SARS-CoV-2 ve COVID-19 nedir?
2019 yılının sonunda Çin’in Hubei eyaletinin Wuhan kentinde ortaya çıkan yeni tip bir koronavirüs kökenli hastalık ile tanıştık. Başlangıçta Çin kaynaklı olan hastalık, pandemi yaratıp dünya genelinde yayılım gösterdi. Hastalığın adı Covid-19, sebep olan virüsün adı ise SARS-CoV-2’dir. Bakteri ve virüsler çok küçük varlıklardır. Çıplak göz ile görülemezler. Ortalama 6.000 adet bakteri birbirine yapıştırılırsa ancak bir pirinç tanesi kadar olmaktadır. Virüsler ise çok daha küçüktür (Şekil 1.). Ortalama olarak 3 milyon virüsü birbirine yapıştırsak ancak 1 pirinç tanesi büyüklüğüne ulaşırlar. Bu nedenle her iki grubu da çıplak göz ile göremeyiz. Bakteriler mikroskop ile, virüsler ise ancak elektron mikroskobu ile görülebilir. Bakteriler çoğunlukla bağımsız yaşayan tek hücreli canlılar olmakla birlikte, bir konağa ihtiyaç duyanları da vardır. Bakteriler yanardağ ağızları, buzullar, deniz tabanları vb sıradışı mekanlar da dahil, dünya üzerindeki hemen hemen her yerde yaşayabilir. Virüsler ise konaktan (Canlı hücre) bağımsız yaşayamaz zira virüslerin canlı olup olmadıkları da tartışmalıdır. Bakteri, bitki, hayvan hücreleri gibi kendi canlılığını sağlayacak ve sürdürecek hücre elemanların hiçbirine sahip değillerdir. Koruyucu bir zarf veya kılıf içinde sadece DNA veya RNA genetik materyale sahiplerdir. Konağı infekte ettiklerinde yani konak hücrenin içine girdiklerinde konak hücrenin DNA çoğaltıcı veya RNA çoğaltıcı enzimlerini kullanarak virüs sayısını artırmak için gerekli olan proteinleri konak hücreye ürettirmektedir.
Şekil 1. SARS-CoV-2 için çap karşılaştırması.
Virüsler insan hücrelerinde nasıl etki gösterir?
Virüs, insan hücresine girdiğinde kendinde var olmayan ama kendine gerekli olan enzim ve proteinleri kendi adına ürettirebilmektedir. Bunun sebebi tüm organizmalarda genetik materyalin yapı taşlarının aynı oluşudur. Genom; sahip olunan genetik materyalin tümüdür. İnsan genomunda yaklaşık 20.000 genimiz olup, hücrelerimizde yaşamımızı sürdürmemiz için gereken tüm protein/enzimler bu genlerdeki bilginin/kodun/şifrenin okunması ile gerçekleşir. Bazı genler her zaman açık konumda iken bazıları ihtiyaç halinde açılır, ihtiyaç yok ise kapatılır. Bunu evlerimizde kullandığımız elektrik lambası anahtarlarına benzetebiliriz. Örneğin kan şekerimiz yükseldiğinde insülin geni okunup insülin proteini sentezlenir, şeker seviyesi normal düzeye ulaştığında genden ürün üretilmez yani kapatılır. Genomumuzun tamamı (Toplam DNA) yani bu 20.000 gen ve gen olmayan diğer bölgeler 4 çeşit ‘nükleotit’ denen yapılardan oluşmaktadır. Adenin (A), Guanin (G), Sitozin (C) ve Timin (T) isimli bu nükleotitleri, 4 farklı renkteki tuğlalara benzetebiliriz. Hücre içinde var olan enzim, protein, organik ve inorganik bileşikleri de çimento, su, kum farz edersek bu 4 tip tuğla ile istersek küçük bir duvar, istersek 60 katlı bir gökdelen imal edebiliriz. Genetik yapı taşları olan 4 çeşit nükleotit tüm canlılarda aynıdır. Örneğin salatadaki maydanozu yediğimizde maydanozun DNA’sını da yemiş oluruz. Mide asidimiz bu DNA’yı parçalayıp nükleotitlerine ayırır biz de bu nükleotitleri kendi DNA’mızda kullanırız. Yani herhangi bir bakteri, bitki, hayvan türü 3 çeşit veya 5 çeşit nükleotit içermemektedir. Tüm bu organizmaların DNA veya RNA’ları bu 4 çeşit nükleotitin yan yana dizilmesinden oluşmuştur. Tuğla benzetmesi yapılan nükleotitler ile bir yapı inşa etmek için gerekli olan çimento, su, kuma benzetebileceğimiz metabolizma için gerekli materyaller virüsler hariç olmak üzere bakteri, bitki, hayvan, insan türlerinde çok benzerdir. Virüslerin farkı, bu inşaat malzemelerine yani biyolojik ve organik materyallere sahip olmamalarıdır. Virüs, insan hücresinin içine girdiğinde içeride hazır bulunan gereçlerle (Organeller, organik ve inorganik materyaller, enzimler) virüse çoğalması için gerekli olan kılıf/zarf proteinlerinin üretimi, virüse ait DNA veya RNA’nın çoğaltılması işleri insan hücresi içindeki yukarıda bahsedilen gereçlerle gerçekleştirilmektedir. Bu nedenle bakterileri öldürmek için kullanılan antibiyotiklerin virüslere bir etkisi yoktur. Çünkü virüslerde ilacın etki edeceği herhangi bir hedef proteini yoktur.
