Pod koniec XVIII wieku w medycynie stosowane było pojęcie wiruswirusywirus, określające truciznę. W XIX wieku, kiedy odkryto, że istnieją inne czynniki patogenne niż bakterie, terminem tym zaczęto nazywać cząsteczki organiczne o właściwościach patogennych, zdolne do namnażania się w komórkach różnych organizmów.

RwM6dt7OWYpqI1
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.
Jednym z twórców wirusologii, czyli dziedziny badań zajmującej się wirusami, uznawany jest holenderski mikrobiolog i botanik prof. M. W. Beijerinck.
Źródło: Wikimedia Commons, licencja: CC BY 4.0.
bg‑cyan

Historia odkryć

R6GM1k0uaC3n61
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
Kalendarium

Pierwsze wzmianki na temat choroby wirusowej − wścieklizny, zostały odnalezione w Kodeksie Hammurabiego z XVII wieku p.n.e. Zapisano w nim obowiązki jakie nakłada się wobec właścicieli psów, oraz konsekwencje ich niespełnienia. Dopiero w 1885 roku Ludwik Pasteur opracował skuteczną szczepionkęszczepionkaszczepionkę przeciwko wirusowi wścieklizny, którą podał pierwszym pacjentom.

Ciekawostka

Zapis w Kodeksie Hammurabiego dotyczący wścieklizny:

„(...) jeżeli pies jest wściekły, władza nakazuje właścicielowi opiekę; jeśli właściciel nie zaopiekuje się psem, a ten ugryzie człowieka wolnego i ten umrze, właściciel płaci 40 szekeli w srebrze. Gdy pies pogryzie niewolnika, a ten umrze, właściciel płaci 15 szekeli w srebrze (...)”

Wzmianki na temat objawów choroby wirusowej zostały odnalezione w najstarszym greckim dziele medycznym Hipokratesa pt. Corpus Hippocraticum. Dotyczyły one wirusa grypy, który towarzyszy ludzkości od wieków. Od XVI wieku wielokrotnie odnotowywano epidemieepidemiaepidemiepandemiepandemiapandemie grypy, podczas których umierały tysiące osób.

RwK3QqZpJTaSS
Film przedstawia trójwymiarowy model wirusa grypy. Ma on kształt niebieskiej kuli z licznymi, długimi wypustkami z gwiaździstymi zakończeniami. Model kręci się wokół swojej pionowej osi.

Przełomowym odkryciem dziedziny wirusologii były badania nad wirusem mozaiki tytoniu (TMV, ang. tobacco mosaic virus). Jest on pierwszym i najlepiej poznanym wirusem. Od 1879 roku Adolf Mayer prowadził badania nad chorobą roślin tytoniu tzw. chorobą mozaiki tytoniu. Prawie dwadzieścia lat później, w 1898 roku, M. W. Berijerinck opublikował wyniki dotyczące eksperymentu filtracyjnego. Na ich podstawie stwierdził on, że czynnikiem powodującym chorobę mozaiki tytoniu jest zakaźny płyn żywy (łac. contagium vivum fluidium), w którym znajduje się czynnik chorobotwórczy mniejszy od bakterii, obecnie nazywany wirusem. Berijerinck wykazał również, że może się on namnażać w roślinach, jednak nie da się go hodować, tak jak bakterie. Dopiero w połowie XX wieku W.M. Stanley wyizolował formę krystaliczną wirusa, przyczyniając się do rozwoju badań nad nim. Pomimo dobrego poznania TMV, do tej pory choroba ta powoduje duże straty w uprawach, które są spowodowane zahamowanym wzrostem i rozwojem roślin.

R16yhqHWftn8u
Objawy infekcji wirusem mozaiki tytoniowej to m.in. plamistość, sfałdowanie liści, karłowacenie roślin i zniekształcenie owoców.
Źródło: Frank Vincentz, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

W 1896 roku zaobserwowano pierwsze antybakteryjne właściwości wirusów. Zauważono, że w środowisku wodnym wzrost przecinkowca cholery (Vibrio cholerae) i Gram‑dodatniej pałeczki (Bacillus subtilis) zostaje zahamowany. Ponad dwadzieścia lat później wysunięto hipotezę, że za to zjawisko odpowiedzialne są bakteriofagi, czyli wirusy namnażające się w bakteriach.

