Semliki metsa viirus

Semliki metsa viirus ehk Semliki Foresti viirus ehk SFV on alfaviirus, mis kuulub sugukonda "Togaviridae". Seda leidub looduslikult Aafrikas Sahara kõrbe lähistel ja mõnedes Aasia piirkondades. Viiruse peremehed ja peamised levitajad on moskiitode liigid "Aedes africanus" ja "Aedes aegypti". Viiruse lähimad sugulased on "chikungunya", Getah ja Mayaro alfaviirused. Semliki metsa viirust peetakse inimesele mittepatogeenseks ning enamikul viirusega nakatunutest ei esine sümptomeid või need on kergekujulised.
Meditsiinis uuritakse Semliki metsa viirust kui võimalikku abivahendit, mida saaks kasutada geeniteraapias ja vähiravis.
Isoleerimine.
Semliki metsa viirus isoleeriti esimest korda 1942. aastal 130 emasest "Aedes abnormalis"'e liiki moskiitost, kes püüti kinni Ugandast Semliki metsast. Viiruse looduslik selgroogne peremeesorganism on teadmata, kuid nakatumist on dokumenteeritud inimestel, hobustel, ahvidel, lindudel, närilistel ja koduloomadel. Semliki metsa viirust seostatakse hobuste entsefaliidipuhanguga Senegalis aastal 1974. 1987. aastal eraldati Kesk-Aafrika vabariigis 22 Prantsuse sõduri verest Semliki metsa viirus. Nakatunud kannatasid palaviku, raskete peavalude, lihasevalude ja artriidi all. Samal ajal isoleeriti viirus ka kohalikest "Aedes aegypti" moskiitodest.
Patogeensus.
Semliki metsa viirust ei peeta inimesele patogeenseks, aga see on ohtlik närilistele. Inimeste seas on dokumenteeritud vaid üks surmajuhtum. Surmavalt haigestus teadlane, kes töötas SFV Osterrieth tüvega. Võimalik, et nakatumist võimaldas varem diagnoositud tugev immuunsüsteemi puudulikkus. Sümptomitena esinesid kõnevõime kadumine, krambid, kooma ning lõpuks südametöö ja hingamise seiskumine. Esmalt kahtlustati, et tegemist on neuroloogilise häirega. Pärast lahkamist avastati patsiendi seljaajuvedelikust ja ajust viiruseosakesi ning surma põhjuseks osutus viiruslik meningiit. On teada, et teadlane töötas BHK (hamstripoja neeru) rakkudest eraldatud viiruse supernatandiga, kuid nakatumise viis ja nakkusdoos on teadmata.
Sümptomid.
Enamik Semliki metsa viiruse nakkusi on asümptomaatilised või väga kergekujulised. Viiruse peiteaja jooksul ei ole seda võimalik eristada malaariast, gripist või teistest palavikuga kulgevatest haigustest. SFV peiteaeg kestab 2–4 päeva, millele järgneb pikk periood, kus nakatunu võib tunda kerget nõrkust. Haiguse kulgedes võivad tekkida pea- ja lihasevalud, palavik ning artriit. Harva võib esineda ka valu alakõhus, kõhulahtisus ja konjunktiviit ehk sidekestapõletik. Viiruse vastu kindlat ravimit ei ole, kuid võidakse rakendada sümptomaatilist ravi.
Struktuur.
Virioni ehitus.
Semliki metsa viiruse virion on 65–70 nm läbimõõduga sfäär. Tema positiivse polaarsusega RNA-molekul on pakitud ikosaeedrilisse 30 nm läbimõõduga nukleokapsiidi, millel on T=4-sümmeetria. Nukleokapsiid on ümbritsetud peremehe raku plasmamembraanist pärineva lipiidse kaksikkihiga, mille sees paiknevad viiruse kodeeritud glükoproteiinid E1, E2, E3 ja 6K. Viiruse piigid ehk ogad on moodustunud transmembraansetest struktuursetest glükoproteiinidest E1 ja E2, mis esinevad heterodimeersel kujul. Viirusel on 80 piiki, millest igaüks koosneb 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 RNA-lt ühe polüproteiinina – P1234, mille nsP2-s esinev proteaas lõikab hiljem neljaks eraldi valguks: nsP1, nsP2, nsP3, nsP4. Struktuursed valgud transkribeeritakse 26S subgenoomselt RNA-lt. Subgenoomne RNA on järjestuselt identne genoomse RNA N-terminaalsele kolmandikule. Sellelt transleeritakse esmalt polüproteiin, mis seejärel lõigatakse viieks struktuurseks valguks: kapsiidivalguks C ja glükoproteiinideks E3, E2, 6K ja E1.
