რა არის ვირუსი? ვირუსების მოკლე ისტორია და კიბოს გამომწვევი ვირუსები

რა არის ვირუსი?

ვირუსი მცირე ინფექციური აგენტია, რომელიც მხოლოდ სხვა ორგანიზმის ცოცხალ უჯრედებში მრავლდება. ვირუსებს სიცოცხლის ყველა ფორმის ინფიცირება შეუძლია, ცხოველებიდან მცენარეებამდე და ბაქტერიებიდან წყალმცენარეებამდე.

1892 წელს Dmitri Ivanovsky-მ თამბაქოს მცენარის დამაინფიცირებელი, თუმცა არაბაქტერიული პათოგენი აღწერა.1898 წელს Martinus Beijerinck-ის სტატიაში იგი თამბაქოს მოზაიკის ვირუსად განისაზღვრა და ამით19. საუკუნის ბოლოს ვირუსები აღმოაჩინეს. დღეს მილიონობით ტიპის ვირუსი თითქმის ყველა ეკოსისტემაში გვხვდება და ყველაზე მრავალფეროვანი ბიოლოგიური არსებებია. მათ მიკრობიოლოგიის ქვესპეციალობა ვირუსოლოგია იკვლევს.

• დაკავშირებული თემა: როგორ გადაეცემა ახალი კორონავირუსი (SARS-CoV-2) და როგორ იწვევს დაავადებას? უახლესი სამეცნიერო მიღწევები 

თუ ვირუსი ინფიცირებულ უჯრედში ან ინფიცირების პროცესში არაა, დამოუკიდებელ ნაწილაკებად არსებობს. ეს ვირუსული ნაწილაკები, ანუ ვირიონები, ორი ან სამი ნაწილისგან შედგება:

1. DNA ან RNA-ისგან შექმნილი გენეტიკური მასალა — ინფორმაციის მატარებელი გრძელი მოლეკულები;
2. გენეტიკური მასალის გარშემო დამცავი ცილოვანი გარსი, კაფსიდი და
3. ზოგ შემთხვევაში (iii) ცილოვანი გარსის გარშემო ლიპიდური გარსი.

მათი ფორმები მარტივიდან ძალიან რთულამდეა. უმეტესობა ჩვეულებრივი მიკროსკოპით დასანახად ზედმეტად მცირეა. საშუალო ვირუსი საშუალო ბაქტერიის დაახლოებით მეასედია. ზომა ნანომეტრებში იზომება; მაგალითად გრიპის (influenza A) ვირუსი80-120 ნანომეტრია.1 ნანომეტრი მეტრის მემილიარდედია. ამგვარად საშუალო ვირუსის დიამეტრი1 მეტრის10 მემილიონედია.

ევოლუციაში ვირუსების წარმოშობა გაურკვეველია: ზოგი შეიძლება პლაზმიდებიდან — უჯრედებს შორის მოძრავი DNA ფრაგმენტებიდან — სხვები ბაქტერიებიდან განვითარდა. ვირუსები გენეტიკური მრავალფეროვნების გამზრდელი ჰორიზონტალური გენური გადაცემის მნიშვნელოვანი საშუალებაა. ზოგი სიცოცხლის ფორმად მიიჩნევს, რადგან გენეტიკურ მასალას ატარებს, მრავლდება და ბუნებრივი გადარჩევით ევოლუციას განიცდის, თუმცა სიცოცხლის ჩვეულებრივ აუცილებელ ნიშნებს, მაგალითად უჯრედულ აგებულებას, მოკლებულია. ამ თვისებების გამო „სიცოცხლის ზღვარზე მყოფ ორგანიზმებად“ და რეპლიკატორებად აღწერენ.

როგორ გადაეცემა / ვრცელდება ვირუსები?

