Informatie

19.3: Virussen - Biologie


  • 19.3A: Virussen
    Virussen zijn obligate intracellulaire parasieten. Waarschijnlijk zijn er geen cellen in de natuur die ontsnappen aan infectie door een of meer soorten virussen. Virussen die bacteriën infecteren, worden bacteriofagen genoemd. Buiten de cel bestaan ​​ze uit deeltjes die virionen worden genoemd.
  • 19.3B: Influenza
  • 19.3C: φX174
    φX174 (phiX174) is een virus dat de bacterie E. coli infecteert. Daarom is φX174 een bacteriofaag.
  • 19.3D: Pokken
    Pokken kwalificeerden zich zeker als een van de grootste plagen van de mensheid. Het doodde regelmatig 25% en soms wel 50% van zijn slachtoffers. De pokken, die rond de zesde eeuw na Christus in Europa werden geïntroduceerd, wedijverden met de pest in zijn vermogen om hele populaties te decimeren. De pokken, die in de zestiende eeuw in de Nieuwe Wereld werden geïntroduceerd, verwoestten de inheemse bevolking en speelden een veel grotere rol dan wapens bij de Spaanse verovering.
  • 19.3E: Retrovirussen
    Het genoom van retrovirussen bestaat uit RNA en niet uit DNA. HIV-1 en HIV-2, de agentia die AIDS veroorzaken, zijn retrovirussen.

Oncolytisch virus

Een oncolytisch virus is een virus dat bij voorkeur kankercellen infecteert en doodt. Omdat de geïnfecteerde kankercellen worden vernietigd door oncolyse, geven ze nieuwe infectieuze virusdeeltjes of virionen af ​​om de resterende tumor te helpen vernietigen. [1] [2] Van oncolytische virussen wordt gedacht dat ze niet alleen directe vernietiging van de tumorcellen veroorzaken, maar ook de reacties van het antitumor-immuunsysteem van de gastheer stimuleren. [3] [4]

Het potentieel van virussen als middelen tegen kanker werd voor het eerst gerealiseerd in het begin van de twintigste eeuw, hoewel gecoördineerde onderzoeksinspanningen pas in de jaren zestig begonnen. [5] Een aantal virussen, waaronder adenovirus, reovirus, mazelen, herpes simplex, het virus van de ziekte van Newcastle en vaccinia, zijn klinisch getest als oncolytische middelen. [6] De meeste huidige oncolytische virussen zijn ontwikkeld voor tumorselectiviteit, hoewel er natuurlijk voorkomende voorbeelden zijn zoals het reovirus en het senecavirus, [7] resulterend in klinische proeven. [8]

Het eerste oncolytische virus dat door een nationale regelgevende instantie werd goedgekeurd, was het genetisch ongemodificeerde ECHO-7-stam enterovirus RIGVIR, dat in 2004 in Letland werd goedgekeurd voor de behandeling van huidmelanoom [9]. De goedkeuring werd ingetrokken in 2019. Een oncolytisch adenovirus, een genetisch gemodificeerd adenovirus genaamd H101, werd in 2005 in China goedgekeurd voor de behandeling van hoofd-halskanker. [10] In 2015 werd talimogene laherparepvec (OncoVex, T-VEC), een oncolytisch herpesvirus dat een gemodificeerd herpes simplex-virus is, het eerste oncolytische virus dat werd goedgekeurd voor gebruik in de VS en de Europese Unie voor de behandeling van geavanceerde inoperabel melanoom. [11]


Nieuw onderzoek vindt dat SARS-CoV-2 (het virus dat COVID-19 veroorzaakt) zonder veel verandering van vleermuis op mensen is gesprongen

Schema van onze voorgestelde evolutionaire geschiedenis van de nCoV-clade en vermeende gebeurtenissen die hebben geleid tot de opkomst van SARS-CoV-2. Krediet: MacLean OA, et al. (2021), Natuurlijke selectie in de evolutie van SARS-CoV-2 bij vleermuizen creëerde een generalistisch virus en een zeer capabele menselijke ziekteverwekker. PLoS Biol 19(3): e3001115. CC-BY

Hoeveel moest SARS-CoV-2 veranderen om zich aan te passen aan zijn nieuwe menselijke gastheer? In een onderzoeksartikel gepubliceerd in het open access tijdschrift PLOS Biologie Oscar MacLean, Spyros Lytras aan de Universiteit van Glasgow en collega's laten zien dat er sinds december 2019 en gedurende de eerste 11 maanden van de SARS-CoV-2-pandemie zeer weinig 'belangrijke' genetische verandering is waargenomen in de honderden van duizenden gesequenced virusgenomen.

De studie is een samenwerking tussen onderzoekers in het VK, de VS en België. De hoofdauteurs prof. David L. Robertson (aan de MRC-University of Glasgow Centre for Virus Research, Schotland) en prof. Sergei Pond (aan het Institute for Genomics and Evolutionary Medicine, Temple University, Philadelphia) konden hun ervaring met het analyseren van gegevens omzetten in van hiv en andere virussen tot SARS-CoV-2. Het ultramoderne analytische raamwerk van Pond, HyPhy, speelde een belangrijke rol bij het ontmaskeren van de kenmerken van evolutie die in de virusgenomen zijn ingebed en berust op tientallen jaren theoretische kennis over moleculaire evolutionaire processen.

