Koronavirüs, içerisinde 39 türün bulunduğu Riboviria alemi, Coronaviridae ailesi, Nidovirales takımına aittir. Tüm SARS-CoV’lar şiddetli akut solunum sendromu ile ilişkili Coronavirüs ve beta Coronavirüs cinsine aittir.

Bu virüse neden COVID-19 adı verildi?

   COVID-19 ismine karar verilirken Dünya Sağlık Örgütü (WHO) danışmanları sadece hastalığa neden olan virüs türüne odaklandı. Co ve Vi ,coronavirüsten, “d” ingilizcede hastalık anlamına gelen “disease” kelimesinden, 19 ise vakaların görülmeye başlandığı yıl olan 2019’dan geliyor. Şiddetli akut solunum sendromu coronavirüs-2’nin (SARS-CoV-2) neden olduğu yeni Koronavirüs hastalığı (COVID-19), Aralık 2019’dan bu yana dünya çapında paniğe ve küresel sağlık endişesine neden olmuştur.

   WHO, 20 Ocak 2021  itibariyle dünya çapında toplam 94.124.612 vaka ve 2.034.527 ölümün onaylandığını, hastalığın 219 ülkeye yayıldığını bildirdi. WHO bu ölümcül virüse karşı yürütülen mücadelede insan-insan temasını kesmek, hastaları erken aşamalarda izole etmek, hangi hayvan kaynağından bulaştığını belirlemek ve bulaşmasını azaltmak, virüs hakkındaki önemli konuları ele almak ve araştırmaları hızlandırmak, bilgileri kamuya doğru bir şekilde iletmek ve virüsün sosyal ve ekonomik etkisini en aza indirmek için stratejiler geliştirdi.

   Virüse karşı spesifik ilaçlar geliştirmek için virüsün temel mekanizmasını anlamak çok önemlidir. Yapılan çalışmalarda SARS-CoV-2’nin, SARS-CoV ve bir yarasa koronavirüsü ile sekans homolojisini paylaştığı belirlenmiştir. SARS-CoV ile benzerliğine rağmen bu hastalığın bulaşma etkinliği ve tanı yöntemleri oldukça farklıdır. Ayırt edici faktör muhtemelen spike (S) proteinindeki ve S proteininin reseptör bağlanma alanındaki (RBD) nükleotit değişiklikleridir.

   Tedavi yöntemi öncelikle hastalığın ciddiyetine bağlı olmakla beraber şu andaki tedaviler Lopinavir/Ritonavir tedavisini ve destekleyici tedavileri içermektedir. Yeni aşılar şuan yapılmaya başlandı. Araştırma açısından ise çok hızlı bir şekilde çeşitli ilaçlar geliştirilmekte ve her gün yeni hedefler tanımlanmaktadır. Ayrıca çok sayıda ilaç da klinik denemelerden geçmektedir. Araştırmalar virüse karşı bir aşı geliştirilmeden önceki dönemde insan sağlığının en iyi şekilde nasıl korunması gerektiği konusuna odaklanmıştı. Dünya çapındaki bu kaygılı dönemde, bu tür pandemilerin bulaşmasını önlemek için uzun vadeli çözümler bulmak bir zorunluluktur. Bu nedenle tüm insanların kendi hijyenlerine dikkat ederek ve diğer insanlarla olan sosyal mesafelerini koruyarak koronavirüsle mücadele için el ele vermeleri gerekmektedir. 2021 itibariyle ülkemizde dahil olmak üzere yeni aşılar uygulanmaya başlamıştır. Aşılar bu yazımın konusu olamamakla beraber başka bir yazımda bu konuya da değineceğim.