COVID-19 için altın standart tanı testi: PCR
Moleküler Biyoloji laboratuvarlarında yıllardır rutin olarak kullandığımız PCR yöntemi ile DNA’nın istediğimiz bir kısmını milyonlarca kez çoğaltabiliyoruz. Bu PCR ile çoğaltma yönteminde iş gören enzim genellikle Taq DNA polimerazdır. Bakteriler laboratuvarda hızla çok sayıda çoğaltılıp, içlerinden DNA’yı çoğaltan bu enzim alınabilmektedir. Taq DNA polimeraz aslen bir bakteriye aittir fakat bir laboratuvar tüpünün içinde insan DNA’sını çoğaltabilmektedir. Çünkü aynı tip nükleotitleri yan yana birleştirmektedir. PCR yöntemi genetik hastalıkların tespiti, babalık tayini, adli tıp çalışmaları, ziraatte tür tayini çalışmaları gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
Şekil 2. Laboratuvar tüpünde gerçekleştirilen başlıca PCR reaksiyonu bileşenleri.
COVID-19 hastalığına karşı yapılan aşı ve ilaç çalışmalarına genetik bilgisinin katkısından bahsedecek olursak, tanı için kullanılan altın standart test, yukarıda açıklanan PCR yönteminin bir çeşidi olan gerçek zamanlı PCR (real time PCR) yöntemidir. Bu yöntemin altın standart olmasının nedeni, herhangi bir numune içinde, bir organizmaya ait DNA/RNA varlığı veya yokluğunu %99,97 doğrulukla gösterebilmesidir.
SARS-Cov-2 Laboratuvarda mı üretildi?
Bugüne kadar insanları infekte eden bazı koronavirüsler biliniyordu. Bunlar üst solunum yolları infeksiyonuna yol açar ve mevsimsel olarak hastalara uygulanan PCR testleri ile tespit edilebilmektedir. Dünya 2003’de Çin’den kökenlenen SARS salgını ile tanıştı. Bu yeni virüs ile tüm dünyadaki araştırıcılar hastalar, ara konak olması muhtemel yarasa, yılan türleri, misk kedileri gibi hayvanlardan virüs örnekleri alarak bu virüslerin nükleotit dizileri incelendi yani A, G, C ve T’nin hangi sıralarla yan yana dizildikleri araştırıldı (Genom dizilemesi). Yeni bir virüsün genomu dizilenip nükleotit dizi bilgisini elde ettiğimizde, var olan virüslerin dizileri ile karşılaştırıp benzerlikler ve farklılıkları saptayabiliyoruz. Böylece karşılaştırılan virüslerle akrabalık derecesini, insana doğrudan mı bulaştığı yoksa önce ara konak bir hayvana mı bulaştığını, virüsün zarf, kılıf proteinlerini kodlayan dizileri, yayılırken izlediği rotayı dahi öğrenebiliyoruz. Son günlerdeki bu analizler ile, sosyal medyada yer alan SARS-Cov-2’nin laboratuvarda insan eli ile yaratıldığı iddiaları da çürütülmüştür. SARS-Cov-2 yeni bir koronavirüs olup, genomu tek zincirli RNA’dan oluşmaktadır (Şekil 3.). RNA virüsleri DNA virüslerine kıyasla mutasyona çok açıktır. Mutasyondan kasıt bu nükleotitlerin sayı, çeşit veya sırasının değişmedir. Değişirse yani mutasyona uğrarsa bazen bunun hiçbir etkisi olmaz, bazen virüse daha hızlı infeksiyon yeteneği kazandırır bazen de öldürücülük yeteneği artar. Fakat mutasyon ile tam tersi sonuçlar da olabilir. Şu ana kadar farklı ülkelerde Covid-19 hastası bireylerden izole edilen SARS-Cov-2 virüslerinin genomlarının dizilenmesi ile SARS-CoV ile % 77, SARS benzeri yarasa koronavirüsü ile %92 ve Misk kedilerindeki koronavirüs ile % 98 oranında benzerlik gösterdiği tespit edildi. Bu sonuç, yarasaların veya Misk kedilerinin ara konak olabileceğine işaret etmektedir.
