ویروس چیست؟ تاریخچهٔ کوتاه و ویروس‌های سرطان‌زا

ویروس چیست؟

ویروس عامل عفونی کوچکی است که فقط در سلول زندهٔ موجود دیگر تکثیر می‌شود. از جانور و گیاه تا باکتری و جلبک، هر شکل زندگی را می‌تواند آلوده کند.

در 1892، Dmitri Ivanovsky عامل آلوده‌کنندهٔ تنباکو را که، بیماری‌زای غیرباکتریایی، بود توصیف کرد. در مقالهٔ Martinus Beijerinck در 1898، ویروس موزاییک تنباکو نام گرفت و ویروس‌ها در پایان قرن 19 کشف شدند. امروز، میلیون‌ها، نوع شناخته دارند، تقریباً در هر زیست‌بوم‌اند و متنوع‌ترین موجودیت زیستی هستند. ویروس‌شناسی، زیرتخصص میکروب‌شناسی، آن‌ها را بررسی می‌کند.

• موضوع مرتبط: کروناویروس جدید (SARS-CoV-2) چگونه منتقل و بیماری‌زا می‌شود؟ تازه‌های علمی 

اگر ویروس داخل سلول آلوده یا در حال آلوده کردن نباشد، ذرهٔ مستقل است. ذرهٔ ویریون دو یا سه بخش دارد:

1. DNA یا RNA به‌عنوان مادهٔ ژنتیکی، مولکول بلند حامل اطلاعات؛
2. پوشش پروتئینی کپسید برای احاطه و حفاظت مادهٔ ژنتیکی؛
3. و گاهی (iii) پوشش چربی پیرامون پوشش پروتئینی.

شکل ذره از ساده تا بسیار پیچیده است. بیشتر ویروس‌ها برای میکروسکوپ معمولی بسیار کوچک‌اند. ویروس متوسط حدود یک‌صدم باکتری متوسط است. اندازه با نانومتر سنجیده می‌شود؛ مثلاً آنفلوآنزای A برابر 80-120 نانومتر است. 1 نانومتر یک‌میلیاردم متر است؛ پس قطر متوسط ویروس از 1 متر، یک قسمت در 10 میلیون است.

منشأ تکاملی روشن نیست: بعضی شاید از پلاسمید، قطعهٔ DNA جابه‌جاشونده میان سلول‌ها، و بعضی از باکتری تکامل یافته‌اند. ویروس ابزار مهم انتقال افقی ژن و تنوع ژنتیکی است. برخی آن را زندگی می‌دانند چون مادهٔ ژنتیکی دارد، تکثیر و با انتخاب طبیعی تکامل می‌یابد؛ اما ویژگی اساسی مانند ساختار سلولی ندارد. از این رو «ارگانیسم لبهٔ حیات» و تکثیرکننده توصیف شده است.

ویروس چگونه منتقل / پخش می‌شود؟

راه‌ها بسیارند؛

• در گیاه معمولاً حشرات تغذیه‌کننده مانند شته، آن را میان گیاهان منتقل می‌کنند.
• در جانور و انسان حشرهٔ خون‌خوار می‌تواند حامل باشد. این موجودات ناقل بیماری، وکتور، نام دارند. آنفلوآنزا با سرفه و عطسه پخش می‌شود. نوروویروس و روتاویروس، علت رایج گاستروانتریت ویروسی، مدفوعی‌دهانی و فردبه‌فرد از غذا یا آب وارد می‌شوند. HIV از ویروس‌های منتقل‌شونده با تماس جنسی و مایعات بدن است.

- سرطان‌ها و بیماری‌های مرتبط با عفونت HIV

عفونت‌های ویروسی معمولاً پاسخ ایمنی‌ای را تحریک می‌کنند که ویروس عفونت‌زا را از بین می‌برد. پاسخ ایمنی همچنین می‌تواند به‌صورت مصنوعی در برابر عفونت ویروسی مشخص، از طریق، واکسن، ایجاد می‌شود. بعضی ویروس‌های AIDS و هپاتیت از پاسخ فرار و عفونت مزمن می‌سازند. آنتی‌بیوتیک هیچ اثری ندارد، اما چند ضدویروس توسعه یافته است.

