Kun Jussi Hepojoki tuli vastavalmistuneena biotekniikan insinöörinä töihin Helsingin yliopistoon, hänellä ei ollut pienintäkään aikomusta ryhtyä tutkijaksi. Virukset osoittautuivat kuitenkin vastustamattoman kiinnostaviksi.
– Niinpä opiskelin biokemian maisteriksi ja väittelin tohtoriksi virologiasta vuonna 2011.
Nyt Hepojoki työskentelee akatemiatutkijana Helsingin yliopistossa ja yliassistenttina Zürichin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa ja tutkii – kenties hiukan yllättävästi – käärmeiden viruksia.
Käärmeiden pariin Hepojoen vei sattuma. Vuonna 2012 Meilahden kampuksen zoonoosivirologien viikkoseminaarissa vieraili dosentti Udo Hetzel, joka tuolloin työskenteli Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa. Hetzel on erikoistunut eläinpatologiaan ja eksoottisiin eläimiin – muun muassa kuristajakäärmeisiin – ja hänen erityistä osaamisaluettaan on kudosten hienorakenteiden muutoksia tutkiva ’ultrastructural’ patologia. Vierailun seurauksena Hetzelin ja Helsingin yliopiston zoonoosivirologien välille muodostui tiivis yhteistyö.
Vuonna 2013 Hetzel siirtyi Zürichin yliopiston eläinlääketieteelliseen tiedekuntaan, ja yhteistyön seurauksena myös Hepojoki vietti vuoden 2016 Zürichissä.
– Alkuvaiheessa meillä oli täällä Helsingissäkin muutamia käärmeitä, ja kun niiden kanssa työskennelleet tutkijat sitten siirtyivät Sveitsiin, käärmeet jäivät minun vastuulleni. Ne olivat vielä poikasia ja jouduin opettamaan niitä syömään – se ei käynyt ihan helposti, mutta kyllä ne lopulta oppivat ja kasvoivat oikein hyvin, Hepojoki muistelee.
– Nykyään tutkimme pääosin Zürichin eläinpatologian laitokselle päätyviä käärmeitä tiiviissä yhteistyössä käärmekasvattajien kanssa, ja Helsingissä tutkimme vain niiden viruksia.
Tähän asti viruksia on eristetty vain ihmisten huostassa elävistä käärmeistä, joten tutkijat eivät tiedä, esiintyykö löydettyjä viruksia myös luonnossa elävillä käärmeillä. Nyt meneillään on projekti, jossa viruksia etsitään Afrikan, Etelä-Amerikan sekä tulevaisuudessa myös Aasian alueilla villeinä elävistä käärmeistä.
Helsingin yliopisto ja Haartman-instituutti saivat nimikkoviruksen
Hepojoki kumppaneineen ryhtyi vuonna 2012 tutkimaan boa- ja pytonkäärmeillä esiintyvää kroonista infektiosairautta (BIBD, käärmeiden inkluusiokappaletauti), joka on tunnettu 1970-luvulta asti, mutta jonka aiheuttajaa ei tiedetty. Tutkimus johti uuden arenaviruslajin löytymiseen. Löytö julkaistiin lokakuussa 2013 Journal of Virology -lehdessä, ja se päätyi lehden kansijutuksi.
– Aiemmin luultiin, että heimon Arenaviridae edustajia esiintyy vain jyrsijöillä ja lepakoilla, mutta sitten havaittiin, että niitä on myös käärmeillä. Hieman meitä aiemmin amerikkalaisryhmä raportoi samankaltaisista viruksista, jotka he nimesivät erään tutkimuslaitoksen ja Golden Gate -sillan mukaan, joten me päädyimme nimeämään löytämämme viruksen University of Helsinki virus-1:ksi, Hepojoki kertoo.
Käärmeistä löydetyt virukset poikkesivat aikaisemmin tunnetuista arenaviruksista niin paljon, että heimo Arenaviridae jaettiin Reptarenavirus ja Mammarenavirus -sukuihin.
– Pian tämän jälkeen löysimme käärmeistä arenaviruksen, joka poikkesi edellisistä niin paljon, että sitä ei voinut luokitella samaan reptarenavirusten sukuun. Uusi viruslaji sai nimen Haartman Institute snake virus-1 (HISV-1). Samankaltaisia viruksia löytyi myöhemmin lisää, ja niin syntyi uusi arenavirussuku, Hartmanivirukset.
Reptarenaviruksen tartuttaman käärmeen soluihin alkaa kertyä proteiiniplakkeja. Pytoneilla sairaus usein aiheuttaa neurologisia oireita, mutta boakäärmeille ei niinkään. Ainakin boakäärmeillä reptarenavirus-infektio jää pysyväksi, joten tauti saattaa edetä hyvin hitaasti, mutta todennäköisesti johtaa lopulta kuolemaan.