Coronavirüse Kısa Bir Bakış

   Coronavirüs, içerisinde 39 türün bulunduğu Riboviria alemi, Coronaviridae ailesi, Nidovirales takımına aittir. Tüm SARS-CoV’lar şiddetli akut solunum sendromu ile ilişkili Coronavirüs ve beta Coronavirüs cinsine aittir. Bu grup altındaki türlerin çoğu enzootiktir ve bu türlerin sadece birkaçı insana bulaşır. Şu anda, yedi tane insan CoV’si (HCoV) doğrulanmıştır. Alfa coronavirüs cinsine ait olanlar insan coronavirüsü NL63 (HCoV-NL63) ve insan coronavirüsü 229E (HCoV-229E) olarak adlandırılırlar. İnsan coronavirüs OC43 (HCoV OC43), insan coronavirüs (HCoV-HKU1), SARS-CoV, SARS-CoV-2 ve Orta Doğu solunum sendromu coronavirüs (MERS-CoV) beta coronavirüs cinsine aittir. HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-HKU1 ve HCoV-OC43 coronavirüs suşları insanlarda hafif solunum yolu hastalıklarına neden olmaktadır. SARS-CoV-2, insan ve çeşitli hayvan türlerini enfekte edebilen Coronaviridae familyasına ait zoonotik bir virüstür. SARS-CoV-2, Sarbecovirus alt türüne aittir ve yarasa koronavirüsü ile %96,2 sekans homolojisine sahiptir. Halen SARS-CoV-2’nin tanımlanamayan bir aracı hayvan tarafından insana bulaştıktan sonra insandan insana yayıldığı düşünülmektedir. İnsan koronavirüsleri soğuk algınlığı da dahil olmak üzere hafif ya da orta derecede değişen üst solunum yolu hastalıklarına neden olmaktadır. İnsanların çoğu yaşamlarının bir döneminde bu virüslerden bir veya daha fazlasıyla enfekte olabilmektedir. SARS-CoV ve MERS-CoV, insandaki şiddetli zatürrenin nedenidir. COVID-19, SARS, MERS ve grip arasındaki semptomların karşılaştırmalı bir analizi yapılmıştır (Tablo 1)

Tablo 1. COVID-19, SARS, MERS ve yaygın grip’in semptomatik karşılaştırması

   2019’da COVID-19’un aniden ortaya çıktığı görüldü. Dünya çapındaki araştırmacılar için virüsün kesin kökeni hâlâ bir gizem olarak kalmaya devam etmektedir. Hakkında bir sürü komplo teorileri de üretilmiştir. Enfeksiyonun kesin kaynağının belirlenmesi için daha fazla araştırma yapılmalıdır. WHO, 11 Şubat 2020’de bu viral hastalığı COVID-19 olarak resmen adlandırmıştır. Uluslararası Virüs Taksonomisi Komitesi’nin Koronavirüs Çalışma Grubu, yeni patojeni SARS-CoV-2 olarak adlandırmıştır. İlk olarak SARS-CoV 2002’de ortaya çıkmıştır. 2002’den 2003’e kadar olan enfeksiyon seyrinde 37 ülkeye yayılmıştır ve 8000’den fazla enfeksiyondan 774 de ölüm görülmüştür. Bunu 2012 yılında Suudi Arabistan’da MERS-CoV’un ortaya çıkması takip etmiştir ve bilinen 2494 enfekte vaka arasında 858 ölüme neden olmuştur. Öncüllerine benzer şekilde, SARS-CoV-2 Aralık 2019’da hayvanlarda ortaya çıktı ve insan popülasyonlarına yayıldı. COVID-19’un yaklaşık 2 haftalık bir inkübasyon süresi boyunca semptomlarını yavaşça gösterdiği bilinmektedir. Bu süre zarfında virüs üst ve alt solunum yollarında çoğalıp lezyonlar oluşturmaktadır. Enfekte bireylerde gözlenen genel semptomlar ateş, öksürük, solunum güçlüğü ve lezyonlardır. Bu virüsün ileri aşamadaki semptomları, şiddetli pnömoniye (zatürre) ve akut solunum sıkıntısı sendromuna (ARDS) ilerleyen pnömoni gösterir ve bu da hastanın yaşamını sürdürmek için yaşam desteğine ihtiyaç duymasına neden olur.