در شکل زیر،چند ویروس شناخته‌شده برای نشان دادن تنوع ساختاری آمده است.

نقاط عطف تاریخ ویروس

مخترع واکسن هاری Louis Pasteur، (1822-1895)، با وجود واکسن، عامل هاری را نیافت و عامل کوچک‌تر از دید میکروسکوپ را پیش‌بینی کرد. در 1884، Charles Chamberland فیلتر با منفذ کوچک‌تر از باکتری ساخت و جداسازی کامل باکتری از محلول ممکن شد. در 1892، Dmitri Ivanovsky روس برای بررسی ویروس امروزی، موزاییک تنباکو، از این فیلتر برای بررسی استفاده کرد. در آزمایش، محلول حاصل از برگ له‌شدهٔ تنباکوی آلوده را صاف کرد و دید عامل بیماری بدون گرفته شدن در فیلتر، در مایع باقی است. Ivanovsky پیشنهاد کرد عفونت ناشی از سم تولیدشده توسط باکتری است، اما ایده را دنبال نکرد. در آن زمان تصور می‌شد همهٔ عوامل عفونی با فیلتر گرفته می‌شوند و در محیط کشت تکثیر می‌کنند؛ این بخشی از نظریهٔ میکروبی بیماری بود. در 1898، Martinus Beijerinck هلندی آزمایش را تکرار و یقین کرد محلول صاف‌شده شکل تازه‌ای از عامل عفونی دارد. دید عامل فقط در سلول قابل تقسیم تکثیر می‌کند، اما ذرهٔ بیماری‌زا را نمی‌توانست ببیند؛ نام آن را، contagium vivum fluidum یا میکروب زندهٔ محلول داد و سپس، ویروس، نامیده شد. او شکل مایع در طبیعت را مطرح کرد که بعدها Wendell Stanley با تصور ذره‌ای رد کرد.

اوایل قرن 20، Frederick Twort انگلیسی گروه آلوده‌کنندهٔ باکتری را کشف کرد که امروز، باکتریوفاژ، یا فاژ نام دارد. Félix d'Herelle فرانسوی‌کانادایی ویروس کُشندهٔ باکتری با افزودن سوسپانسیون را توصیف کرد. فاژ درمان احتمالی تیفوئید و وبا معرفی، اما با پنی‌سیلین کنار رفت. پژوهش آن به شناخت روشن‌خاموش شدن ژن و انتقال ژن بیگانه به باکتری کمک کرد؛ حتی مطالعهٔ ارتباط فاژ و باکتری، فناوری بزرگ امروزی، فناوری ژنتیکی CRISPR-CAR9، را پدید آورد.

در 1949، John Franklin Enders، Thomas Weller و Frederick Robbins پولیوویروس را در کشت سلول جنین انسان ساختند؛ بیرون بافت حیوانی سالم و تخم‌مرغ جنین‌دار. Jonas Salk این کار را برای ساخت واکسن مؤثر فلج اطفال انجام داد.

نخستین تصاویر ویروس،با اختراع مهندسان آلمانی Ernst Ruska و Max Knoll در 1931، یعنی، میکروسکوپ الکترونی،به دست آمد. تصور کنید فقط 40 سال پس از اثبات نظری وجودشان دیده شدند.

در نیمهٔ دوم قرن 20 کشف ویروس عصر طلایی داشت و بیش از 2000 نوع جانوری، گیاهی و باکتریایی یافت شد. در 1963، Baruch Blumberg هپاتیت B و در 1965، Howard Temin نخستین رتروویروس را توصیف کرد. آنزیم رونویسی معکوس برای کپی DNA از RNA رتروویروس، مستقلاً توسط Howard Martin Temin و David Baltimore در 1970 توصیف شد. در 1983 گروه Luc Montagnier در Pasteur فرانسه نخستین جداسازی رتروویروس امروزی HIV را انجام داد.