Hartmaniviruksia tavataan usein reptarenavirusten infektoimissa käärmeissä, mutta toistaiseksi hartmanivirusten osuudesta BIBD:n patogeneesiin ei ole tietoa.
– Näyttää siltä, että käärmeet alkavat saada muita sekundäärisiä infektioita ja syöpäkasvaimia, joihin ne lopulta menehtyvät. Emme ole vielä täysin selvillä sairauden mekanismeista, mutta epäilemme reptarenaviruksen heikentävän käärmeen immuunijärjestelmää johtaen samankaltaiseen lopputulokseen kuin hoitamaton HIV-infektio ihmisessä, Hepojoki sanoo.
– Käärmeiden arenavirusten tutkiminen voi auttaa ymmärtämään niitä mekanismeja, joilla virukset pystyvät pitämään yllä pitkäaikaisia infektioita.
RNA-virukset ovat sopeutumisen mestareita
RNA-virukset – joihin arenavirukset kuuluvat – ovat Hepojoen mukaan erityisen kiinnostavia ja toisaalta myös hyvin pelottavia sen vuoksi, että ne ovat äärimmäisen hyviä sopeutujia ja siksi monet niistä pystyvät hyppäämään lajista toiseen. Osa jyrsijöiden arenaviruksista kykenee tarttumaan ihmiseen, ja ne voivat siirtyessään aiheuttaa ihmisillä hyvin vakavia sairauksia, muun muassa lassakuumetta.
Käärmeistä tähän mennessä löydetyt arenavirukset eivät tiettävästi aiheuta sairauksia ihmisillä.
– Ne pystyvät kyllä infektoimaan oikeastaan kaikkia solutyyppejä, ja laboratorio-oloissa ne pystyvät kasvamaan myös ihmisen soluissa, mutta ainoastaan 30 asteen lämpötilassa. Ihmiskehon normaalissa lämmössä niiden kasvu hidastuu tai estyy.
Viruksen kyky siirtyä lajista toiseen on asia, joka kiinnostaa tutkijoita erityisen paljon. Mitä tapahtuu uuteen lajiin siirtyvän viruksen genomissa ja miten se sopeuttaa toimintansa uuden isännän immuunipuolustusjärjestelmään?
Virus manipuloi isäntälajinsa immuunipuolustusta ’jarruttamalla’ tai ’kaasuttamalla’ tiettyjä molekyylejä. Uudessa isännässä viruksen jarru- ja kaasupolkimien käyttö voi kuitenkin aiheuttaa aivan erilaisen puolustusreaktion, jopa niin rajun että isäntä kuolee – mikä ei tietenkään ole viruksen kannalta hyvä lopputulos.
– Jotta virus voi jatkaa kasvua uudessa isännässä, sen on opittava tulemaan toimeen uudenlaisen puolustusjärjestelmän kanssa. Miten tämä sopeutuminen tapahtuu? Tämä on kiinnostava kysymys.
Mitä mystinen deltavirus tekee käärmeessä?
Aivan äskettäin Helsingin yliopiston ja Zürichin yliopiston tutkijat julkaisivat uuden yllättävän havainnon: he löysivät boakäärmeestä deltaviruksen (MBio, 2 April 2019). Tähän asti on luultu, että deltavirusta esiintyy vain ihmisessä ja vain yhdessä hepatiitti-B-viruksen kanssa.
– Deltavirus on hyvin erikoinen virus. Siinä on yksi ainoa proteiinipätkä, joka muodostaa noin 1/3 viruksesta; loppu on niin sanottua ’roska-RNA:ta’, ja sen vuoksi virus saattaa helposti jäädä tunnistamatta sekvensoinnissa, Hepojoki kertoo.
Deltavirus ei kykene itsenäisesti tunkeutumaan soluun, vaan tarvitsee viruskumppanin, jonka pintarakenteita se lainaa. Ihmisessä deltavirus voi aiheuttaa tartunnan vain joko yhtä aikaa hepatiitti-B-viruksen kanssa tai siinä tapauksessa, että ihminen jo sairastaa B-hepatiittia.
– Viruksen löytyminen käärmeestä herättää kysymyksen siitä, pystyykö se sittenkin käyttämään muitakin apuviruksia kuin B-hepatiittia. Tämä olisi varsin merkittävä havainto, joten odotamme suurella kiinnostuksella tuloksia. Toistaiseksi tutkijat eivät ole löytäneet deltavirusta kantavista käärmeistä mitään hepatiitti-B-viruksen kaltaista, mikä viittaa siihen, että deltavirus voi matkustaa muidenkin virusten loisena.