Eerste auteur Dr. Oscar MacLean legt uit: 'Dit betekent niet dat er geen veranderingen zijn opgetreden, mutaties zonder evolutionaire betekenis zich ophopen en 'surfen'8217 langs de miljoenen transmissiegebeurtenissen, zoals ze bij alle virussen doen.'8221 Enkele veranderingen kan bijvoorbeeld een effect hebben, de Spike-vervanging D614G waarvan is gevonden dat het de overdraagbaarheid verbetert en bepaalde andere tweaks van virusbiologie verspreid over het genoom. Maar over het algemeen hebben 'neutrale' evolutionaire processen gedomineerd. MacLean voegt toe: 'Deze stagnatie kan worden toegeschreven aan de zeer ontvankelijke aard van de menselijke populatie voor deze nieuwe ziekteverwekker, met beperkte druk van populatie-immuniteit en gebrek aan inperking, wat leidt tot exponentiële groei, waardoor bijna elk virus een winnaar wordt.'8221

Vijvercommentaar: 'Wat zo verrassend was, is hoe overdraagbaar SARS-CoV-2 vanaf het begin is geweest. Gewoonlijk hebben virussen die naar een nieuwe gastheersoort springen enige tijd nodig om zich aan te passen om net zo goed in staat te zijn als SARS-CoV-2 om zich te verspreiden, en de meeste komen nooit voorbij dat stadium, wat resulteert in doodlopende overloopeffecten of gelokaliseerde uitbraken.”

Bij het bestuderen van de mutatieprocessen van SARS-CoV-2 en verwante sarbecovirussen (de groep virussen waartoe SARS-CoV-2 behoort van vleermuizen en schubdieren), vinden de auteurs bewijs van vrij significante verandering, maar allemaal vóór de opkomst van SARS-CoV- 2 bij mensen. Dit betekent dat de 'algemene' aard van veel coronavirussen en hun kennelijke vermogen om tussen gastheren te springen, SARS-CoV-2 doordrenkt met kant-en-klaar vermogen om mensen en andere zoogdieren te infecteren, maar die eigenschappen zijn waarschijnlijk in vleermuizen geëvolueerd voordat ze overliepen aan mensen.

Gezamenlijk eerste auteur en promovendus Spyros Lytras voegt hieraan toe: “Interessant is dat een van de meest nabije vleermuisvirussen, RmYN02, een intrigerende genoomstructuur heeft die bestaat uit zowel SARS-CoV-2-achtige als vleermuis-virus-achtige segmenten. Zijn genetisch materiaal draagt ​​beide verschillende kenmerken van de samenstelling (geassocieerd met de werking van de antivirale immuniteit van de gastheer), wat deze verandering van evolutionaire snelheid ondersteunt die plaatsvond bij vleermuizen zonder de noodzaak van een intermediaire diersoort.'8221

Robertson merkt op: "De reden voor de "verschuiving van versnellingen" van SARS-CoV-2 in termen van zijn verhoogde evolutiesnelheid aan het einde van 2020, geassocieerd met zwaarder gemuteerde afstammingslijnen, is omdat het immunologische profiel van de de menselijke populatie is veranderd.’ Het virus kwam tegen het einde van 2020 steeds meer in contact met de bestaande immuniteit van de gastheer, aangezien het aantal eerder geïnfecteerde mensen nu hoog is. Hiermee wordt geselecteerd op varianten die een deel van de hostreactie kunnen ontwijken. In combinatie met het ontwijken van immuniteit bij langdurige infecties in chronische gevallen (bijvoorbeeld bij immuungecompromitteerde patiënten), verhoogt deze nieuwe selectieve druk het aantal belangrijke virusmutanten.

Het is belangrijk om te beseffen dat SARS-CoV-2 nog steeds een acuut virus is, dat wordt geklaard door de immuunrespons bij de overgrote meerderheid van de infecties. Het gaat nu echter sneller weg van de variant van januari 2020 die in alle huidige vaccins wordt gebruikt om de beschermende immuniteit te verhogen. De huidige vaccins zullen blijven werken tegen de meeste circulerende varianten, maar hoe meer tijd er verstrijkt en hoe groter het verschil tussen gevaccineerde en niet-gevaccineerde aantallen mensen, hoe meer kans er zal zijn om aan het vaccin te ontsnappen. Robertson voegt toe: 'De eerste race was om een ​​vaccin te ontwikkelen. De race is nu om de wereldbevolking zo snel mogelijk te laten vaccineren.'

Referentie: 'Natuurlijke selectie in de evolutie van SARS-CoV-2 bij vleermuizen creëerde een generalistisch virus en een zeer capabele menselijke ziekteverwekker'8221 door Oscar A. MacLean, Spyros Lytras,
Steven Weaver, Joshua B. Singer, Maciej F. Boni, Philippe Lemey, Sergei L. Kosakovsky Pond en David L. Robertson, 12 maart 2021, PLOS Biologie.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3001115

Financiering: DLR wordt gefinancierd door de Medical Research Council (MC_UU_1201412) en Wellcome Trust (220977/Z/20/Z). OAM wordt gefinancierd door de Wellcome Trust (206369/Z/17/Z). SLKP en SW worden gedeeltelijk ondersteund door de National Institutes of Health (R01 AI134384 (NIH/NIAID)) en de National Science Foundation (award 2027196). PL erkent de financiering van de Europese Onderzoeksraad in het kader van het Horizon 2020-onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie (subsidieovereenkomst nr. 725422-ReservoirDOCS), het Horizon 2020-project MOOD van de Europese Unie (874850), de Wellcome Trust via project 206298/ Z/17/Z (The Artic Network) en het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek — Vlaanderen (“Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek — Vlaanderen’, G066215N, G0D5117N en G0B9317N). MFB wordt gefinancierd door een subsidie ​​van de Bill and Melinda Gates Foundation (INV-005517) en door het NIH/NIAID Centre of Excellence in Influenza Research and Surveillance contract (HHS N272201400007C). De financiers hadden geen rol bij het ontwerp van de studie, het verzamelen en analyseren van gegevens, de beslissing om het manuscript te publiceren of de voorbereiding van het manuscript.


