Virologie
De virologie beslaat de studie van virussen en hun eigenschappen, het werkterrein van een viroloog. Martinus Willem Beijerinck wordt beschouwd als de grondlegger van de virologie. Aangezien virussen zich kenmerken door interactie met andere levensvormen in de meeste brede zin, houdt de virologie (daarmee de viroloog) zich bezig met diverse vakgebieden zoals biologie, microbiologie en plantkunde.
Onderwerpen van studie zijn:
- Vermenigvuldiging van virussen
- Ziekteverwekking
- Epidemiologie
- Immunologie
- Vaccins en medicijnen
- Evolutie van virussen
- Diagnostische technieken
- Maatregelen om infectie te voorkomen
- Toepassing in de biotechnologie
Vermenigvuldiging van virussen
Virale infectiecyclus
Een virus komt in twee verschillende vormen voor:
- als nucleïnezuur in de gastheer- of waardplantcellen
- als vrij deeltje buiten de cellen, virion genoemd. Een virion bestaat uit een nucleïnezuurmolecuul met een eiwitmantel. Sommige virussen hebben daarnaast ook nog een lipoproteïnekapsel.
Celbinnendringing
Met behulp van de eiwitmantel herkent een virus zijn specifieke gastheercel en dringt bij herkenning de cel binnen met achterlating van de eiwitmantel.
Intracellulaire vermeerdering
Het nucleïnezuur wordt opgenomen in een chromosoom van de gastcel, waarna het nucleïnzuur door de cel vermenigvuldigd wordt. De opname gebeurt doordat het reverse transcriptase aanhecht aan het volledige RNA-genoom van het virus en dit overschrijft naar het DNA van de gastheercel. Daarna wordt de cel aangezet om dit stukje steeds opnieuw te laten aflezen (transcriptie).
Verspreiding
Afhankelijk van het soort virus kan overdracht plaatsvinden via:
- de lucht: vogelgriep, SARS
- speekseldeeltjes: griep
- contact met lichaamsvloeistoffen: hiv
- uitwerpselen: vogelgriep, SARS
- insecten zoals bladluizen, mijten en cicaden
- aaltjes: tabaksratelvirus
- protozoa: rhizomanie bij suikerbieten door Polymyxa betae
- zaad: een virus bij sla
- stuifmeelkorrels: een virus bij kersen
- parasitaire planten: zoals groot warkruid en klein warkruid
- enten
- mechanisch contact: bijvoorbeeld via de handen
Immunologie
Een lichaam reageert op het binnendringen van een vreemd lichaam of vreemde stof met behulp van de immuuncellen. Bepaalde immuuncellen vernietigen een virus door fagocytose. Deze immuuncellen planten viruseiwitten in hun eigen celmembraan en vormen op deze manier antigenen. Andere immuuncellen reageren hierop door
- het maken van antistoffen, die het virus vernietigen of
- vernietiging van de weefselcellen die besmet zijn met het virus.
Vaccins en medicijnen
Tegen verscheidene virusziekten, zoals griep kan iemand beschermd worden door vaccinatie. Sommige vaccinaties geven geen levenslange immuniteit (zoals bij de griep).
Ter voorkoming van besmetting of tegengaan van de vermenigvuldiging in de gastheer kunnen antivirale middelen toegepast worden, zoals bij hiv, vogelgriep of griep.
Toepassing in de biotechnologie
Bij de genetische modificatie kunnen in principe ook twee soorten virussen die, anders dan de meeste virussen, hun genetische informatie in dubbelstrengs DNA hebben opgeslagen, voor de overdracht van genetisch materiaal van het ene naar het andere organisme gebruikt worden. Deze methode is echter nog in ontwikkeling.
Gentherapie
Op dit moment zijn virussen de meest gebruikte vectoren bij gentherapie. Vaak is dit het adenovirus, een virus dat bij mensen verkoudheid veroorzaakt, soms zijn het retrovirussen, en ook wordt geëxperimenteerd met 'adenovirus-associated virus'.
Virussen zijn gespecialiseerd in het binnendringen van cellen en het daar inbouwen van hun genen. Dit betekent dat wanneer een therapeutisch gen in een virus wordt 'ingepakt', het virus het inbouwt in het DNA van de patiënt. De genoverdracht wordt zo blijvend gemaakt en is dus in principe levenslang. Uit onderzoek is gebleken dat genoverdracht met behulp van virussen vaak redelijk effectief is, waardoor genoeg lichaamscellen behandeld worden om een aandoening te genezen. Daarnaast kunnen virussen zo bewerkt worden, dat ze maar één type cel herkennen en infecteren. Op die manier kan dus ook een bepaalde precisie bereikt worden.