ვირუსები მრავალი გზით ვრცელდება;

• მცენარეებში ხშირად მცენარიდან მცენარეზე გადადის მცენარის მკვებავი მწერებით, მაგალითად ბუგრებით.
• ცხოველებსა და ადამიანებში სისხლმწოვ მწერებს შეუძლიათ გადატანა. დაავადების გადამტანი ორგანიზმები ვექტორებად იწოდება. გრიპი ხველითა და ცემინებით ვრცელდება. ვირუსული გასტროენტერიტის ხშირი მიზეზები ნოროვირუსი და როტავირუსი ფეკალურ-ორალური გზით, ადამიანიდან ადამიანზე, საკვებით ან წყლით ხვდება ორგანიზმში. HIV სქესობრივი კონტაქტითა და სხეულის სითხეებით გადაცემულ რამდენიმე ვირუსს შორისაა.

- HIV ინფექციასთან დაკავშირებული კიბოები და სხვა დაავადებები

ინფექციები ჩვეულებრივ იმუნურ პასუხს იწვევს, რომელიც ვირუსს აქრობს. იმუნური პასუხი შეიძლება ასევე წარმოიქმნას კონკრეტული ინფექციის მიმართ ხელოვნურ იმუნიტეტს მიმნიჭებელი ვაქცინებით . AIDS-ისა და ვირუსული ჰეპატიტის გამომწვევი ზოგი ვირუსი ამ პასუხს გაურბის და ქრონიკულ ინფექციას იწვევს. ანტიბიოტიკები ვირუსებზე არ მოქმედებს, თუმცა რამდენიმე ანტივირუსული წამალი შეიქმნა.

ქვემოთ მოცემულ სურათზერამდენიმე ცნობილი ვირუსია ნაჩვენები, რაც მათი აგებულების მრავალფეროვნებას აჩვენებს.

ვირუსების ისტორიის ეტაპები

ცოფის ვაქცინის გამომგონებელი Louis Pasteur (1822-1895) ვაქცინის აღმოჩენის მიუხედავად მიზეზობრივ აგენტს ვერ პოულობდა და ვარაუდობდა მიკროსკოპისთვის ზედმეტად მცირე პათოგენს.1884 წელს Charles Chamberland-მა ბაქტერიაზე მცირე ფორების ფილტრი შექმნა, რომლითაც ხსნარიდან ბაქტერიები სრულად გამოეყოფოდა.1892 წელს რუსმა ბიოლოგმა Dmitri Ivanovsky-მ იგი დღევანდელი თამბაქოს მოზაიკის ვირუსის შესასწავლად გამოიყენა. ინფიცირებული თამბაქოს დაქუცმაცებული ფოთლების გაფილტვრისას აგენტი გამავალ სითხეში რჩებოდა. Ivanovsky-მ ბაქტერიული ტოქსინი ივარაუდა, თუმცა იდეა არ განავრცო. მაშინ ყველა ინფექციური აგენტი ფილტრით შეკავებადი და საკვებ გარემოში გამრავლებადი ეგონათ (დაავადების მიკრობული თეორიის ნაწილი).1898 წელს ნიდერლანდელმა Martinus Beijerinck-მა ცდები გაიმეორა და დარწმუნდა, რომ სითხე აგენტის ახალ ფორმას შეიცავდა. დაინახა, რომ იგი მხოლოდ გაყოფად უჯრედებში მრავლდებოდა, თუმცა ნაწილაკები ვერ დაინახა და უწოდა contagium vivum fluidum (ხსნადი ცოცხალი მიკრობები), შემდეგ კი ვირუსი დაერქვა. Beijerinck ვირუსებს ბუნებაში თხევადად მიიჩნევდა; ეს თეორია მოგვიანებით ნაწილაკების მომხრე Wendell Stanley-მ უარყო.

20. საუკუნის დასაწყისში ბრიტანელმა ბაქტერიოლოგმა Frederick Twort-მა აღმოაჩინა დღეს ბაქტერიოფაგებად (ან ფაგებად) ცნობილი ბაქტერიების დამაინფიცირებელი ვირუსები. ფრანგულ-კანადელმა Félix d'Herelle-მ აღწერა ვირუსები, რომლებიც ბაქტერიებს სუსპენზიის დამატებისას კლავდა. ფაგები ტიფისა და ქოლერის შესაძლო მკურნალობად მიიჩნეოდა, მაგრამ პენიცილინმა გადაფარა. კვლევებმა გენების ჩართვა-გამორთვისა და უცხო გენების ბაქტერიაში გადატანის გაგებას შეუწყო ხელი. ფაგისა და ბაქტერიის ურთიერთობის კვლევიდან დღევანდელი უმნიშვნელოვანესი აღმოჩენა, CRISPR-CAR9 გენეტიკური ტექნოლოგია წარმოიშვა.