Inhoud

Gezien de zeldzaamheid van spontane ontwikkeling van nieuwe virussoorten, is zoönose de meest voorkomende oorzaak van opkomende virussen bij de mens. Dit fenomeen is naar schatting verantwoordelijk voor 73% van alle opkomende of opnieuw opduikende pathogenen, waarbij virussen een onevenredig grote rol spelen. [18] RNA-virussen komen bijzonder vaak voor, goed voor 37% van de opkomende en opnieuw opduikende pathogenen. [18] Een breed scala aan dieren - waaronder wilde vogels, knaagdieren en vleermuizen - wordt in verband gebracht met zoönotische virussen. [19] Het is niet mogelijk om specifieke zoönotische gebeurtenissen te voorspellen die op een bepaald moment in verband kunnen worden gebracht met een bepaald dierreservoir. [20]

Zoönotische spillover kan ofwel leiden tot zelfbeperkende 'doodlopende' infecties, waarbij geen verdere overdracht van mens op mens plaatsvindt (zoals bij het rabiësvirus), [21] of in besmettelijke gevallen, waarbij de zoönotische ziekteverwekker in stand kan blijven. overdracht van mens op mens (zoals bij het ebolavirus). [6] Als het zoönosevirus een succesvolle overdracht van mens op mens in stand kan houden, kan er een uitbraak plaatsvinden. [22] Sommige overloopgebeurtenissen kunnen er ook toe leiden dat het virus zich uitsluitend aanpast aan menselijke infectie (zoals gebeurde met het HIV-virus), [23] in welk geval de mens een nieuw reservoir voor de ziekteverwekker wordt.

Een succesvolle zoönotische 'sprong' hangt af van menselijk contact met een dier dat een virusvariant herbergt die mensen kan infecteren. Om de beperkingen van het gastheerbereik te overwinnen en een efficiënte overdracht van mens op mens in stand te houden, zullen virussen die afkomstig zijn uit een dierlijk reservoir normaal gesproken mutatie, genetische recombinatie en herschikking ondergaan. [20] Vanwege hun snelle replicatie en hoge mutatiesnelheden, is de kans groter dat RNA-virussen zich met succes aanpassen voor invasie van een nieuwe gastheerpopulatie. [3]

Voorbeelden van dierlijke bronnen Bewerken

Vleermuizen Bewerken

Hoewel vleermuizen essentiële leden zijn van veel ecosystemen, [24] worden ze ook vaak geïmpliceerd als frequente bronnen van opkomende virusinfecties. [25] Hun immuunsysteem is zodanig geëvolueerd dat het elke ontstekingsreactie op virale infecties onderdrukt, waardoor ze tolerante gastheren kunnen worden voor evoluerende virussen en bijgevolg belangrijke reservoirs van zoönotische virussen vormen. [26] Ze worden geassocieerd met meer zoönotische virussen per gastheersoort dan enig ander zoogdier, en moleculaire studies hebben aangetoond dat ze de natuurlijke gastheren zijn voor verschillende spraakmakende zoönotische virussen, waaronder ernstige acute respiratoire syndroom-gerelateerde coronavirussen en Ebola/Marburg hemorragische koorts filovirussen. [27] In termen van hun potentieel voor overloopgebeurtenissen hebben vleermuizen de leidende rol overgenomen die voorheen aan knaagdieren was toegewezen. [26] Virussen kunnen door vleermuizen worden overgedragen via verschillende mechanismen, waaronder vleermuisbeet, [28] verneveling van speeksel (bijvoorbeeld tijdens echolocatie) en ontlasting/urine. [29]

Door hun uitgesproken ecologie/gedrag zijn vleermuizen van nature vatbaarder voor virale infectie en overdracht. Verschillende soorten vleermuizen (bijv. bruine vleermuizen) verzamelen zich in overvolle slaapplaatsen, wat de virale overdracht binnen en tussen soorten bevordert. Bovendien, aangezien vleermuizen wijdverbreid zijn in stedelijke gebieden, dringen mensen af ​​en toe hun leefgebieden binnen die besmet zijn met guano en urine. Hun vliegvermogen en migratiepatronen zorgen er ook voor dat vleermuizen ziektes kunnen verspreiden over een groot geografisch gebied, terwijl ze ook nieuwe virussen opdoen. [30] Bovendien ervaren vleermuizen aanhoudende virale infecties die, samen met hun extreme levensduur (sommige vleermuissoorten hebben een levensduur van 35 jaar), helpen om virussen in stand te houden en ze over te dragen op andere soorten. Andere kenmerken van vleermuizen die bijdragen aan hun potentie als virale gastheren zijn: hun voedselkeuzes, slaap-/winterslaapgewoonten en vatbaarheid voor herinfectie. [30]

Virale opkomst is vaak een gevolg van zowel de natuur als de menselijke activiteit. Met name ecologische veranderingen kunnen de opkomst en heropkomst van zoönotische virussen aanzienlijk vergemakkelijken. [31] Factoren zoals ontbossing, herbebossing, versnippering van leefgebieden en irrigatie kunnen allemaal van invloed zijn op de manier waarop mensen in contact komen met wilde diersoorten, en bijgevolg de opkomst van virussen bevorderen. [3] [32] Bovendien kan klimaatverandering ecosystemen en de verspreiding van vectoren aantasten, wat op zijn beurt de opkomst van door vectoren overgedragen virussen kan beïnvloeden. Andere ecologische veranderingen - bijvoorbeeld de introductie van soorten en het verlies van roofdieren - kunnen ook de opkomst en prevalentie van virussen beïnvloeden. Sommige landbouwpraktijken, zoals intensivering van de veestapel en ongepast beheer/verwijdering van uitwerpselen van landbouwhuisdieren, worden ook in verband gebracht met een verhoogd risico op zoönose. [3] [33]

Virussen kunnen ook ontstaan ​​als gevolg van de vestiging van menselijke populaties die kwetsbaar zijn voor infecties. Er kan bijvoorbeeld een virus ontstaan ​​na verlies van kruisbeschermende immuniteit, wat kan optreden als gevolg van verlies van een wild virus of beëindiging van vaccinatieprogramma's. In goed ontwikkelde landen zijn er ook meer vergrijzende burgers en aan obesitas gerelateerde ziekten, wat betekent dat hun bevolking meer immunosuppressie kan hebben en dus risico loopt op infectie. [3] Daarentegen kunnen armere landen immuungecompromitteerde populaties hebben als gevolg van ondervoeding of chronische infectie. Het is ook onwaarschijnlijk dat deze landen stabiele vaccinatieprogramma's hebben. [3] Bovendien kunnen veranderingen in de menselijke demografie [3] – bijvoorbeeld de geboorte en/of migratie van immunologisch naïeve individuen – leiden tot de ontwikkeling van een gevoelige populatie die grootschalige virusinfectie mogelijk maakt.

