Dobre wirusy

O tym, że wirusy mogą być śmiertelnym zagrożeniem dla człowieka, nie trzeba nikogo przekonywać. Ten nasz odwieczny, mikroskopijny wróg może zostać wykorzystany dla dobra ludzkości.

Historia obfituje w ponure dowody na tezę, że wirusy są dla nas groźne. Pandemia grypy zwanej hiszpanką, która wybuchła zaraz po I wojnie światowej, zabiła kilkadziesiąt milionów ludzi. Jaki jest ten mechanizm zabijania? Infekując organizm żywiciela, niektóre wirusy włączają swój kod genetyczny do DNA gospodarza. Pozwala to przejąć kontrolę nad maszynerią komórkową i wykorzystać ją do namnożenia kolejnych kopii wirusa. Z reguły taki proces kończy się chorobą lub nawet śmiercią zakażonego organizmu. Istnieją jednak przypadki, w których wprowadzony przez wirusa fragment kodu genetycznego, wbudowując się w DNA gospodarza, obdarza go nową właściwością, która może stanowić swego rodzaju ulepszenie. Taka sytuacja miała prawdopodobnie miejsce wiele milionów lat temu, kiedy gen Arc został „wbudowany” kręgowcom. Gen ten odgrywa bardzo ważną rolę w przekazywaniu sygnału między synapsami oraz bierze aktywny udział w procesie uczenia się i zapamiętywania. Jego uszkodzenie wiąże się z takimi chorobami jak alzheimer, autyzm czy amnezja. Kiedy naukowcy przyjrzeli się mechanizmowi jego funkcjonowania, odkryli, że działa prawie tak samo jak wirusy. Kiedy komórka nerwowa jest aktywowana, aktywacji ulega również gen Arc. Skutkuje to powstaniem białek, które łączą się ze sobą, tworząc coś, co bardzo przypomina wirusową otoczkę. Struktury te zabierają do swojego wnętrza cząsteczki sygnałowe i przenoszą je bezpiecznie do kolejnej komórki nerwowej. Wniosek z powyższych odkryć jest więc dość zaskakujący. Wygląda na to, że dzięki wirusom kręgowce (w tym także przodek człowieka) mogły wznieść swój system nerwowy na wyższy poziom rozwoju.

Wróg mojego wroga…

Oprócz wirusów do najbardziej niebezpiecznych dla człowieka drobnoustrojów należą bakterie. Przykładowo pałeczka dżumy może bez problemu konkurować ze wspomnianą wyżej hiszpanką w kategorii najbardziej śmiercionośnych chorób w dziejach ludzkości. Obecnie mamy bezproblemowy dostęp do antybiotyków, które stosunkowo skutecznie stawiają opór chorobom bakteryjnym. Jednak coraz częściej słyszymy, że bakterie uodparniają się na stosowane przez nas leki, a laboratoria i firmy farmaceutyczne nie nadążają z opracowywaniem i wprowadzaniem na rynek coraz to nowych antybiotyków. I tę właśnie lukę post­antybiotykową mogą wypełnić wirusy, a konkretnie pewna ich grupa – bakteriofagi, czyli zjadacze bakterii. Temat ten był już poruszany na łamach GN, dlatego mówiąc w skrócie: cała idea wykorzystania wirusów do walki z bakteriami opiera się na fakcie, że różne szczepy wirusów atakują różne organizmy. I tak wirusy roślinne są niegroźne dla zwierząt, a wirusy, które atakują bakterie, są niegroźne dla człowieka. Co więcej, bakteriofagi działają selektywnie, to znaczy, że nie atakują wszystkich bakterii, tylko ich konkretny szczep. Cecha ta sprawia, że mają one ogromną przewagę nad antybiotykami. Te drugie sieją spustoszenie we florze bakteryjnej człowieka, podczas gdy zastosowanie bakteriofagów mogłoby skutkować neutralizacją niebezpiecznych bakterii przy jednoczesnym pozostawieniu pozostałej flory w nienaruszonym stanie. Fagoterapia, bo tak nazywa się medyczne zastosowanie wirusów w zwalczaniu bakterii, jest jeszcze w fazie badań klinicznych, jednak jej wyniki już teraz są bardzo obiecujące i niedługo może ona zacząć wypierać leczenie antybiotykami. Wirusy wykorzystuje się także do tworzenia szczepionek. Idea szczepionki opiera się na przygotowaniu układu immunologicznego na ewentualną chorobę. Robi się to przez „zapoznanie” organizmu z potencjalnym wrogiem. Jest kilka strategii w podejściu do tworzenia szczepionek. W niektórych stosuje się tylko tak zwany antygen – czyli fragment wirusa, który może być zauważony i rozpoznany przez układ immunologiczny jako wróg. Sam antygen jest o tyle niegroźny, że nie może się namnożyć i wywołać choroby. Daje jednak słabszy efekt niż inne szczepionki, w których podaje się cały, tyle że nieaktywny (lub o obniżonej aktywności) patogen. We wszystkich tych przypadkach cel jest jednak taki sam: uwrażliwić komórki układu immunologicznego na potencjalnego wroga.