1949 წელს John Franklin Enders-მა, Thomas Weller-მა და Frederick Robbins-მა ადამიანის ემბრიონულ უჯრედულ კულტურაში პოლიოვირუსი გაამრავლეს — ცოცხალი ცხოველური ქსოვილისა და ემბრიონიანი კვერცხის გარეთ. ეს სამუშაო ეფექტიანი პოლიომიელიტის ვაქცინისთვის Jonas Salk-მა შეასრულა.

ვირუსების პირველი გამოსახულებებიგერმანელი ინჟინრების Ernst Ruska-სა და Max Knoll-ის მიერ1931 წელს ელექტრონული მიკროსკოპისგამოგონებით მიიღეს. წარმოიდგინეთ, თეორიული არსებობის დადგენიდან მხოლოდ40 წლის შემდეგ მოხერხდა მათი დანახვა.

20. საუკუნის მეორე ნახევარი აღმოჩენების ოქროს ხანა იყო:2000-ზე მეტი ცხოველური, მცენარეული და ბაქტერიული ტიპი აღმოაჩინეს.1963 წელს Baruch Blumberg-მა B ჰეპატიტი აღმოაჩინა,1965 წელს Howard Temin-მა პირველი რეტროვირუსი აღწერა. უკუტრანსკრიპტაზას რეტროვირუსები RNA-დან DNA-ის ასლისთვის იყენებს; იგი დამოუკიდებლად Howard Martin Temin-მა და David Baltimore-მა1970 წელს აღწერეს.1983 წელს Luc Montagnier-ის გუნდმა საფრანგეთის Pasteur-ის ინსტიტუტში დღეს HIV-ად ცნობილი რეტროვირუსი პირველად გამოყო.

ვირუსების კიბოსთან კავშირიც უამრავი კვლევის საგანი გახდა. ყველაზე თვალსაჩინოა HPV-ისა და საშვილოსნოს ყელის კიბოს კავშირი.100-ზე მეტი ცნობილი ტიპიდან დაახლოებით40 გენიტალურ არეს აინფიცირებს და15 საშვილოსნოს ყელის კიბოს მაღალი რისკისაა. ყველა კიბოს დაახლოებით%5 HPV-თან დაკავშირებულად მიიჩნევა.

მნიშვნელობის მიუხედავად, კავშირის შესახებ ცოდნის უმეტესობა ახალია და2008 წელს HPV-ის კიბოს გამოწვევის აღმოჩენისთვის ნობელის მიმღები Harald zur Hausen-ის პიონერულ მუშაობას ეფუძნება.

Harald zur Hausen-მა1970-იან წლებში მანამდე გამოუთქმელი იდეა წამოაყენა: „საშვილოსნოს ყელის კიბოს მიზეზი შეიძლება ადამიანის პაპილომავირუსი (HPV) იყოს!“ფიქრობდა, რომ ვირუსი თავის DNA-ს უჯრედის DNA-ში აერთიანებს და გასამრავლებლად ამ უჯრედებს იყენებს. ამიტომ კიბოს უჯრედებში HPV DNA უნდა ეჩვენებინა.10 წელზე მეტი სხვადასხვა ტიპს სწავლობდა; სირთულეს ქმნიდა ვირუსული DNA-ის მხოლოდ ნაწილის ინტეგრაცია და100-ზე მეტი ქვეტიპი. საბოლოოდ1983 წელს ბიოფსიებში HPV DNA აჩვენა და დაადგინა, რომ16 და18 ტიპები მთავარი მიზეზია (HPV16 და18 ბიოფსიების დაახლოებით% 70-ში იყო).

