En person, der havde mæslinger for 100 år siden, hjælper forskere med at spore oprindelsen af virus

En syg menneskelig lunge, der blev konserveret i formalin i mere end 100 år, har hjulpet forskere med at spore mæslingevirusets historie og placere dets oprindelse så langt tilbage som til det sjette århundrede f.Kr.

I årevis lå lungen i kælderen i Berlins museum for medicinsk historie sammen med hundredvis af andre lungeprøver, der alle blev indsamlet og opbevaret mellem 1870’erne og 1930’erne. På jagt efter velbevarede luftvejspatogener gik virologen Sébastien Calvignac-Spencer fra Robert Koch-instituttet og hans forskerhold ned i kælderen og kiggede ind i hvert eneste glas. “Det er en tilfældighed”, at holdet fandt en lunge tilhørende en 2-årig mæslingepatient, der døde af sygdommen i 1912, sagde Calvignac-Spencer.

Det lykkedes holdet at udtrække prøver af virussen fra det 108 år gamle lungevæv og brugte det genetiske materiale – det ældste mæslingegenom, der nogensinde er blevet sekventeret – til at lære mere om patogenets oprindelse. I en ny undersøgelse, der blev offentliggjort i dag (18. juni) i tidsskriftet Science, vurderer de, at mæslinger kan have adskilt sig fra sin nærmeste kendte slægtning, en nu udryddet kvægvirus, så tidligt som 528 f.Kr.

Det nye skøn tyder på, at virussen kan være “mere end 1.000 år ældre end noget tidligere skøn”, siger Calvignac-Spencer til Live Science.

Relateret: 11 (undertiden) dødbringende sygdomme, der hoppede på tværs af arter

Et sjældent fund

Forrige undersøgelser forudsagde, at mæslinger og den uddøde kvægvirus, kaldet rinderpest, splittede sig fra deres seneste fælles forfader mellem det 11. og 12. århundrede, ifølge en rapport fra 2011 i tidsskriftet Molecular Biology and Evolution (MBE). Den persiske læge Muhammed ibn Zakariya al-Razi skrev imidlertid en klinisk beskrivelse af mæslinger i det 10. århundrede, så der var noget, der ikke passede sammen.

“Splittelsen mellem mæslinger og kvægpest er klart undervurderet”, sagde Joel Wertheim, forfatter af MBE-rapporten og assisterende professor i medicin ved University of California, San Diego, som ikke var involveret i den nye Science-undersøgelse. Disse undervurderinger skyldes to kritiske problemer: mangel på gamle mæslingeprøver og fejlagtige antagelser om, hvordan viruset muterer gennem tiden, hvilket skævvrider de evolutionære modeller i retning af en “latterligt ny dato”, sagde Wertheim til Live Science.

Wertheim og hans medforfattere byggede en ny model for at tage højde for disse faktorer og skubbede oprindelsesdatoen tilbage til slutningen af det niende århundrede, men “vi troede ikke, at vi havde ret”, sagde han. Nu er Calvignac-Spencer og hans hold nået frem til et mere realistisk skøn, til dels ved at inddrage det nyopdagede eksemplar fra 1912 i deres analyse, sagde Wertheim.

Relateret: Going viral: 6 new findings about viruses

Hvor holdet fandt prøven fra 1912, daterede det ældste mæslinge-genom, der nogensinde er blevet sekventeret, sig til 1954, bemærkede forfatterne. Forskere vurderer hastigheden af evolutionære ændringer, eller hvor meget og hvor hurtigt en virus muterer, ved at sammenligne prøver, der er indsamlet på forskellige tidspunkter, og spore forskelle i deres genetiske kode. Jo flere og ældre prøver vi undersøger, jo tydeligere bliver forandringshastigheden, sagde Calvignac-Spencer.

Men rygraden i mæslingevirussen er RNA, en type genetisk materiale, der nedbrydes hurtigt sammenlignet med dets mere robuste fætter DNA. Prøven fra 1912 undgik denne skæbne, fordi lungen var blevet fikseret i formalin, et konserveringsmiddel, der standser de kemiske reaktioner, som ellers ville nedbryde RNA. Formalin “limer” også det konserverede RNA til nærliggende molekyler, hvilket gør det vanskeligt at udtrække, sagde Calvignac-Spencer.