ارتباط ویروس و سرطان، موضوع پژوهش بی‌شمار بوده؛ برجسته‌ترین، ارتباط HPV و سرطان سرویکس،است. از بیش از 100 نوع، حدود 40 تناسلی‌اند و 15 پرخطر برای سرویکس. حدود %5 همهٔ سرطان‌ها HPV مرتبط تصور می‌شوند.

با وجود اهمیت، بیشتر دانش ارتباط تازه و بر کار برندهٔ نوبل 2008 برای کشف سرطان‌زایی سرویکس، یعنی، Harald zur Hausen،متکی است.

او در دههٔ 1970 ایدهٔ بی‌سابقه داد: «ممکن است HPV علت سرطان دهانهٔ رحم باشد!»فکر می‌کرد ویروس DNA خود را در DNA سرویکس ادغام و سلول را برای تکثیر استفاده می‌کند. باید DNA را در سرطان نشان می‌داد. بیش از 10 سال انواع را بررسی کرد؛ ادغام فقط بخشی از DNA و بیش از 100 زیرنوع کار را سخت می‌کرد. در 1983 DNA را در نمونهٔ سرویکس و نقش اصلی انواع 16 و 18 نشان داد؛ HPV 16 و 18 در حدود % 70 نمونه‌ها بودند.

این کشف به محافظت از عفونت انواع پرخطر HPV16 و 18 به میزان % 95 با، واکسن‌های HPV،انجامید. واکسن پیشگیرانه در 2006، تأیید FDA، گرفت و در کشور مصرف‌کننده بروز را بسیار کم کرد؛ حتی جدی‌ترین کشور در واکسن، استرالیا در آستانهٔ حذف کامل سرویکس است.

- HPV (human papillomavirus) چیست و چگونه سرطان ایجاد می‌کند؟

ساختار ویروس چگونه است؟

همه اساساً از، اسید نوکلئیک، (DNA یا RNA) و، کپسید،یا پوشش پروتئینی تشکیل‌اند. این ساختار، نوکلئوکپسید، نام دارد. بعضی ویروس‌ها، پوشش چربی، دارند. برجستگی بیرونی آن، واحدهای، گلیکوپروتئین، نام دارد که اتصال ویروس به، گیرندهٔ سلول هدف، را ممکن می‌کنند. فضای میان پوشش و کپسید تگومنت است و پروتئین ماتریکس (M) دارد؛ ماتریکس خروج جوانه‌ای ویروس پوشش‌دار از سلول میزبان را ممکن می‌کند.

چون انرژی تولید نمی‌کنند، برای تکثیر حتماً سلول زنده می‌خواهند؛ بنابراین، میکروارگانیسم درون‌سلولی اجباری‌اند،و هنگام تکثیر هزاران ذره ایجاد می‌شود.

در سلول آلوده، ساختار اسید نوکلئیک و پروتئین ویروسی، اجسام انکلوزیون، نام دارد.

ویروس سرطان‌زا - انکوویروس / ویروس انکوژنیک

سرطان‌زایی در انسان و گونه‌های دیگر شناخته شده؛ حتی، %16 همهٔ سرطان‌ها حاصل عفونت ویروس و باکتری، برآورد می‌شود. علم بررسی میکروارگانیسم سرطان‌زا، متاژنومیک، نام دارد. اما سرطان ویروسی فقط در تعداد کمی رخ می‌دهد. مثلاً %70-90 عفونت HPV بی‌شکایت است و در 1-2 سال خودبه‌خود خوب می‌شود یا بخش کمی زگیل می‌دهد.