აღმოჩენამ მაღალი რისკის HPV16 და18 ტიპების ინფექციისგან% 95 დამცავი HPV ვაქცინებისშექმნა შესაძლებელი გახადა. პროფილაქტიკურმა ვაქცინამ2006 წელს FDA-ის დამტკიცება მიიღო და რეგულარული გამოყენების ქვეყნებში კიბოს სიხშირე უკვე მნიშვნელოვნად შეამცირა; ყველაზე სერიოზულად მომკიდებელი ქვეყანა ავსტრალია საშვილოსნოს ყელის კიბოს სრულ აღმოფხვრასთან ახლოსაა.

- რა არის HPV (human papillomavirus) და როგორ იწვევს კიბოს?

როგორია ვირუსების აგებულება?

ყველა ვირუსი ძირითადად ნუკლეინის მჟავისგან (DNA ან RNA) და კაფსიდისგან(ცილოვანი გარსი) შედგება. ამ სტრუქტურას ნუკლეოკაფსიდი ეწოდება. ზოგს გარს შემორტყმული ლიპიდური გარსი აქვს. გარეთ გამოსულ სტრუქტურებს გლიკოპროტეინულ ერთეულებს უწოდებენ. გლიკოპროტეინები სამიზნე უჯრედის რეცეპტორზე ვირუსის მიმაგრებას უზრუნველყოფს. გარსსა და კაფსიდს შორის სივრცეს ტეგუმენტი ეწოდება და მატრიქსული (M) ცილები აქვს. ისინი გარსიან ვირუსებს მასპინძელი უჯრედიდან დაკვირტვით გამოსვლაში ეხმარება.

ენერგიას ვერ წარმოქმნიან, ამიტომ გასამრავლებლად აუცილებლად ცოცხალი უჯრედი სჭირდებათ. ამდენად ობლიგატური უჯრედშიდა მიკროორგანიზმებია. გამრავლებისას ათასობით ნაწილაკი წარმოიქმნება.

ინფიცირებულ უჯრედში ვირუსული ნუკლეინის მჟავისა და ცილის სტრუქტურებს ჩანართ სხეულაკებს უწოდებენ.

კიბოს გამომწვევი ვირუსები — ონკოვირუსები / ონკოგენური ვირუსები

ცნობილია, რომ ადამიანებსა და სხვა სახეობებში სხვადასხვა კიბოს იწვევს. მეტიც, ყველა კიბოს%16 ვირუსული და ბაქტერიული ინფექციების შედეგია გათვლებით. კიბოს გამომწვევი მიკროორგანიზმების შემსწავლელ დარგს მეტაგენომიკა ეწოდება. თუმცა ვირუსული კიბო ინფიცირებულთა მხოლოდ მცირე ნაწილში ვითარდება. მაგალითად, HPV ინფექციების%70-90 უსიმპტომოა და1-2 წელიწადში თავისით გაივლის, ან მცირე ნაწილში მეჭეჭად ვლინდება.

კიბოს ვირუსები RNA და DNA ვირუსების მრავალ ოჯახში გვხვდება, ამიტომ ერთი კონკრეტული ტიპი არ არსებობს. განვითარებას იმუნიტეტი, DNA-ის აღდგენის უნარი და ვირუსით გამოწვეული მუტაციები მსგავსი ფაქტორები განსაზღვრავს.

რომელი ვირუსები იწვევს ადამიანებში კიბოს?

Epstein Barr ვირუსი (EBV): ადამიანებში ყველაზე გავრცელებული ინფექციის გამომწვევია. ფიქრობენ, რომ მოსახლეობის95 პროცენტი ინფიცირებულია. კვლევებით იგი ლიმფომასთან, კუჭისა და ცხვირ-ხახის კიბოებთანაა დაკავშირებული. თუმცა ინფიცირებულებში EBV-თან დაკავშირებული კიბოს განვითარების ალბათობა ძალიან დაბალია. ვაქცინა არ არსებობს.

C ჰეპატიტის ვირუსი (HCV): ღვიძლის ქრონიკულ ანთებასა და ღვიძლის კიბოსთან ასოცირდება. HCV-დადებითთა20 პროცენტში ღვიძლის მძიმე დაავადება და4–7 პროცენტში მასთან დაკავშირებული კიბო ვითარდება. ეფექტიანი ვაქცინა არ არსებობს.