Andere factoren die de opkomst van virussen kunnen bevorderen, zijn met name globalisering, internationale handel en reizen/migratie van mensen kan leiden tot de introductie van virussen in nieuwe gebieden. [3] Bovendien, aangezien dichtbevolkte steden een snelle overdracht van ziekteverwekkers bevorderen, kan ongecontroleerde verstedelijking (d.w.z. de toegenomen beweging en vestiging van individuen in stedelijke gebieden) de opkomst van virussen bevorderen. [34] Dierlijke migratie kan ook leiden tot het ontstaan ​​van virussen, zoals het geval was voor het West-Nijlvirus dat werd verspreid door migrerende vogelpopulaties. [35] Bovendien kunnen menselijke praktijken met betrekking tot voedselproductie en -consumptie ook bijdragen aan het risico van virale opkomst. Met name natte markten (d.w.z. markten voor levende dieren) zijn een ideale omgeving voor virusoverdracht, vanwege de hoge dichtheid van mensen en aanwezige wilde/gekweekte dieren. [29] Consumptie van bushmeat wordt ook in verband gebracht met de opkomst van pathogenen. [29]

De bestrijding en preventie van zoönoses hangt af van passend wereldwijd toezicht op verschillende niveaus, waaronder de identificatie van nieuwe pathogenen, toezicht op de volksgezondheid (inclusief serologisch onderzoek) en analyse van de risico's van overdracht. [36] De complexiteit van zoönotische gebeurtenissen over de hele wereld vereist een multidisciplinaire benadering van preventie. [36] Het One Health Model is voorgesteld als een wereldwijde strategie om het ontstaan ​​van zoönotische ziekten bij mensen te helpen voorkomen, waaronder nieuwe virale ziekten. [36] Het One Health-concept heeft tot doel de gezondheid van dieren, mensen en het milieu te bevorderen, zowel lokaal als wereldwijd, door het bevorderen van begrip en samenwerking tussen beoefenaars van verschillende onderling verbonden disciplines, waaronder natuurbiologie, diergeneeskunde, geneeskunde, landbouw, ecologie , microbiologie, epidemiologie en biomedische technologie. [36]

Omdat gastheren immunologisch naïef zijn voor pathogenen die ze nog niet eerder zijn tegengekomen, zijn opkomende virussen vaak extreem virulent in termen van hun vermogen om ziekten te veroorzaken. Hun hoge virulentie is ook te wijten aan een gebrek aan aanpassing aan de nieuwe gastheervirussen die normaal gesproken een sterke selectiedruk uitoefenen op het immuunsysteem van hun natuurlijke gastheren, wat op zijn beurt een sterke selectiedruk op virussen uitoefent. [37] Deze co-evolutie betekent dat de natuurlijke gastheer infectie kan beheersen. Wanneer het virus echter naar een nieuwe gastheer springt (bijvoorbeeld de mens), is de nieuwe gastheer niet in staat om met infectie om te gaan vanwege een gebrek aan co-evolutie, wat resulteert in een mismatch tussen gastheer-immuno-effectors en virus-immunomodulatoren.

Om de overdracht te maximaliseren, ondergaan virussen bovendien vaak van nature verzwakking (d.w.z. de virulentie wordt verminderd), zodat geïnfecteerde dieren lang genoeg kunnen overleven om andere dieren efficiënter te infecteren. [38] Aangezien verzwakking echter tijd kost om te bereiken, zullen nieuwe gastpopulaties in eerste instantie niet profiteren van dit fenomeen. Bovendien, aangezien zoönotische virussen van nature ook voorkomen in dierlijke reservoirs, [10] is hun overleving niet afhankelijk van overdracht tussen nieuwe gastheren. Dit betekent dat opkomende virussen nog meer kans hebben om te verzwakken met het oog op maximale overdracht, en ze blijven virulent.

Hoewel opkomende virussen vaak zeer virulent zijn, worden ze beperkt door verschillende gastheerfactoren, waaronder: aangeboren immuniteit, natuurlijke antilichamen en receptorspecificiteit. Als de gastheer eerder is geïnfecteerd met een pathogeen dat vergelijkbaar is met het opkomende virus, kan de gastheer ook profiteren van kruisbeschermende immuniteit.

Influenza A Bewerken

Influenza is een zeer besmettelijke infectie van de luchtwegen, die ongeveer 9% van de wereldbevolking treft en jaarlijks 300.000 tot 500.000 doden veroorzaakt. [39] [40] Op basis van hun kerneiwitten worden influenzavirussen ingedeeld in typen A, B, C en D. [41] [42] Hoewel zowel influenza A als B epidemieën bij mensen kunnen veroorzaken, heeft influenza A ook pandemisch potentieel en een hogere mutatiesnelheid, is daarom het meest significant voor de volksgezondheid. [42] [43]

Influenza A-virussen worden verder ingedeeld in subtypes, gebaseerd op de combinaties van de oppervlakteglycoproteïnen hemagglutinine (HA) en neuraminidase (NA). Het primaire natuurlijke reservoir voor de meeste subtypes van influenza A zijn wilde watervogels [42], maar door een reeks mutaties heeft een kleine subset van deze virussen zich aangepast voor infectie van mensen (en andere dieren). [44] Een belangrijke bepalende factor of een bepaald influenza A-subtype mensen kan infecteren, is de bindingsspecificiteit. Aviaire influenza A bindt bij voorkeur aan celoppervlakreceptoren met een terminaal α2,3-gekoppeld siaalzuur, terwijl humane influenza A bij voorkeur bindt aan celoppervlakreceptoren met een terminaal α2,6-gekoppeld siaalzuur. Door mutatie hebben sommige aviaire influenza A-virussen met succes hun bindingsspecificiteit veranderd van α2,3‐ naar α2,6-gekoppeld siaalzuur. [45] Om bij mensen te verschijnen, moeten aviaire influenza A-virussen echter ook hun RNA-polymerasen aanpassen voor functie in zoogdiercellen, [46] en muteren voor stabiliteit in de zure luchtwegen van mensen. [47]

