Düşmanla Burun Buruna: Mikroskop Altında Tüm Detaylarıyla SARS-CoV-2 (COVID-19 Virüsü)

COVID-19 salgını devam ettikçe, bu ölümcül hastalığa neden olan virüsü de daha yakından tanımaya başladık. Bilim insanlarının özverili çabaları sayesinde, salgının başlangıcından kısa bir süre sonra ilk mikroskop görüntüleri gelmeye başladı. Sonrasında yeni grupların araştırmalara katılmasıyla birlikte bu görüntüler giderek çeşitlendi.

Bu yazımızda, COVID-19 hastalığına neden olan SARS-CoV-2 isimli virüse ait çekilmiş fotoğrafları ve bilgisayar simülasyonları üzerinden giderek, yüzleştiğimiz düşmanı biraz daha yakından tanımanızı sağlamaya çalışacağız. Öncelikle, Brezilyalı bilim insanlarının çalışmaları sonucunda virüsün hücrelerimize nasıl girdiğini adım adım takip edelim:

Instituto Oswaldo Cruz

Instituto Oswaldo Cruz

Instituto Oswaldo Cruz

Instituto Oswaldo Cruz

Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ile çekilen bu kareler, bile bize virüsün üreme döngüsünü harika bir şekilde göstermeye yetiyor. Ancak bazı bilim insanları işi bir adım öteye götürerek, bu virüsleri olabildiğince yüksek çözünürlükte fotoğraflayıp, sonrasında renklendirmeyi seçiyorlar. Bu sayede çok daha şaşırtıcı ve bilgilendirici kareler ortaya çıkıyor. İşte onlardan birisi:

Koronavirüslere ismini veren "korona", yani "taç" yapısı bu fotoğrafta çok net bir şekilde görülüyor. Bu taç görünümüne sebep olan unsur, virüsün yüzeyinde bulunan mızrak (spike) proteinleridir. Virüs, bu proteinleri kullanarak hücrelerimizin yüzeyindeki reseptörlere tutunur ve hücre içine giriş yapar. Bu nedenle bu etkileşimi engelleyecek her türlü unsur, hastalığın tedavisinde büyük bir rol oynayacaktır.

Yapıyı daha net anlayabilmeniz adına, bir sonraki karemiz bir fotoğraf değil; ancak burada gördüğünüz fotoğraflardan yola çıkarak hazırlanmış bir bilgisayar animasyonu. Bu kareyi muhtemelen bugüne kadar çokça gördünüz; ancak tekrarlayacak olursak:

Bu animasyonda yüzey proteinleri çok daha net bir şekilde anlaşılabiliyor. Ama bilgisayar animasyonunu bir kenara bırakıp, bu virüslerin bir küme halinde bulunduğunda ortaya nasıl bir görüntü çıktığına bir bakalım:

Daha da kalabalık bir kümeye bakacak olursanız, karşınıza bu tarz bir görüntü çıkacaktır:

Mikroskop altında bir video görmek isterseniz, Doherty Enstitüsü tarafından izole edilen SARS-CoV-2 virüslerine ait videoyu aşağıdan izleyebilirsiniz:

SARS-CoV-2 ismi, "Ağır Akut Solunum Sendromu Koronavirüsü 2" sözcüklerinin İngilizcesinin kısaltmasından geliyor. Yani "Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2". Bu kalıbı daha meşhur olarak SARS kısaltmasıyla biliyor olabilirsiniz.

2003-2004 yıllarında yine Çin'de evrimleşen, eski adıyla "SARS-CoV", şimdiki adıyla "SARS-CoV-1" virüsü, COVID-19 hastalığına nazaran artık oldukça ufak çapta sayılabilecek bir salgına neden olup, Dünya genelinde paniğe sebep olmuştu. Ancak COVID-19 salgınının sebep olduğu panik ve ölümler, SARS salgınını gölgede bıraktı demek yanlış olmayacaktır.

Devam edelim. Yukarıdaki fotoğraf silsilesinde virüslerin bir hücreye girişlerini ve çoğaldıktan sonra o hücreyi terk edişlerini görmüştük. Ancak bunu daha yüksek çözünürlükte ve renkli bir şekilde görmek de mümkündür. Önce, hücreye girişlerini daha yakından görelim:

Bu virüsler, insan hücrelerine hücum ettikten sonra, hücrenin içine girerek RNA isimli genetik materyallerini hücre içine enjekte ediyorlar. Bu RNA, insan DNA'sına bağlandıktan sonra, genetik kopyalama mekanizmalarını ele geçirerek kendi kopyalarını üretmeye zorluyor. Böylece tek bir virüs, binlerce, on binlerce, milyonlarca virüs olacak biçimde çoğalabiliyor. Aşağıda, hücrenin içine girmiş virüsleri görebilirsiniz:

Bu renkli fotoğrafların yukarıda verdiklerimiz gibi siyah-beyaz çekildiğini ve sonradan özellik-tespit algoritmalarıyla ve Photoshop gibi araçlarla renklendirildiğini hatırlatmak isteriz. SARS-CoV-2 hücre çıkışını bir başka fotoğrafta da bu şekilde görmek mümkün:

Bu fotoğrafların ne kadar küçük ölçeklerde çekildiğini anlamak için, tek bir koronavirüsün çapının 60-140 nanometre büyüklükte olduğunu hatırlayın! Saçınızın kalınlığı 90.000 nanometre (90 mikrometre) civarındadır. Yani tek bir saç telinizin kalınlığına (boyuna değil!) yüzlerce koronavirüs sığdırmak mümkündür!

Virüsler hücrelerinize bulaştıktan sonra hızla çoğalarak hücrelerinizi öldürmeye başlarlar. Örneğin aşağıdaki fotoğrafta, ağır bir şekilde koronavirüs enfeksiyonu geçiren insan hücreleri görülmektedir:

Bu virüsler konuşma, şarkı söyleme, bağırma, öksürük veya hapşırık sırasında ağzınızdan çıkan hava ve damlacıklarla dışarı atılırlar ve gerek bu atığın doğrudan size ulaşması, gerekse de havada asılı kalan aerosoller yoluyla sizin gözünüze, burnunuza veya ağzınıza ulaşırlar. Kimi zaman bu virüsü taşıyan bir yüzeye dokunup, hemen sonrasında elinizi bu organlarınıza götürmeniz sonucunda da virüsü alabilirsiniz; ancak bu, çok daha nadir olmaktadır. Sonuç olarak vücudunuza ulaşan virüs çoğalır ve sizin vücudunuzun doğru çalışmasını engelleyerek hastalanmanıza neden olur.