B ჰეპატიტის ვირუსი (HBV): 5. ყველაზე გავრცელებული კიბოს, ღვიძლის კიბოს განვითარებაში მთავარი როლი აქვს. კვლევებით მუდმივი ინფექცია ქრონიკულ ანთებასა და კიბოს იწვევს. ძალიან ეფექტიანი ვაქცინები არსებობს.

ადამიანის T-ლიმფოტროპული ვირუსი (HTLV): პირველი აღმოჩენილი რეტროვირუსის ტიპია. RNA-დან DNA-ის მიღების უნარით რეტროვირუსებს გენების უჯრედში ადვილად დამატება შეუძლია. ინფიცირებულთა10 პროცენტში ზრდასრულთა T-უჯრედული ლეიკემია გამოვლინდა. პროფილაქტიკური ვაქცინა არაა, მაგრამ სამკურნალო წამლები შეიქმნა.

ადამიანის პაპილომავირუსი (HPV): ერთ-ერთი ყველაზე შესწავლილი ვირუსია.100-ზე მეტი ქვეტიპი გამოვლინდა და საშვილოსნოს ყელის კიბოს უკავშირდება. ბოლო კვლევებით ამ კიბოების%99-ის მიზეზი HPV ინფექციაა. ინფიცირებულთა10- 20 პროცენტში საშვილოსნოს ყელის, ანუსის, ვულვის, პენისის, თავისა და კისრის კიბოებიდაფიქსირდა. ეფექტიანი Gardasil და Cervarix ვაქცინები ბაზარზეა.

კაპოშის სარკომასთან დაკავშირებული ჰერპესვირუსი (KSHV): მიიჩნევა, რომ ონკოვირუსებს შორის ყველაზე მეტი ონკოგენი (კიბოს გამომწვევი გენი) აქვს. კაპოშის სარკომის სახელით ცნობილ კიბოს იწვევს, ძირითადად AIDS-ისა და დათრგუნული იმუნიტეტის მქონეებში.

მერკელის უჯრედული პოლიომავირუსი (MCV): მისი კიბოს გამოწვევა ახლახან აღმოაჩინეს. მერკელის უჯრედული კიბოს სახელით ცნობილ ძალზე იშვიათ და აგრესიულ სიმსივნეს იწვევს. თუმცა ბოლო კვლევებში პაციენტების20 პროცენტში ვირუსი ვერ იპოვეს. ვაქცინა ან წამალი არ არსებობს. კიბოს გამოწვევაზე კვლევები გრძელდება.

როგორ იწვევს ვირუსი ან ბაქტერია კიბოს?

ორგანიზმში შესული ვირუსები უჯრედს უტევს და გენეტიკური მასალა შემთხვევით ბირთვის DNA-ში შეიძლება ჩართოს, რაც სიმსივნის განვითარებისთვის მნიშვნელოვან ონკოგენების ჭარბ წარმოებას იწვევს; ან მათ საკუთარ გენეტიკურ მასალაში ჩართვითა და სწრაფი გავრცელებით სიმსივნეს უწყობს ხელს. ნორმალურ დონეზე ეს გენები უჯრედის გამრავლებაში მონაწილეობს, მუტაციის შემდეგ კი სიმსივნის დამთრგუნველ გენებს მუშაობას უშლის. მოსაკვდომი უჯრედები სიკვდილის მექანიზმს გაურბის, უკონტროლოდ მრავლდება და სხვა მიკროორგანიზმების მსგავსად სიმსივნის ფორმირებას უწყობს ხელს. ეს მოვლენები საკმარისად ხსნის მიკროორგანიზმების კიბოს გამოწვევას.

როგორია იმუნური პასუხი ვირუსით ინფიცირების შემდეგ?