ویروس‌های سرطان‌زا از خانواده‌های متعدد، شامل ویروس‌های RNA و DNA، می‌آیند و بنابراین یک نوع واحد ویروس سرطان‌زا وجود ندارد. ایجاد سرطان به عوامل گوناگون، از جمله دستگاه ایمنی فرد، ظرفیت سامانهٔ ترمیم DNA و، جهش‌های، ناشی از ویروس و عوامل دیگر بستگی دارد.

کدام ویروس سرطان انسان می‌آورد؟

ویروس اپشتین‌بار (EBV): این نوع ویروس شایع‌ترین عفونت را در انسان ایجاد می‌کند. تصور می‌شود 95 درصد جمعیت جهان به آن آلوده باشند. پژوهش‌ها نشان داده‌اند این ویروس با، لنفوم،معده و، نازوفارنکس (حلق بینی)، و سرطان‌های این نواحی ارتباط دارد. اما در افراد آلوده، احتمال ایجاد سرطان ناشی از عفونت EBV بسیار پایین است. تاکنون واکسنی علیه این ویروس توسعه داده نشده است.

هپاتیت C (HCV): با التهاب مزمن کبد و، سرطان کبد، ارتباط دارد. مشخص است در افراد آلوده یا HCV مثبت، 20 درصد دچار ناراحتی جدی کبد و 4–7 درصد دچار سرطان کبد ناشی از HCV می‌شوند. در برابر HCV واکسن مؤثری توسعه نیافته است.

هپاتیت B (HBV): در ایجاد سرطان کبد، که 5‌مین نوع شایع سرطان است، نقش بنیادی دارد. پژوهش‌ها نشان داده‌اند عفونت پایدار این ویروس موجب التهاب مزمن کبد و سرطانی شدن می‌شود. واکسن‌های بسیار مؤثری علیه این نوع ویروس ساخته شده‌اند.

ویروس لنفوتروپیک T انسانی (HTLV): نخستین کشف‌شده از نوع، رتروویروس، است. چون RNA را به DNA تبدیل می‌کنند، ژن آسان اضافه می‌شود. در 10 درصد مبتلایان HTLV لوسمی سلول T بزرگسال دیده شده؛ واکسن پیشگیرانه ندارد اما دارو ساخته شده است.

ویروس پاپیلومای انسانی (HPV): از پژوهش‌شده‌ترین‌ها با بیش از 100 زیرگروه و مرتبط با سرویکس است. مطالعات اخیر %99 علت سرویکس را HPV نشان می‌دهند. از مبتلایان، 10- 20 درصد سرطان دهانهٔ رحم، مقعد / مخرج،فرج، آلت، سر و گردن،گرفته‌اند. واکسن مؤثر Gardasil و Cervarix در بازار است.

هرپس مرتبط با سارکوم کاپوزی (KSHV): تصور می‌شود میان انکوویروس‌ها بیشترین انکوژن، یعنی ژن سرطان‌زا، را دارد. سارکوم کاپوزی، ایجاد می‌کند که بیشتر در AIDS و ایمنی سرکوب‌شده دیده می‌شود.

پلیوماویروس سلول مرکل (MCV): سرطان‌زایی آن اخیراً کشف شده است. سرطان سلول مرکل، نوعی سرطان بسیار نادر و دارای ویژگی تهاجمی با این نام ایجاد می‌کند. اما در پژوهش‌های اخیر، در 20 درصد بیماران این سرطان ویروس شناسایی نشده است. هیچ واکسن یا داروی توسعه‌یافته‌ای علیه آن وجود ندارد. پژوهش دربارهٔ اینکه سرطان ایجاد می‌کند یا نه، همچنان ادامه دارد.