Şekil 3. A. SARS-Cov-2 virüsünün yapısı B. Elektron mikroskobu fotoğrafı
Çözüm ilaç mı, aşı mı, bağışıklık kazanmak mı?
Bir solunum yolu virüsü olan SARS-Cov-2’nin akciğer hücrelerinin içine girebilmesi için öncelikle hücre yüzeyindeki ACE2 isimli reseptör denen kapılara bağlanması gereklidir. Bu bağlanmayı uyumlu 2 lego parçasının birbirine bağlanmasına benzetebiliriz. Yani virüs kendi yüzeyinde 3 boyutlu yapısı ACE2 reseptörüne uygun olan bir alan içermektedir. Bazen mutasyon sonucunda bu 3 boyutlu yapı değişir ve virüs daha az/daha çok bağlanma yeteneğine sahip olabilir. Güncel ilaç araştırmaları, ilaç molekülünün hücre yüzeyinde değişiklik yaratarak virüse tutunacağı yüzey bırakılmaması veya virüsün ACE2’ye bağlanmasını sağlayan diken (Spike) proteinini bozması üzerine kuruludur. Önceki SARS salgınında iş gören bazı ilaçlar Covid-19 hastalığında çoğunlukla iş görmemektedir çünkü yeni virüs (SARS-Cov-2) genomu yaklaşık %30 farklıdır. İlaç geliştirilirken bu genetik veriler elzemdir. Şu an veri tabanlarından incelendiğinde, virüsün yüzlerce mutasyon geçirdiği fakat bu mutasyonların bulaştırıcılık veya öldürücülük açısından virüse ek bir özellik katmadığı görülmektedir. Yani farklı ülkelerdeki hastalara ait viral genomlar davranış değişikliği gösterecek kadar birbirinden farklı değildir. Fakat bu dinamik olan süreçte viral genom sürekli yeni mutasyonlar ile değişecek olduğundan, virüsün de karakteri değişebilir. Bu açıdan ilaç ve aşı hedefleri için hasta bireylerden izole edilen virus genomunun düzenli olarak dizilenmesi gerekmektedir. Aşı ve ilaç üretimi için belirli bir süre gerekmektedir çünkü ürünün etkinliğinin, yarar zarar dengesinin hayvan deneyleri ile gösterilmesi, doz ayarlanması ve sonra insanlara uygulanması gerekir. Sürecin sonunda etkin bir aşı üretimini temenni etmekle birlikte, üretilememe ihtimali olduğunu da bilmek gerekir. Örneğin AIDS hastalığına neden olan HIV virüsü için henüz bir aşı üretilememiştir. Diğer bir olasılık, etkin bir aşı üretilebilir, bu arada virüs yeni mutasyonlar ile genomunu bir miktar değiştirir, mevsimsel grip etkenlerinde olduğu gibi her yıl aşının yenilenmesi gerekebilir. SARS-CoV-2’nin yakın akrabaları olan SARS ve MERS çok hızlı biçimde semptomlara neden olduğu için hasta olan insanlar çok kısa sürede tanımlanıp izole edilebilmişti. Karşı karşıya olduğumuz yeni virüsün kuluçka süresi ise ortalama 5 gündür. Dahası, virüsü daha kuluçka evresinde iken taşıyıcı bireyler diğer insanlara virüsü bulaştırabilmektedir. SARS ve MERS’te mutasyonlar bizim için pozitif yönde oluşmuştu. Bu nedenle kötü senaryoda yer alan ilaç/aşı geliştirilememesi durumunda yeni virüste bu değişimleri düzenli takip etmek, süreci ön görmek açısından da çok önemli olacaktır. Önümüzdeki dönemde aşı veya ilaç büyük olasılıkla geliştirilecektir. Gerekli olan bu süre içinde mümkün olduğu kadar temastan kaçınmak, sağlık sistemine kaldıramayacağı bir yükün aniden yüklenmesini önleyerek zamana yayılmasını sağlayacaktır. Dolayısı ile yoğun bakımla iyileşebilecek hastalar kaybedilmeyecektir. Damlacık yolu ile bulaşan bu virüsten korunmak için hepimizin bireyler arasındaki fiziksel mesafeye dikkat etmemiz gerekmektedir. Hayvanlarla çok yakın temaslı yaşam, bölgenin kültüründen kaynaklı her türlü böcek ve vahşi hayvanın yakalanması, satışı ve yiyecek olarak tüketilmesi legal olduğundan, insanı infekte eden yeni virüs kaynağı genellikle uzak doğu olmaktadır. Pandemi tehdidi geçtikten sonra muhtemel tartışma konularından biri de bu özellik olacaktır.
Sağlıklı günlerde bir araya gelmek üzere
Saygılarımla,
Prof. Dr. Veysel Sabri Hançer
İstinye Üniversitesi Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı