenseks, aga on ohtlik närilistele. Inimestel on dokumenteeritud vaid üks surmajuhtum. See juhtus teadlasel, kes töötas SFV Osterrieth tüvega. Võimalik, et nakatumist võimaldas varem diagnoositud tugev immuunsüsteemi puudulikkus. Sümptomitena esinesid kõnevõime kadumine, krambid, kooma ning lõpuks kardiovaskulaarsete ja hingamiselundite seiskumine. Esmalt kahtlustati, et patsiendil esineb neuroloogiline häire. Pärast lahkamist avastati ta seljaaju vedelikust ja ajust SFV partikleid ning surmapõhjuseks osutus viiruslik meningiit. On teada, et teadlane töötas BHK (Beebi hamstri neeru rakud) rakkudest eraldatud viiruse supernatandiga, kuid nakatumise viis ja doos on teadmata.

Sümptomid

Enamik Semliki metsa viiruse nakkusi on asümptomaatilised või väga kergekujulised. Viiruse peiteaja jooksul ei ole selle sümptomeid võimalik eristada malaaria, gripi või teistest palavikuliste haiguste sümptomitest. SFV peiteaeg kestab umbes 2–4 päeva, millele järgneb pikk periood, kus nakatunu võib tunda kerget nõrkust. Haiguse edenedes võivad tekkida pea- ja lihasevalud, palavik ning artriit. Harva võib esineda ka valu alakõhus, kõhulahtisus ja konjunktiviit ehk silma sidekesta põletik. Viiruse vastu kindlat ravimit ei eksisteeri, kuid sümptomite tõsinedes võidakse rakendada sümptomaatilist ravi.

Virioni ehitus

Semliki metsa viiruse virion on 65–70 nm läbimõõduga sfäär. Genoomne positiivse polaarsusega RNA molekul on pakitud ikosaeedrilisse 30 nm läbimõõduga nukleokapsiidi, millel on T4 sümmeetria. Nukleokapsiid on ümbritsetud peremehe raku plasmamembraanist pärineva lipiidse kaksikkihiga, mille sees paiknevad viiruse kodeeritud glükoproteiinid E1, E2, E3, 6K. Viiruse piigid ehk ogad on moodustatud transmembraansete struktuursete glükoproteiinide E1 ja E2 poolt, mis esinevad heterodimeeridena. Viirus omab 80 piiki, millest igaüks on moodustunud kolmest E1-E2 dimeerist ja ulatub umbes 20 nm võrra lipiidsest kakskikkihist välja. E3 on virioni pinnal asuv väike membraanivalk ning 6K on glükoproteiin, mille ülesandeks on arvatavasti virioni piigi stabiliseerimine.

Genoom

Semliki metsa viiruse genoom on positiivse polaarsusega lineaarne üheahelaline RNA, mille pikkus on ligikaudu 11 500 nukleotiidi. Genoomi võib jagada kaheks suureks alaks: mittestruktuurseid (nsP) valke kodeeriv ala, mis moodustab 2/3 viiruse genoomist, ning struktuurseid (sP) valke kodeeriv ala. Mittestruktuursed valgud transleeritakse genoomselt RNA-lt ühe polüproteiinina – P1234, mis hiljem lõigatakse nsP2 poolt neljaks eraldi valguks: nsP1, nsP2, nsP3, nsP4. 
Struktuursed valgud transkribeeritakse 26S subgenoomselt RNA-lt. 26S subgenoomne RNA on järjestuselt identne genoomse RNA N-terminuse 1/3-le. Sellelt transleeritakse esmalt polüproteiin, mis seejärel lõigatakse viieks struktuurseks valguks: kapsiidivalguks C ja glükoproteiinideks E3, E2, 6K ja E1.