SARS-CoV-2 Virüsünün Yapısı

   SARS-CoV-2, RNA virüslerinin en büyük ailesine aittir ve genomları 27 ila 32 kilobaz arasındadır. 5′ başlık ve 3′ poli-A kuyruğuna sahip +ssRNA olarak da bilinen pozitif anlamlı RNA genomuna sahip olan tek zincirli, zarflı bir RNA virüsüdür (Pozitif anlamlı viral RNA, bir viral RNA dizisinin doğrudan translasyon yoluyla viral proteinlere çevrilebileceği anlamına gelmektedir). Bu kategoriye ait virüsler, SARS-CoV-2 için de geçerli olan birkaç ortak özelliğe sahiptir. Virüs, zarf proteini (E), membran proteini (M), spike proteini (S) ve nükleokapsid protein (N) olmak üzere dört önemli yapısal proteine sahiptir. Bu proteinler virüsün işlevi ve viral yapısını düzenlemesi için gereklidir. Bu dört protein arasında en önemlileri N ve S’dir. N proteini virüsün kapsidini ve viral yapısını uygun şekilde geliştirmesine ve daha sonra virüsün konakçı hücrelere bağlanmasına yardımcı olur. S proteininin büyük dış domain (ectodomain), tekli transmembran çapa proteini ve kısa hücre içi kuyruğu olmak üzere üç ana bölümü vardır. Bunlar konakçı hücrelere bağlanmak-tutunmak için önemli bir rol oynar. Ektodomaindeki S1 reseptörü bağlayıcı alt birimi ve S2 membran füzyon alt birimidir. Bu alt birimler koronavirüsün (corona = taç) adını almasının nedeni olan üç trimerik veya taç yapısındadır.

Şekil 1. SARS-CoV-2’nin ACE2’ye bağlanması

   SARS-CoV ve SARS-CoV-2’nin benzer türde reseptörler olan ve viral genomda bulunan reseptör bağlanma domaini (RBD) ve reseptör bağlanma motifine (RBM) sahip olduğu bildirilmiştir. SARS enfeksiyonu sırasında, S proteininin reseptör bağlanma motifi doğrudan insandaki veya konakçı hücredeki Anjiyotensin Dönüştürücü Enzim 2’ye (ACE2) bağlanır. ACE2 proteini, koronavirüsün ana hedefleri olan insan vücudunun çeşitli organlarından akciğerlerde, böbrekte ve bağırsakta bulunmaktadır. Virüsün yeni olması nedeniyle, hiçbir çalışma erkeklerin doğurganlığını veya cinsel gücünü azaltacağını kanıtlamamıştır. Fakat Wuhan’daki doktorlar, hastalığın düşük sperm sayısına ve erkek cinsiyet hormonlarının oluşumunu etkileyebileceğini söylemişlerdir. Ayrıca SARS-CoV-2, konakçı hücreyi ACE2 reseptörleri yoluyla enfekte eder ve COVID-19 ile ilgili pnömoniye yol açar. Ayrıca akut miyokard yaralanmasına ve kardiyovasküler sistemde kronik hasara neden olur. İnsanlardaki SARS-CoV-2 enfeksiyonunun etki mekanizmasının SARS ile benzer olduğu söylenmiştir.

SARS-CoV-2’nin RBM’si önemli bir amino asit kalıntısına (Gln493) sahiptir ve bu amino asit kalıntısı viral S proteininin akciğerde bulunan ACE2 reseptörüne bağlanmasını ve virüsün hücre içine girmesini sağladığı, bunun da insanlarda solunum yolu enfeksiyonları ile sonuçlandığı bildirilmiştir. S proteininin yapısı ve ACE2’ye bağlanması şekil 1’de gösterilmiştir. SARS-CoV-2 ile mücadelede en basit ve doğrudan yaklaşım, virüsün hücrelere girmesini nötralize etmek olacaktır. Çünkü bu yöntem türünün diğer örneklerinde kullanılmıştır. Buradaki en önemli avantaj konak hücredeki ACE2 proteininin değişmemesidir. Bu nedenle ilaç geliştirmeyi engelleyebilecek avantajlı mutasyonlar hakkında herhangi bir endişe oluşturmamaktadır.

SARS-CoV-2 Çoğalması (Replike Olması)

   SARS-CoV-2 virüsü insan konakçı hücrelerine girdikten sonra, hayatta kalması için bir sonraki adımı RNA replikasyonudur. Viral RNA replikasyonu, konakçı vücudunda hayatta kalması için virüs tarafından gerçekleştirilen en sıradışı ve kritik adımdır. Çoğaltma işlemi için gerekli olanlar: açık okuma çerçeveleri (ORF’ler), iki replikaz geni (rep1a ve rep1ab), kaygan bir dizi (slippery sequence) (5′-UUUAAAC-3′) ve iki poliprotein (pp1a ve pp1ab)’dir. Her iki poliprotein de virüsün en önemli proteinleri olan Nsp proteinlerini (Nsp1-11 ve Nsp1-16) içerir, bu proteinler bu virüs tiplerinde yaygındır.