Na aanpassing en wisseling van gastheer kunnen influenza A-virussen epidemieën en pandemieën bij mensen veroorzaken. Kleine veranderingen in de HA- en NA-structuur (antigene drift) komen vaak voor, waardoor het virus herhaalde uitbraken (d.w.z. seizoensgriep) kan veroorzaken door immuunherkenning te omzeilen. [41] Grote veranderingen in HA- en NA-structuur (antigene verschuiving), die worden veroorzaakt door genetische herschikking tussen verschillende influenza A-subtypes (bijvoorbeeld tussen subtypes van mens en dier), kunnen in plaats daarvan grote regionale/wereldwijde pandemieën veroorzaken. [41] Door de opkomst van antigeen verschillende influenza A-stammen bij mensen, vonden er alleen al in de 20e eeuw vier pandemieën plaats. [48]

Bovendien, hoewel dierlijke influenza A-virussen (bijv. varkensgriep) verschillen van menselijke influenzavirussen, kunnen ze nog steeds zoönotische infecties bij mensen veroorzaken. Deze infecties worden grotendeels opgelopen na direct contact met besmette dieren of besmette omgevingen, maar leiden niet tot efficiënte overdracht van mens op mens. Voorbeelden hiervan zijn H5N1-influenza en H7N9-influenza. [42]

SARS-CoV Bewerken

In 2002 kwam een ​​zeer pathogene SARS-CoV-stam (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus) tevoorschijn uit een zoönotisch reservoir. Wereldwijd waren ongeveer 8000 mensen geïnfecteerd en de sterftecijfers bij ouderen naderden 50% of meer. [49] Aangezien SARS-CoV de meest besmettelijke post-symptomen is, heeft de invoering van strikte volksgezondheidsmaatregelen de pandemie effectief gestopt. [49] Aangenomen wordt dat hoefijzervleermuizen de natuurlijke reservoirgastheer voor SARS-CoV zijn, hoewel het virus ook is vastgesteld bij verschillende kleine carnivoren (bijv. palmcivetkatten en wasbeerhonden). Aangenomen wordt dat de opkomst van SARS-CoV is vergemakkelijkt door Chinese natte markten, waarin civetkatten die positief waren voor het virus als tussengastheer fungeerden en SARS-CoV op mensen (en andere soorten) doorgaven. [49] [50] Een recentere analyse suggereert echter dat SARS-CoV mogelijk rechtstreeks van vleermuizen op mensen is gesprongen, met daaropvolgende kruisoverdracht tussen mensen en civetkatten. [49]

Om cellen te infecteren, gebruikt SARS-CoV het glycoproteïne van het spike-oppervlak om ACE-2 te herkennen en eraan te binden, dat het gebruikt als een cellulaire ingangsreceptor [49]. ' van vleermuizen naar andere soorten.

MERS-CoV Bewerken

Voor het eerst gerapporteerd in 2012, MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus) markeert de tweede bekende introductie van een hoogpathogeen coronavirus vanuit een zoönotisch reservoir in de mens. Het sterftecijfer van dit opkomende virus is ongeveer 35%, met 80% van alle gevallen gemeld door Saoedi-Arabië. [51] Hoewel MERS-CoV waarschijnlijk afkomstig is van vleermuizen, [52] zijn dromedariskamelen geïmpliceerd als mogelijke tussengastheren. Er wordt aangenomen dat MERS-CoV al meer dan 20 jaar in deze zoogdieren circuleert [52] en men denkt dat nieuwe kameellandbouwpraktijken de verspreiding van MERS-CoV op mensen hebben veroorzaakt. [53] Studies hebben aangetoond dat mensen kunnen worden geïnfecteerd met MERS-CoV via direct of indirect contact binnen geïnfecteerde dromedarissen, terwijl de overdracht van mens op mens beperkt is. [51]

MERS-CoV krijgt cellulaire toegang door een spike-oppervlakte-eiwit te gebruiken om te binden aan de DPP4-oppervlaktereceptor van de gastheer. Het kernsubdomein van dit spike-oppervlakte-eiwit deelt overeenkomsten met dat van SARS-CoV, maar het receptorbindende subdomein (RBSD) ervan verschilt aanzienlijk. [52]

Blauwtongziekte Bewerken

Blauwtong is een niet-besmettelijke, door vectoren overgedragen ziekte die wordt veroorzaakt door het blauwtongvirus, dat soorten herkauwers (met name schapen) aantast. [54] Klimaatverandering is betrokken geweest bij het ontstaan ​​en de wereldwijde verspreiding van deze ziekte, vanwege de impact op de verspreiding van vectoren. De natuurlijke vector van het blauwtongvirus is de Afrikaanse mug C. imicola, die normaal gesproken beperkt is tot Afrika en subtropisch Azië. Door de opwarming van de aarde is het geografische bereik van C. imicola, zodat het nu overlapt met een andere vector (C. pulcaris of C. verouderd) met een veel noordelijker geografisch bereik. Door deze verandering kon het blauwtongvirus de vector overslaan, waardoor de blauwtongziekte zich noordwaarts naar Europa verspreidde. [55]


3 uitdagingen en 3 kansen voor onderzoekers tijdens COVID-19

De COVID-19-pandemie heeft een diepgaand effect gehad op de wereld en onderzoeksinstellingen hebben zeker ook de impact ervan gevoeld. Maar hoewel het coronavirus veel uitdagingen voor academisch onderzoek met zich meebrengt, heeft het ook kansen gecreëerd voor onderzoek om vooruitgang te boeken.