Bakteriofagi
R66efwI9frWNi
Bakteriofagi, czyli wirusy namnażające się w bakteriach, po raz pierwszy zostały wyizolowane przez Felixa D’Herelle, a następnie użyte w leczeniu czerwonki bakteryjnej u dzieci. Zdjęcie z mikroskopu elektronowego przedstawia wirusy z rodziny Myoviridae.
Źródło: AFADadcADSasd, Wikimedia Commons, licencja: CC BY 4.0.
Wykorzystanie bakteriofagów

Obecnie bakteriofagi znalazły zastosowanie w inżynierii genetycznej, jako wektory prezentujące zmodyfikowane peptydy. Ze względu na wysoką specyficzność wykorzystywane są one również do identyfikacji niektórych gatunków bakterii, np. gronkowca złocistego (na zdjęciu poniżej).

RLdDlohhZrMjr
Źródło: pixabay.com, domena publiczna.

Szczepionka przeciwko wirusowi wścieklizny była odkryciem, które przyczyniło się do powstania teorii dotyczącej przeciwnowotworowego potencjału wirusów. W 1912 roku włoski ginekolog Nicola De Pace podał szczepionkę pacjentce chorej na raka szyjki macicy, u której − po jej podaniu − zaobserwował remisję guza. Kolejne obserwacje potwierdziły te właściwości. Grupę wirusów, które namnażają się w komórkach nowotworowych, a następnie prowadzą do ich rozpadu, nazywa się wirusami onkolitycznymiwirusy onkolityczneonkolitycznymi. Obecnie prowadzone są liczne badania nad możliwością wykorzystania niektórych wirusów zwierzęcych w terapii przeciwnowotworowej.

R1RQ4s4lGAmRy
Za najważniejsze osiągnięcie Pasteura uznawane są wyniki prac z zakresu mikrobiologii, które uwieńczone zostały opracowaniem pierwszej szczepionki (przeciw wściekliźnie). Badania nad nią prowadził w latach 1881–1885. Już w 1885 została ona z powodzeniem zastosowana u pierwszego pacjenta.
Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna.

W 1981 roku zaobserwowano skupiska rzadkich chorób, takich jak mięsak Kaposiego i zapalenie płuc. Okazało się, że są one związane z zespołem nabytego niedoboru odporności (AIDS, ang. acquired immunodeficiency syndrome). Dwa lata później zespół Luca Montganiera odkrył związek występowania AIDS z zakażeniem retrowirusem, nazywanym obecnie wirusem ludzkiego niedoboru odporności (HIV, ang. human immunodeficiency virus). W połowie lat 80. XX wieku powstały pierwsze testy diagnostyczne. Pierwszy lek (inhibitor proteazy) przeciwko HIV został opracowany pod koniec 1995 roku. Obecnie prowadzone są badania nad skutecznością szczepionki przeciwko HIV.

RqWj0TplMiEKX
Ludzki limfocyt T zainfekowany wirusem HIV. Zdjęcie z mikroskopu skaningowego.
Źródło: NIAID, flickr.com, licencja: CC BY 2.0.