   Son zamanlarda, Nsp 15 proteininin sadece replikasyonda hayati bir rolü olmadığı, aynı zamanda viral replikasyon sırasında konağın bağışıklık sistemine saldırdığı da bulunmuştur. Ayrıca bu Nsp proteinleri (Nsp1/2, Nsp2/3 ve Nsp3/4), RNA sentezi ve replikasyonu için konakçı hücre içinde uygun bir ortam oluşturan replikaz transkriptaz kompleksini (RTC) oluşturmak üzere birleşir. Ayrıca, bu Nsp’ler virüsün RNA replikasyonunda çeşitli rollere sahiptir. Nsp12, RNA’ya bağlı RNA polimeraz (RdRP) alanını kodlar; Nsp13, RNA helikaz domaini ve RNA 5′ trifosfatı kodlar; Nsp14, replikasyonun uygun şekilde gerçekleşmesine yardım eden eksobibükükleazı (ExoN) kodlar, son olarak Nsp16, 2′-Ometiltransferaz aktivitesini kodlar. Bu kanıtlar, Nsp proteininin, sentezi, replikasyonu ve translasyonu teşvik ederek virüsün konakçı içinde hayatta kalmasında hayati bir rolü olduğunu kanıtlamaktadır. SARS-CoV-2’nin çoğaltma işlemi SARS CoV virüsüne benzer şekilde çok yönlüdür ve daha fazla anlaşılması gerekir. Çoğalma için genomik RNA da transkripsiyon düzenleme sekansı (TRS) ile okunmayan lider (L) sekansa sahip olan 5’ uçlu bir bölge içerir. Replikaz genini kodlayan enzimler küçük haberci RNA (mRNA) molekülleri oluşturmak için negatif RNA genomunu bir şablon olarak kullanır. Ayrıca konak hücre içinde yeni viral partiküllerin üretimi için yapı taşı olarak da bilinen yapısal proteinleri N, M, E ve S proteini üretilir. Pozitif zincir RNA genomu negatif zincir üretmek için bir şablon olarak kullanılır.

   İnsan konağının içindeki çoğaltma işlemi sırasında, virüsün N proteini genoma bağlanırken, M proteini endoplazmik retikulumun (ER) zarlarıyla ilişkilidir. Nsp proteinlerinin yardımıyla RNA sarmalı bir bükülmüş yapıya ve tomurcuklanan ER lümenine monte edilir. Oluşan yeni virüsler Golgi keseleri tarafından hücre zarına aktarılır ve insan konakçı hücresinin hücre dışı boşluğuna ekzositozlanır. Bu mekanizmalar önceki virüslerde keşfedilmiştir ve SARS-CoV-2’de de önemli bir role sahip olabilir. SARS-CoV-2’nin replikasyon işleminde, Nsp proteinlerini hedeflemenin viral enfeksiyonun üstesinden gelmek için bir strateji geliştirmeyi sağlayabileceği açıktır. Çoğalma dışında, virüsle ilişkili diğer yollar da ilaç geliştirmede hedeflenebilir.

COVID-19 Tanı Yöntemleri

COVID-19 tanısı için pek çok yöntem vardır ve şuanda da AR-GE çalışmalarıyla yeni yöntemler geliştirilmektedir. Bunlardan bazıları RT-QPCR (Şekil 2), Serolojik Antikor testi (Şekil 3) ve STOPCovid Test kiti (Şekil 4) ile yapılmaktadır. STOPCovid Test kiti örnek olması açısından faydalı olacağını düşünüyoruz. Çünkü kitin içeriğinde CRISPR teknolojisi de kullanılmaktadır. Daha detaylı bilgiye için referanslar kısmından ulaşabilirsiniz.

Şekil 2. RT-QPCR ile COVID-19 tanı testi

Şekil 3. Serolojik antikor testi ile COVID-19 tanısı

Şekil 4. STOPCovid test kiti ile COVID-19 tanısı

Şekil 5. Tanı testlerinin karşılaştırılması

Kaynaklar:

• Balachandar Vellingiri, Kaavya Jayaramayya, Mahalaxmi Iyer vd. 2020. COVID-19: A promising cure for the global panic, Science of The Total Environment, Volume 725, 138277, ISSN 0048-9697, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138277.
• COVID-19
• COVID-19 Kit
• WHO