Twee leden van de Ex Libris Research Management Advisory Council – Lorna Thomson, directeur van het onderzoeksbureau van de Universiteit van Edinburgh, en Scott Mills, Associate Vice President of Research aan de Universiteit van Montana – deelden onlangs hun gedachten over hoe de pandemie het onderzoek heeft beïnvloed gemeenschap. Hier zijn enkele van de belangrijkste uitdagingen en kansen die ze hebben geïdentificeerd.

LEES MEER OVER EX LIBRIS COVID-19 INITIATIEVEN

Universiteiten zijn opener met elkaar geworden en gegevens worden gedeeld voor het algemeen belang, wat leidt tot een meer collaboratieve manier van werken.

Uitdagingen

De pandemie heeft onderzoekers weggehouden van fysieke laboratoriumruimtes, waardoor projecten in sommige gevallen maanden zijn vertraagd.

"We hebben onderzoekers die een aantal maanden geen toegang hadden tot een laboratorium", zegt Thomson. Na de sluiting van de faciliteiten in maart, heeft de instelling van Thomson gekozen voor een gefaseerde heropening, te beginnen in juli. "Onderzoekers zijn nu bezig om hun resultaten in te halen", merkte ze op.

Social distancing heeft de kosten van onderzoeksprojecten verhoogd, waardoor instellingen gedwongen zijn moeilijke keuzes te maken.

Als hoogleraar Wildlife Biology en hoofd van het Mills Lab, een interdisciplinaire onderzoeksgroep gericht op natuurbehoud, doet Mills veel veldonderzoek in afgelegen gebieden. Een van zijn onderzoeksprojecten vereiste een rit van 800 mijl per enkele reis voor een team van zes onderzoekers. Normaal gesproken zou hij voor dit project een enkele vrachtwagen hebben kunnen gebruiken tegen een gebudgetteerde prijs van $ 1.500. Volgens de regels voor sociale afstand was echter niet meer dan één persoon per voertuig nodig, wat betekent dat elk teamlid zijn of haar eigen vrachtwagen nodig had - wat $ 7.500 aan de kosten van het onderzoek toevoegde. "Daar hebben we veel kritiek op gekregen", zegt hij.

De pandemie heeft het financieringslandschap voor onderzoek instabieler gemaakt.

De Universiteit van Edinburgh dekt ongeveer 72 procent van de kosten van onderzoek via externe onderzoeksfinanciering, zei Thomson. Dit betekent dat bijna 30 procent van de kosten van onderzoek uit andere financieringsbronnen moet komen, waaronder internationale studiegelden.

Een belangrijke bron van inkomsten waarop veel universiteiten hebben vertrouwd om onderzoek te ondersteunen, is collegegeld van internationale studenten. Toch wordt verwacht dat de internationale inschrijving zal afnemen naarmate minder mensen reizen tijdens de pandemie. “COVID heeft de onhoudbaarheid van dat model blootgelegd”, merkte ze op. "Er zijn enkele echte gebreken in het systeem die instellingen al jaren patchen." Bovendien: "Veel goede doelen hebben hun donaties dramatisch zien dalen", zei Thomson. "De vraag is of ze onderzoeksprojecten kunnen blijven financieren?"

Mogelijkheden

Het vertrouwen van het publiek in het werk van onderzoekers is toegenomen.

Hoewel de pandemie de onderzoekstijdlijnen heeft verwoest en vragen heeft doen rijzen over mogelijke financieringsbronnen, zijn er ook enkele positieve resultaten geboekt. "Een groot voordeel is dat het vertrouwen van het publiek in de wetenschap en de belangrijke rol ervan in onze samenleving is toegenomen", zei Mills, en merkte op dat deze erkenning de komende jaren zou moeten leiden tot meer publieke investeringen in onderzoek.

De pandemie heeft geleid tot een geest van samenwerking bij onderzoeksinstellingen.

Samenwerking tussen twee of meer instellingen loopt vaak vast in discussies over wie eigenaar is van het intellectuele eigendom dat voortkomt uit onderzoeksprojecten. "Tijdens COVID lijkt dat bijna verdwenen te zijn", zei Thomson. “Universiteiten zijn opener voor elkaar geworden en gegevens worden gedeeld voor het algemeen belang, wat leidt tot een meer collaboratieve manier van werken. Het was hartverwarmend om de datastroom tussen instellingen te zien zonder contractuele barrières of IP-discussies.”

COVID-19 geeft instellingen de kans om opnieuw te bedenken wat mogelijk is in de toekomst.

De pandemie heeft universiteitsleiders ertoe aangezet om traditionele structuren te heroverwegen en nieuwe manieren te overwegen om dingen te doen die beter zijn voor alle betrokkenen. Mills zei bijvoorbeeld dat de pandemie heeft onthuld dat het voor vrouwen met jonge kinderen moeilijker kan zijn om net zo productief thuis te werken. “Als je je realiseert hoe verschillende groepen onevenredig worden getroffen door de pandemie, dan denk je na over rechtvaardigheid in het algemeen en hoe je structurele barrières moet aanpakken waarvan we niet wisten dat ze bestonden vóór het virus”, zei hij.

Universiteiten veranderen van oudsher traag, zei Thomson, maar de pandemie heeft aangetoond dat snelle verandering mogelijk is wanneer instellingen een gevoel van urgentie voelen – en er geen excuus meer is om niets te doen.

Vóór COVID zou het verplaatsen van alles online “twee jaar en talloze commissies hebben gekost”, zei ze. "We hebben het in twee weken kunnen doen."

Ze concludeerde: “De pandemie geeft ons een kans om de manier waarop we in de toekomst op uitdagingen reageren te verbeteren. We hebben de mogelijkheid om volledig te resetten. Dat is heel aantrekkelijk.”