ویروس و باکتری چگونه سرطان می‌سازند؟

ویروس پس از ورود به بدن می‌تواند به سلول حمله، مادهٔ ژنتیکی را تصادفی در DNA هسته ادغام و باعث تولید زیاد، انکوژن‌ها، شود یا آن‌ها را به ساختار ژنتیکی خود اضافه و با پخش سریع تومور را تحریک کند. ژن‌های مسئول تکثیر در سطح طبیعی، پس از جهش مانع کار ژن مهارکنندهٔ تومور می‌شوند؛ سلولِ بایدبمیرد از مرگ فرار و مهارنشده تکثیر می‌کند و مانند میکروارگانیسم دیگر تومور می‌سازد. این وقایع شواهد کافی توضیح سرطان‌زایی میکروارگانیسم‌اند.

ایمنی پس از عفونت ویروس چه واکنشی دارد؟

1. پاسخ اینترفرون،: نخستین پاسخ ایمنی‌شناختی میزبان در برابر عفونت ویروسی است. با این حال، بعضی ویروس‌ها مانند HIV و EBV در برابر اینترفرون مقاومت دارند.
   اینترفرون عضو خانوادهٔ سیتوکین است و مستقیم بر ویروس اثر ندارد؛ از سلول آلوده ترشح و تولید پروتئین مورد نیاز ویروس را در سلول دیگر متوقف می‌کند. فقط بر ویروس داخل سلول مؤثر است.
   3 نوع آلفا، بتا و گاما هست. آلفا برای سارکوم کاپوزی HHV-8، سرطان کلیه، زگیل HPV و هپاتیت فعال مزمن ناشی از B-C استفاده می‌شود.
2. سلول کشندهٔ طبیعی (natural killer, NK) و لنفوسیت T سیتوتوکسیک (Tc)،: هر دو سلول آلوده را می‌کشند، نه ویروس را. NK سلول ایمنی هدفمند، نیست، پس زودتر از Tc فعال می‌شود. بعضی سلول‌ها برای فرار ایمنی ساختار سلول آلوده را تغییر می‌دهند؛ سرطان هم تاکتیک مشابه دارد. بعضی اثرات پس از عفونت، مانند بثورات سرخک، حاصل حملهٔ تا حدی کور دفاع بدن به بافت آلوده‌اند.
3. آنتی‌بادی‌ها،: پاسخ آنتی‌بادی 3 نتیجه دارد:
   1. خنثی‌سازی با پوشاندن ویروس: مانع تعامل با گیرنده و آلودگی سلول تازه می‌شود، اما بر ویروس داخل سلول اثر ندارد. پس آنتی‌بادی واکسن از عفونت تازه محافظت می‌کند، نه عفونت قدیمی مستقر.
   2. سمیت سلولی وابسته به آنتی‌بادی: ویروس پوشیده‌شده آسان‌تر توسط ایمنی پیدا و کشته می‌شود.
   3. فعال شدن کمپلمان: پوشش چربی ویروس در فرایند ویرولیز تا حدی تخریب می‌شود.

نتیجه‌گیری

اکنون روشن است بعضی از کوچک‌ترین شکل‌های حیات با میلیون‌ها نوع، یعنی ویروس، سرطان می‌سازند و چگونه. با این حال فقط بخش کمی از مبتلایان سرطان مرتبط می‌گیرند. همچنین در سال‌های اخیر واکسن‌های فراوان علیه ویروس سرطان‌زا توسعه یافته‌اند (واکسن پیشگیرانهٔ سرطان).

دانشمندان با کشف ارتباط، از ویروس برای واکسن سرطان استفاده کردند؛ مثلاً واکسن تأییدشدهٔ FDA برای ملانوم پوست، Lmlygic،از هرپس استفاده می‌کند. پس ویروس هم بیماری‌زا و هم درمانگر است، البته برای درمانگری باید فرایندهای متعدد با فناوری بالا بگذراند.

*

موضوعات مرتبط

- درمان تازهٔ سرطان با ترکیب ایمنی‌درمانی و واکسن ویروس انکولیتیک

- George Papanicolaou که با پاپ‌اسمیر جان میلیون‌ها زن را نجات داد

- راهنمای واکسن HPV تازه شد! به این مناسبت واکسن را بشناسیم