For at løsne RNA’et skar holdet 0,007 ounces (200 milligram) væv fra lungen og kogte den lille prøve, hvilket fik de klæbrige molekyler indeni til at gå fra hinanden uden at ødelægge RNA’et. Holdet konstruerede derefter “et næsten komplet” genom fra det reddede RNA, skrev de. For yderligere at berige deres evolutionære model gennemsøgte holdet samlingen af genetiske prøver i det tyske nationale referencelaboratorium og fandt to mæslingeprøver indsamlet i 1960, som de kunne tilføje til deres analyse.

Bygning af bedre modeller

Holdet byggede deres evolutionære model ud fra prøven fra 1912, prøverne fra 1960 og 127 yderligere prøver, hvoraf de fleste blev indsamlet i eller efter 1990’erne. En anden model sammenlignede ca. 50 mæslingesekvenser med kvægpestvirus, som blev erklæret udryddet i 2011, og dets nærmeste slægtning peste des petits ruminants (PPRV), som inficerer geder og får, for at fastslå, hvornår disse patogener har delt sig fra deres fælles forfader.

I begge disse modeller tog holdet hensyn til et fænomen kaldet “rensende udvælgelse”, som mange tidligere undersøgelser har overset, sagde Calvignac-Spencer. Mens nogle evolutionære pres tilføjer nyttige mutationer til genomet og holder det stabilt over tid, renser den såkaldte rensende udvælgelse skadelige mutationer fra genomet, før de kan ophobes. Disse komplementære kræfter er med til at bestemme tempoet i de evolutionære forandringer, så hvis man skal vurdere, hvornår mæslinger først opstod, skal man tage højde for rensende selektion, sagde Wertheim.

“Man kan ændre sig med en størrelsesorden ved at tage hensyn til rensende selektion”, sagde han. Rensende udvælgelse forårsager til dels, at visse segmenter af genomet muterer let og ofte, mens andre næsten ikke ændrer sig overhovedet, tilføjede han. “Du vil have flere mutationer, der rammer den samme position igen og igen,” men da du kun har et begrænset antal prøver, kan du overse nogle af disse mutationer, sagde Calvignac-Spencer. Holdet designede deres model til at opfange disse mutationer, som ellers kan blive overset.

Baseret på, hvornår rinderpest og mæslinger divergerede, fandt den “tidligste mulige dato for etableringen af mæslinger i menneskelige populationer” sted omkring det sjette århundrede f.Kr, om end den nøjagtige dato, hvor virussen først inficerede mennesker, fortsat er ukendt.

Forfatterne bemærkede, at for omkring 2.000 til 2.500 år siden begyndte mennesker at bygge bosættelser, der var store nok til at opretholde et mæslingeudbrud, hvilket gav virussen mulighed for at etablere sig. Mæslinger har en tendens til at forsvinde i samfund med færre end 250.000 individer, da beboerne hurtigt bliver immune over for eller dør af sygdommen, så “små menneskelige befolkninger kunne kun tjene som døde værter”, skrev de.

Calvignac-Spencer sagde, at han er interesseret i at afdække gamle mæslingeprøver, hvis de findes, for yderligere at forfine vores forståelse af patogenets historie. Wertheim sagde, at han forudser, at flere virologer vil deltage i jagten på gamle prøver, der lurer i museumskældre og hospitalsarkiver.

“Jeg var forbløffet, da jeg så, at de var i stand til at trække en over 100 år gammel virus ud af lungevæv,” sagde Wertheim. Jeg tror, at flere virologer vil begynde at bruge “ældre og ældre vira, efterhånden som folk bliver mere ambitiøse og opmuntret af disse resultater”, tilføjede han.

• 20 af de værste epidemier og pandemier i historien
• De 12 dødeligste vira på Jorden
• Top 10 over mystiske sygdomme

Originalt udgivet på Live Science.