Met virus geïnfecteerde bacteriën kunnen helpen in de strijd tegen klimaatverandering

Alison Buchan, Carolyn W. Fite hoogleraar microbiologie aan de Universiteit van Tennessee, Knoxville, werkt met studenten in haar laboratorium. Krediet: Universiteit van Tennessee, Knoxville.

Virussen doden niet altijd hun microbiële gastheren. In veel gevallen ontwikkelen ze een wederzijds voordelige relatie: het virus vestigt zich in de microbe en geeft in ruil daarvoor zijn gastheer immuniteit tegen aanvallen door soortgelijke virussen.

Het begrijpen van deze relatie is niet alleen gunstig voor medisch onderzoek en praktische toepassingen, maar ook voor de mariene biologie, zegt Alison Buchan, Carolyn W. Fite hoogleraar Microbiologie aan de Universiteit van Tennessee, Knoxville.

"Zeemicroben zijn op unieke wijze verantwoordelijk voor het uitvoeren van processen die essentieel zijn voor alle biogeochemische cycli van de aarde, waaronder veel die een rol spelen bij klimaatverandering," zei ze.

Buchan zal enkele van deze interacties uitleggen op zondag 17 februari tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Association for the Advancement of Science in Washington, D.C.

Haar lezing, "It's Only Mostly Dead: Deciphering Mechanisms Underlying Virus-Microbe Interactions", zal deel uitmaken van de wetenschappelijke sessie getiteld Viruses, Microbes and Their Entangled Fates.

De functie van een microbiële gemeenschap wordt voor een groot deel bepaald door de samenstelling: welke microben zijn aanwezig en hoeveel van elk.

Binnen de gemeenschap concurreren bacteriën met elkaar om hulpbronnen. Tijdens dit gevecht produceren sommige bacteriën antibiotica en gebruiken ze tegen andere soorten bacteriën. Dit soort interactie is al langer bekend.

Alison Buchan vat haar onderzoek naar virussen en microben samen voorafgaand aan een presentatie voor de AAAS 2019-conferentie. Krediet: Universiteit van Tennessee, Knoxville

Maar er is nog een andere vechtstrategie die wetenschappers zoals Buchan nu overwegen: bacteriën kunnen de virussen die hen infecteren gebruiken als wapens tegen andere soorten microben.

"We have recently discovered that while they are in the process of dying, microbes can produce new viruses that then go to attack their original invader. This is a form of resistance we had not observed before," said Buchan.

This type of competitive interaction, Buchan said, is important for stabilizing the size of microbial populations in marine systems. This balance may be crucial for biogeochemical processes, including many related to climate change.

During Sunday's presentation, Buchan will be sharing the stage with Joshua Weitz, professor or theoretical ecology and quantitative biology at the Georgia Institute of Technology, and Matthew Sullivan, associate professor of microbiology and civil, environmental, and geodetic engineering at the Ohio State University.


Toegangsopties

Krijg volledige toegang tot tijdschriften voor 1 jaar

Alle prijzen zijn NET prijzen.
De btw wordt later bij het afrekenen toegevoegd.
De belastingberekening wordt definitief tijdens het afrekenen.

Krijg beperkte of volledige toegang tot artikelen op ReadCube.

Alle prijzen zijn NET prijzen.


19.3: Viruses - Biology

Een abonnement op J o VE is vereist om deze inhoud te bekijken. U kunt alleen de eerste 20 seconden zien.

De JoVE-videospeler is compatibel met HTML5 en Adobe Flash. Oudere browsers die HTML5 en de H.264-videocodec niet ondersteunen, gebruiken nog steeds een op Flash gebaseerde videospeler. We raden aan om de nieuwste versie van Flash hier te downloaden, maar we ondersteunen alle versies 10 en hoger.

Mocht dat niet helpen, laat het ons dan weten.

A virus is a structure that carries its own genomic material in the form of RNA or DNA to invade and replicate inside a host cell. After a virus binds to surface receptors on the host cell, it enters and rapidly disassembles, un-coding its genetic material. In the case of DNA viruses, the viral DNA directs the host cells replication proteins to synthesize new copies of the viral genome which are then transcribed and translated into viral proteins.

Finally, the host reassembles these viral components into progeny, allowing a single virus particle to produce 1000s more, often leading to death of the host cell.

16.1: What are Viruses?

Overzicht

A virus is a microscopic infectious particle that consists of an RNA or DNA genome enclosed in a protein shell. It is not able to reproduce on its own: it can only make more viruses by entering a cell and using its cellular machinery. When a virus infects a host cell, it removes its protein coat and directs the host&rsquos machinery to transcribe and translate its genetic material. The hijacked cell assembles the replicated components into thousands of viral progeny, which can rupture and kill the host cell. The new viruses then go on to infect more host cells.

Why Study Viruses?

Viruses can infect different types of cells: bacteria, plants, and animals. Viruses that target bacteria, called bacteriophages (or phages), are very abundant. Current research focuses on phage therapy to treat multidrug-resistant bacterial infections in humans. Viruses that infect cultivated plants are also highly studied since epidemics lead to huge crop and economic losses.

Viruses were first discovered in the 19 th century when an economically-important crop, the tobacco plant, was plagued by a mysterious disease&mdashlater identified as Tobacco mosaic virus. Animal viruses are of great importance both in veterinary research and in medical research. Moreover, viruses underlie many human diseases, ranging from the common cold, chickenpox, and herpes, to more dangerous infections like yellow fever, hepatitis, and smallpox.

The Structure of a Virus

Viruses come in a variety of shapes that are specialized in attacking their target cell. The two major components of all viruses are the viral genome and its protective protein coat, known as the capsid. The viral genome is made up of single or double-stranded RNA or DNA, and it encodes the proteins that make up the capsid. Together, the viral genome and the capsid are known as the nucleocapsid.

A unique feature of many eukaryotic viruses is the presence of a phospholipid membrane, known as the envelope that surrounds the capsid. This envelope typically originates from the membranes of previously infected host cells, but can also include viral proteins (called envelope proteins) attached to it. Finally, some animal viruses have a cluster of virus-encoded proteins, the viral tegument, in the space between the envelope and capsid.