1. ინტერფერონის პასუხი: მასპინძლის პირველი იმუნოლოგიური პასუხია. თუმცა ზოგი ვირუსი, მაგალითად HIV და EBV, ინტერფერონისადმი მდგრადია.
   ინტერფერონები ციტოკინების ოჯახის წევრია. უშუალოდ ვირუსზე არ მოქმედებს; ინფიცირებული უჯრედიდან გამოყოფილი ინტერფერონი სხვა უჯრედებში ვირუსისთვის საჭირო ცილების წარმოებას აჩერებს. მხოლოდ უჯრედშიდა ვირუსებზეა ეფექტიანი.
   3 ტიპია: ალფა, ბეტა და გამა. ალფა ინტერფერონი HHV-8-თან დაკავშირებული კაპოშის სარკომის, თირკმლის კიბოს, HPV მეჭეჭებისა და B-C ჰეპატიტის ქრონიკული აქტიური ფორმის მკურნალობაში გამოიყენება.
2. ბუნებრივი მკვლელი (natural killer, NK) უჯრედები და ციტოტოქსიკური T ლიმფოციტები (Tc): NK და Tc ორივე ინფიცირებულ უჯრედს კლავს და არა ვირუსს. NK სამიზნეზე არამიმართული იმუნური უჯრედია და ამიტომ Tc-ზე ადრე ერთვება. ზოგი უჯრედი იმუნიტეტისგან გასაქცევად ინფიცირებული უჯრედის აგებულებას ცვლის (კიბოც მსგავს ტაქტიკას იყენებს). ზოგი ეფექტი, მაგალითად წითელას გამონაყარი, დამცავი უჯრედების ინფიცირებულ ქსოვილზე ნაწილობრივ ბრმა შეტევის შედეგია.
3. ანტისხეულები: ვირუსებისადმი ანტისხეულოვან პასუხს3 შედეგი აქვს:
   1. ანტისხეულით დაფარვა და განეიტრალება: უჯრედის რეცეპტორთან ურთიერთქმედებასა და ახალი უჯრედების ინფიცირებას უშლის ხელს, მაგრამ უჯრედშიდაზე არ მოქმედებს. ამიტომ აცრის ანტისხეულები ახალი ინფექციებისგან იცავს, ძველ დამკვიდრებულ ინფექციაზე კი არ მოქმედებს.
   2. ანტისხეულდამოკიდებული უჯრედული ციტოტოქსიკურობა: დაფარული ვირუსები იმუნურმა უჯრედებმა უფრო ადვილად შეიძლება იპოვოს და გაანადგუროს.
   3. კომპლემენტის აქტივაცია: ვიროლიზისით ლიპიდური გარსი ნაწილობრივ იშლება.

დასკვნა

უკვე ნათლად ვიცით, რომ მილიონობით ტიპის მქონე სიცოცხლის უმცირესი ფორმების, ვირუსების ნაწილი კიბოს იწვევს და როგორ ახერხებს ამას. თუმცა ინფიცირებულთა მხოლოდ მცირე ნაწილს უვითარდება ვირუსთან დაკავშირებული კიბო. ბოლო წლებში მრავალი ვაქცინაც შეიქმნა (კიბოს პროფილაქტიკური ვაქცინები).

კიბოსთან ახლო კავშირის აღმოჩენის შემდეგ მეცნიერებმა ვირუსებით კიბოს ვაქცინების შექმნა დაიწყეს. მაგალითად, მელანომისთვის FDA-ის დამტკიცებულ ვაქცინაში Lmlygicჰერპესის ვირუსი გამოიყენეს. საინტერესოა, რომ ვირუსს დაავადების გამოწვევაც და მკურნალობაც შეუძლია. რა თქმა უნდა, სამკურნალო თვისების მისაღებად მაღალტექნოლოგიური პროცედურების სერიაა საჭირო.

*

დაკავშირებული თემები

- კიბოს ახალი მკურნალობები იმუნოთერაპიისა და ონკოლიზური ვირუსის ვაქცინის კომბინაციით

- George Papanicolaou, რომელმაც Pap smear-ით მილიონობით ქალი გადაარჩინა

- HPV აცრის სახელმძღვანელო განახლდა! ამასთან გავიგოთ, რა არის HPV ვაქცინა