…jest moim przyjacielem

Niestety, walka z chorobami wirusowymi jeszcze się nie skończyła (i nie wiadomo, czy kiedykolwiek się skończy). HIV, ebola, wirus zapalenia wątroby typu C czy obecnie siejący spustoszenie koronawirus nadal wymykają się spod kontroli. Do walki z nimi naukowcy próbują stworzyć szczepionki wykorzystujące cząstki wirusopodobne. Są to cząsteczki, które „udają” wirusa. Najczęściej składają się tylko z pustej otoczki białkowej, która nie zawiera infekcyjnego materiału genetycznego, czyli nie jest w stanie wywołać choroby. Ponadto naukowcy tworzą hybrydy – kapsydy złożone z białek różnych wirusów. Ich cel jest dokładnie taki sam jak standardowych szczepionek – uwrażliwić układ immunologiczny na niebezpieczne patogeny. Dodatkowym atutem wspomnianych cząstek wirusopodobnych jest fakt, że są one puste w środku, co idealnie nadaje się do transportu np. leków.

Jednym z większych problemów dzisiejszej medycyny są efekty uboczne stosowanych leków. Jest to widoczne szczególnie przy chemioterapii, gdzie najbardziej zauważalnym efektem ubocznym jest wypadanie włosów. Wynika to z prostej zasady działania podawanych terapeutyków, które atakują nie tylko komórki nowotworowe w ciele pacjenta, ale także inne – zdrowe. Rozwiązaniem problemu mogłoby być wykorzystanie specjalnego nośnika, który dostarczałby lek bezpośrednio do chorych komórek. Taki nośnik powinien charakteryzować się przynajmniej dwoma cechami: mieć znacznik, czyli wypisany „adres”, pod który ma dostarczyć lek (np. „komórki nowotworowe płuc”), oraz być na tyle stabilny, by nie „zgubić” leku po drodze. Obie te cechy posiadają wirusy, dlatego naukowcy coraz częściej sięgają po kolejne rodzaje tych mikroorganizmów. W badaniach często wykorzystuje się bakteriofagi i wirusy roślinne. Wynika to z faktu, że są one niegroźne dla człowieka, co stanowi dodatkową barierę bezpieczeństwa. Obie te grupy są też dość proste w produkcji na skalę przemysłową.

Tę samą ideę co w przypadku przenoszenia leków wykorzystuje się w terapii genowej. To metoda leczenia chorób genetycznych, w tym także nowotworowych, gdyż właśnie zaburzenia w funkcjonowaniu genów leżą u podstaw różnych form raka. W dużym uproszczeniu terapia genowa polega na wprowadzeniu do komórek pacjenta obcego kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), który działałby zamiast jego uszkodzonej wersji. Kluczowym elementem terapii genowej jest metoda dostarczenia leku do chorych komórek. Jako jeden z nośników wykorzystuje się wirusy, wśród których najpopularniejsze są adenowirusy. W procesie przygotowania leku do podania pacjentowi usuwa się kwas nukleinowy wirusa, a wprowadza ten, który będzie pełnił rolę terapeutyczną. Niestety, w przypadku adenowirusa to nie wystarcza, żeby w pełni zabezpieczyć pacjenta przed niepożądanymi efektami. Zdarza się, że osłonka adenowirusa aktywuje ludzki układ immunologiczny, którego nadreaktywność może doprowadzić nawet do śmierci. Między innymi z tego powodu terapia genowa jest cały czas w fazie eksperymentalnej, a jej skuteczność nadal trudno oszacować.

Rolnictwo i energetyka

Wirusy próbuje się także wykorzystać w inżynierii tkankowej – dziedzinie mającej na celu wytworzenie narządów i tkanek głównie do przeszczepów. Aby wytworzyć taką tkankę lub organ, potrzebne są komórki macierzyste, czyli takie, które mogą rozwinąć się w każdy typ komórek. Trzeba nimi jedynie pokierować, aby przekształciły się np. w komórki wątroby lub nerki. W tym celu wykorzystuje się specjalne pożywki i rusztowania, aby ostatecznie dany organ mógł osiągnąć odpowiedni kształt i rozmiar. Dotychczasowe badania pokazują, że wirusy mogą z powodzeniem stanowić część takiego rusztowania, pomagając komórkom dzielić się i budować organ docelowy.

Medycyna to niejedyna dziedzina, w której naukowcy próbują wykorzystać wirusy. W rozwoju nowych technologii pełnymi garściami z wirusowego świata czerpią także biotechnologia i energetyka. Wirusy bada się pod kątem ochrony roślin uprawnych przed szkodnikami, jako nanoreaktory, jako pomoc przy produkcji farmaceutyków w roślinach, jak również w tworzeniu urządzeń do przechowywania danych cyfrowych lub elektrod w baterii.

Potencjał wykorzystania tych małych i z natury szkodliwych „stworzeń” jest ogromny. Z pewnością jeszcze nieraz usłyszymy o tym, że dzięki naukowcom wirusy przysłużą się dobru ludzkości. •

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Pobieranie.. Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Wiara_wesprzyj_750x300_2019.jpg