Paljunemine.
Viiruse genoomse RNA replikatsioon toimub eranditult raku tsütoplasmas. Replikatsioonis kasutatakse 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 vajaminevad replikatsioonikompleksid ja viivad läbi viiruse pärilikkusaine replikatsiooni. 
SFV RNA replikatsioon koosneb kahest faasist, mida nimetatakse 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 lõppeb siis järsult. Varajases replikatsioonis on rakus vaba nsP2 kontsentratsioon nõrk, mistõttu toimub uute sünteesitud polüproteiinide lahtilõikamine aeglaselt ja seega on need suhteliselt stabiilsed. Neli tundi pärast viiruse rakku sisenemist saavutab positiivse genoomse RNA süntees maksimumkiiruse, mis jätkub raku surmani. Hilises replikatsioonis on nsP2 saavutanud tugeva kontsentratsiooni, mistõttu lõigatakse vastsünteesitud polüproteiine kiiresti osadeks ja seega väheneb ka polüproteiinide stabiilsus.
Kasutamine meditsiinis.
Kasutamine vähivastases ravis.
Onkolüütiline Semliki metsa viirus on üks potentsiaalseid viirusi, millega võib teoreetiliselt tappa vähirakke. Siiani on uuritud peamiselt mitteopereeritava luuvähi ravi. Katseid on tehtud nii "in vitro" kui "in vivo" hiirtega, kellele on naha alla viidud inimese luuvähi rakke. Raviks kasutati SFV vektorit VA7-EGFP ning tulemusi võrreldi teise vähiraviks kasutatava viiruse, Ad5Δ24 tulemustega. Leiti, et Semliki metsa viirus suudab "in vitro" tappa vähirakke kiiremini ja viiruse nõrgema kontsentratsiooni juures kui Ad5Δ24. Samas avastati, et osa vähirakkude tüvesid 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 nõelapea suuruseks või hävinesid vähirakud täielikult. Ravi töötas ka väga agressiivselt kasvavate tuumorite puhul. Onkolüütilise Semliki metsa viirusega ravitud hiirte eluiga pikenes märgatavalt, kuid täielikku tervenemist ei esinenud ühelgi katseloomal.
Kasutamine geeniteraapias.
Semliki metsa viiruse vektorid saavad sisestada geene paljude rakkude DNA-sse, kaasa arvatud neuronitesse. Seetõttu üritatakse seda kasutada kesknärvisüsteemi haiguste, näiteks Parkinsoni tõve ravimiseks. SFV vektoreid on edukalt kasutatud geeniteraapias, vaktsineerimisel ja rekombinantsete valkude tootmisel. Lisaks viiruse võimele siseneda kudedesse suudab see sisestada DNA-sse heteroloogseid geene pikkusega kuni 7000 aluspaari. Praegune Semliki metsa viiruse vektorite põlvkond SFV1 on arendatud SFV prototüüptüvest. Nakatamisvõimelist viirust, mis on sünteesitud täispika prototüüp-cDNA põhjal, nimetatakse SFV4-ks. Geeniteraapia otstarbeks on võimalik valmistada spetsiaalseid paljunemisvõimetuid viiruselaadseid partikleid. Selleks viiakse rakku eraldi pSFV1 plasmiid ning teine plasmiid, mis sisaldab viiruse struktuurseid geene. Selline meetod tagab ohutuse nii patsientidele kui ka teadlastele, kes selle viirusega töötavad. Juhul kui rakku on viidud kaks eraldi plasmiidi, toimub viiruse kapsiidi- ja piigigeenide translatsioon eraldi. Paljunemisvõimetud viiruselaadsed partiklid on SVF4-ga struktuurilt, nakatamisvõimelt ja RNA replikatsioonilt identsed, kuid erinevalt SFV4-st ei suuda need luua uusi viiruseosakesi, seega ei saa viirus levida teistesse rakkudesse.