Viral Infection

The viral life cycle can be broken into the following five steps: attachment, entry, replication, assembly, and release. The proteins on the surface of the virus help it recognize specific host cells. Some viruses use these surface proteins to bind host cell receptors and initiate internalization by endocytosis, while envelope-coated viruses can directly fuse with the host cell membrane.

Some bacteriophages do not enter the cell they inject their genome (and viral enzymes) into the host cell. Once inside the cell, the virus is uncoated and directs the machinery of the host cell to transcribe and translate its genome. The host cell packages the new copies of the viral genome into viral particles to make progeny. The progeny viruses may be stored in the host cell before release or continually extruded from the cell by budding off from the cell membrane. The viral infection cycle is classified as lytic or lysogenic. In the lytic cycle, the new viruses burst out of the host cell thus killing it. In the lysogenic cycle, the viral DNA is incorporated into the host genome where it lays dormant and is copied each time the host cell replicates.

Yamauchi, Yohei, and Ari Helenius. &ldquoVirus Entry at a Glance.&rdquo J Cell Sci 126, nee. 6 (March 15, 2013): 1289&ndash95. [Bron]

Lin, Derek M, Britt Koskella, and Henry C Lin. &ldquoPhage Therapy: An Alternative to Antibiotics in the Age of Multi-Drug Resistance.&rdquo World Journal of Gastrointestinal Pharmacology and Therapeutics 8, nee. 3 (August 6, 2017): 162&ndash73. [Bron]

Nicaise, Valérie. &ldquoCrop Immunity against Viruses: Outcomes and Future Challenges.&rdquo Frontiers in Plant Science 5 (November 21, 2014). [Bron]


New coronavirus stable for hours on surfaces

This scanning electron microscope image shows SARS-CoV-2 (yellow)—also known as 2019-nCoV, the virus that causes COVID-19—isolated from a patient in the U.S., emerging from the surface of cells (blue/pink) cultured in the lab. NIAID-RML

The virus that causes coronavirus disease 2019 (COVID-19) is stable for several hours to days in aerosols and on surfaces, according to a new study from National Institutes of Health, CDC, UCLA and Princeton University scientists in The New England Journal of Medicine. The scientists found that severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) was detectable in aerosols for up to three hours, up to four hours on copper, up to 24 hours on cardboard and up to two to three days on plastic and stainless steel. The results provide key information about the stability of SARS-CoV-2, which causes COVID-19 disease, and suggests that people may acquire the virus through the air and after touching contaminated objects. The study information was widely shared during the past two weeks after the researchers placed the contents on a preprint server to quickly share their data with colleagues.

The NIH scientists, from the National Institute of Allergy and Infectious Diseases’ Montana facility at Rocky Mountain Laboratories, compared how the environment affects SARS-CoV-2 and SARS-CoV-1, which causes SARS. SARS-CoV-1, like its successor now circulating across the globe, emerged from China and infected more than 8,000 people in 2002 and 2003. SARS-CoV-1 was eradicated by intensive contact tracing and case isolation measures and no cases have been detected since 2004. SARS-CoV-1 is the human coronavirus most closely related to SARS-CoV-2. In the stability study the two viruses behaved similarly, which unfortunately fails to explain why COVID-19 has become a much larger outbreak.

The NIH study attempted to mimic virus being deposited from an infected person onto everyday surfaces in a household or hospital setting, such as through coughing or touching objects. The scientists then investigated how long the virus remained infectious on these surfaces.

The scientists highlighted additional observations from their study:

  • If the viability of the two coronaviruses is similar, why is SARS-CoV-2 resulting in more cases? Emerging evidence suggests that people infected with SARS-CoV-2 might be spreading virus without recognizing, or prior to recognizing, symptoms. This would make disease control measures that were effective against SARS-CoV-1 less effective against its successor.
  • In contrast to SARS-CoV-1, most secondary cases of virus transmission of SARS-CoV-2 appear to be occurring in community settings rather than healthcare settings. However, healthcare settings are also vulnerable to the introduction and spread of SARS-CoV-2, and the stability of SARS-CoV-2 in aerosols and on surfaces likely contributes to transmission of the virus in healthcare settings.

The findings affirm the guidance from public health professionals to use precautions similar to those for influenza and other respiratory viruses to prevent the spread of SARS-CoV-2:

  • Avoid close contact with people who are sick.
  • Avoid touching your eyes, nose, and mouth.
  • Stay home when you are sick.
  • Cover your cough or sneeze with a tissue, then throw the tissue in the trash.
  • Clean and disinfect frequently touched objects and surfaces using a regular household cleaning spray or wipe.

Artikel

N van Doremalen, et al. Aerosol and surface stability of HCoV-19 (SARS-CoV-2) compared to SARS-CoV-1. The New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMc2004973 (2020).

NIAID Director Anthony S. Fauci, M.D., and Vincent Munster, Ph.D., a principal investigator in NIAID’s Laboratory of Virology, are available to comment on this study.

This media availability describes a basic research finding. Fundamenteel onderzoek vergroot ons begrip van menselijk gedrag en menselijke biologie, wat fundamenteel is voor het ontwikkelen van nieuwe en betere manieren om ziekten te voorkomen, diagnosticeren en behandelen. Science is an unpredictable and incremental process— each research advance builds on past discoveries, often in unexpected ways. De meeste klinische vooruitgang zou niet mogelijk zijn zonder de kennis van fundamenteel fundamenteel onderzoek.

NIAID voert en ondersteunt onderzoek - bij NIH, in de Verenigde Staten en wereldwijd - om de oorzaken van infectieuze en immuungemedieerde ziekten te bestuderen en om betere middelen te ontwikkelen voor het voorkomen, diagnosticeren en behandelen van deze ziekten. Persberichten, factsheets en ander NIAID-gerelateerd materiaal zijn beschikbaar op de NIAID-website.


Bekijk de video: Viruses Updated (Januari- 2022).