Viiruse paljunemine rakus

Viiruse genoomse RNA paljunemine toimub eranditult raku tsütoplasmas. Semliki metsa viiruse genoomi replikatsioon toimub kasutades vaheühendina negatiivset RNA ahelat. See on omane kõigile positiivse polaarsusega RNA viirustele. Esimese etapina toimub viiruse kapsiidist vabanenud 42S RNA translatsioon. Selle tagajärjel tekib mittestruktuurne polüproteiin, mis on eellaseks mittestruktuursetele valkudele nsP1, nsP2, nsP3 ja nsP4. Tekkinud polüproteiini lõikab neljaks erinevaks valguks nsP2. Need neli valku ja nende eelvalgud moodustavad viiruse paljunemiseks vajaminevaid replikatsioonikomplekse ja viivad läbi viiruse replikatsiooni. SFV RNA replikatsioon koosneb kahest erinevast faasist, mida liigitatakse varajaseks ja hiliseks replikatsiooniks. Varajase replikatsiooni käigus sünteesitakse negatiivne RNA ahel. Hilises replikatsioonis toimub negatiivse ahela põhjal uute positiivsete genoomsete ja subgenoomsete RNA ahelate süntees. Negatiivse täispika komplementaarse 42S RNA ahela süntees sõltub pidevast valgusünteesist ja toimub esimese 3–4 tunni jooksul pärast infektsiooni ning seiskub siis järsult. Varajases replikatsioonis on rakus vaba nsP2 kontsentratsioon väike, mistõttu toimub uute sünteesitud polüproteiinide lahtilõikamine aeglaselt ja polüproteiinid on seega stabiilsed. Neli tundi pärast viiruse rakku sisenemist saavutab positiivse genoomse RNA süntees maksimumkiiruse, mis jätkub raku surmani. Hilises infektsioonis on nsP2 saavutanud kõrge kontsentratsiooni, mistõttu lõigatakse vast sünteesitud polüproteiine kiiresti neljaks mittestruktuurseks valguks ja seega väheneb ka polüproteiinide stabiilsus.

Kasutamine vähivastases ravis

Onkolüütiline Semliki metsa viirus on üks potentsiaalseid viirused, millega oleks võimalik tappa vähirakke. Siiani on peamiselt uurimise all olnud mitteopereeritava luuvähi ravi. Katseid on tehtud hiirtega, kellele on kunstlikult naha alla viidud inimese luuvähi rakke. Raviks kasutati SFV vektorit VA7-EGFP ning tulemusi võrreldi, nii in vitro in vitro e. katseklaasis kui in vivo e. kehasiseselt, teise vähiraviks kasutatava viiruse, Ad5Δ24 tulemustega. Leiti, et Semliki metsa viirus suudab in vitro tappa vähirakke kiiremini ja väiksema viiruse kontsentratsiooni juures kui Ad5Δ24. Samas avastati, et osad vähirakkude tüved on SFV vektorile resistentsed. Hiirtel, keda raviti kummagi viiruse vektoriga, vähenes kasvaja suurus märgatavalt, samas kui kontrollgrupil kasvaja mõõtmed suurenesid. Katseloomadel, keda raviti VA7-EGFP-ga, vähenes kasvaja suurus kas nõelapea suuruseks või hävinesid vähirakud täielikult. Ravi töötas ka väga agressiivselt kasvavate tuumorite puhul. Onkolüütilise Semliki metsa viirusega ravitud hiirte eluiga suurenes märgatavalt, kuid täielikku vähist paranemist ei esinenud ühelgi katseloomal.

Kasutamine geeniteraapias

Semliki metsa viiruse vektorid suudavad edukalt viia sisse geene paljude kudede DNA-sse, kaasaarvatud neuronitesse. Seetõttu üritatakse seda kasutada kesknärvisüsteemi haiguste ravimiseks nagu seda on näiteks Parkinsoni tõbi. SFV vektoreid on edukalt kasutatud geeniteraapias, vaktsineerimisel ja rekombinantsete valkude tootmisel. Lisaks viiruse võimele siseneda paljudesse kudedesse, on see võimeline viima DNA-sse heteroloogseid geene pikkusega kuni 7000 aluspaari. Praegune Semliki metsa viiruse vektorite põlvkond, mida kutsutakse SFV1, on väljaarendatud SFV eelnevast prototüüptüvest L10. Nakatamisvõimelist viirust, mis on eraldatud täispikast prototüüp cDNA-st, nimetatakse SFV4-ks. Geeniteraapiaks on võimalik valmistada spetsiaalseid, paljunemisvõimetuid viiruselaadseid partikleid. Selleks viiakse rakku eraldi pSFV1 plasmiid ning teine plasmiid, mis sisaldab viiruse struktuurseid geene. Selline meetod tagab ohutuma viisi raviks nii patsientidele kui ka teadlastele, kes selle viirusega töötavad. Juhul, kui rakku on viidud 2 eraldi plasmiidi, toimub viiruse kapsiidi- ja piigigeenide translatsioon eraldi. Paljunemisvõimetud viiruselaadsed partiklid on SVF4-ga identsed struktuurilt, nakatamisvõimelt ja RNA replikatsioonilt, kuid erinevalt SFV4-st ei suuda need luua uusi viiruse partikleid ning seega ei levi edasi teistesse rakkudesse.