W roku 1982 zespół profesora Haralda zur Hausena po raz pierwszy wyizolował DNA wirusa brodawczaka ludzkiego (HPV, ang. human papillomavirus) z nowotworowo zmienionych tkanek. Rok później opublikowano pracę na temat roli wirusa brodawczaka w powstawaniu zmian nowotworowych. Obecnie znanych jest ponad 200 typów HPV. Ze względu na potencjał onkogennywirusy onkogenneonkogenny wyróżnia się HPV wysokiego (hr HPV, ang. high risk) i niskiego ryzyka (lr HPV, ang. low risk). Pierwsze z nich (typ 16, 18, 31, 45) odgrywają rolę w przypadku zachorowań na raka szyjki macicy, krtani, jamy ustnej i migdałka. Zakażenie lr HPV najczęściej przebiega bezobjawowo, jednak niektóre typy (np. 6 i 11) odpowiedzialne są za pojawianie się zmian skórnych tzw. kłykcin kończystych. Obecnie istnieją leki umożliwiające punktowe leczenie zmian skórnych, oraz szczepionki prewencyjne przeciwko niektórym typom HPV.

bg‑cyan

Budowa i właściwości wirusów

RZTTRDXLkpgSf
Wirusy dengi widoczne w mikroskopie elektronowym.
Źródło: Sanofi Pasteur/Institut Pasteur, flickr.com, licencja: CC BY-NC-ND 2.0.

Wirusy są małymi, zakaźnymi cząstkami organicznymi zbudowanymi z białek i kwasów nukleinowych (RNA lub DNA). W przeciwieństwie do bakterii mogą one przechodzić przez membrany filtracyjne. Wirusy nie mają budowy komórkowej oraz nie wykazują zdolności do procesów metabolicznych charakterystycznych dla materii ożywionej. Jednak mają zdolność do powielania się (namnażania), możliwego tylko w komórkach żywych organizmów, dla których są patogenami. Pojedyncza jednostka wirusa (wirion) zbudowana jest z białkowego płaszcza (kapsydu), osłaniającego materiał genetyczny, którym może być RNA lub DNA. Niektóre wirusy posiadają dodatkową osłonkę zewnętrzną zbudowaną z lipidów. Zarówno kształt, wielkość oraz sposób namnażania stanowią podstawę do klasyfikacji wirusów.

R1PGxwUkuf3Ca1
Schemat ukazuje rodzaje wirusów. Po lewej stronie znajduje się wirus mozaiki tytoniu. Ma on pionowy, walcowaty kształt. W środku znajduje się zwinięty, zrolowany materiał genetyczny. Ściany wirusa pokryte są białkowym płaszczem w postaci rzędów regularnie ułożonych wypustek. W środku znajduje się wirus grypy. Ma on okrągły kształt. W środku znajduje się zwinięty materiał genetyczny w postaci splątanych, pofalowanych, pomarańczowych linii, a wewnętrzna warstwa to białkowy płaszcz. Na zewnątrz znajduje się osłonka zewnętrzna, na której widoczne są podobne do zapałek wraz z główkami liczne białka powierzchniowe wirusa. Z prawej strony znajduje się bakteriofag. W jego górnej części znajduje się fragment z materiałem genetycznym w środku w postaci przestrzennej figury geometrycznej . Od zewnątrz pokryta jest ona białkowym płaszczem z licznymi punktami na powierzchni. W dół odchodzi walcowaty kształt, a na samym dole znajdują się cienkie włókna podobne do odnóży, umożliwiające przyczepianie się do komórki bakterii.
Źródło: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY 3.0.

Więcej o budowie wirusów przeczytasz w lekcji Różnorodność morfologiczna i genetyczna wirusów.

Słownik

epidemia
epidemia

występowanie większej, niż oczekiwana, liczby zachorowań w określonym miejscu i czasie

pandemia
pandemia

epidemia choroby występująca jednocześnie na kilku kontynentach

szczepionka
szczepionka

preparat biologiczny zawierający antygen, który powoduje wzbudzenie układu immunologicznego przeciwko patogenowi

wirusy
wirusy

patogenne cząstki biologiczne, zbudowane z otoczki białkowej lub białkowo‑lipidowej, zawierające wewnątrz materiał genetyczny (RNA albo DNA)

wirusy onkolityczne
wirusy onkolityczne

wirusy, które mają zdolność do replikacji w komórkach nowotworowych

wirusy onkogenne
wirusy onkogenne

wirusy uczestniczące w procesie kancerogenezy