Virologie
Virologie, vaccins en antivirale middelen
Hoofdstuk 1: Inleiding
Veel menselijke en bacteriële virussen (bacteriofagen) zijn niet schadelijk voor levende
wezens. Hun doel is niet om hun gastheer te doden, maar enkel om zichzelf te kunnen
vermenigvuldigen. Eventuele ziekte is onbedoeld en vaak zelfs ongunstig voor het virus
doordat zo hun gastheer kan sterven. Hoe ouder een virus, hoe minder invloed het zal
hebben op de mens. Jonge virussen zijn meer geneigd om agressief te zijn ten aanzien van
hun gastheer. Zij zullen evolueren naar een meer goedaardig virus.
Virussen werden eerst bestudeerd bij ziekte van tabaksbladeren. Toen Ivanovski bacteriën
uit pulp van zieke tabaksbladeren verwijderde via een filter, werden planten die met dit
restvocht besproeid werden toch ziek. Beijerinck introduceerde als eerste de term “virus”.
Virologie is een zeer brede strekking die vele domeinen overstrekt.
Zeer veel ziekten in de geneeskunde worden veroorzaakt door virussen:
− Pokken:
Deze is vandaag de dag uitgeroeid met behulp van vaccins.
− Polio:
Dit virus veroorzaakt kinderverlamming. Sommigen hadden amper symptomen,
anderen stierven. Tegenwoordig is deze ziekte bijna volledig uitgeroeid.
− HIV:
Vroeger stierf men zeer snel aan dit virus, maar vandaag kunnen door nieuwe
therapie een goede levensduur en –kwaliteit verzekerd worden.
1. Virale structuur
1.1 Grootte
De meeste virussen zijn zeer klein: 25-300 nm. Zij zijn ultrafiltreerbaar en zijn enkel met
elektronenmicroscopie zichtbaar. Cryso-elektronenmicroscopie is een nieuwe ontwikkeling
die een veel hogere resolutie geeft dan klassieke elektronenmicroscopie. Enkele vb’en:
− Pokkenvirus: 300 nm
− Herpesvirus: 100 nm
− Picornavirus: 25 nm
Er bestaan ook grote megavirussen, maar deze zijn zeldzaam en medisch weinig belangrijk.
1.2 Enveloppe
Een virus kan omgeven worden door een enveloppe of naakt zijn.
De enveloppe bestaat uit een lipiden dubbellaag die afkomstig is van de plasmamembraan
van de gastheercel waaruit het virus ontstaan is. Vaak zullen hier virale eiwitten in steken die
toelaten om andere cellen aan te vallen.
1.3 Capside
Het capside is de eiwitmantel van het virus. Deze kan verschillende structuren hebben:
1) Helicaal:
1 eiwit ligt omheen de genetische structuur en draait hier als het ware rond. Deze
configuratie gebeurt spontaan. Deze structuur is dus zeer efficiënt en ecologisch.
Vb. Tabaksmozaïekvirus, ebolavirus,...
1
, Virologie
2) Icosahedraal:
Deze configuratie bestaat uit een samenstelling van verschillende vormen. Hij
bestaat uit driehoeken die zeshoeken en vijfhoeken opmaken die elkaar zullen
afwisselen om een zeer sterke en stabiele structuur te maken.
Vb. Adenovirus, herpesvirus, papillomavirus,...
3) Complex:
Dit zijn alle andere structuren.
Vb. T-bacteriofaag, pokkenvirus
1.4 Genoom
Het genoom is het belangrijkste onderdeel van het virus. Er kan op veel verschillende
manieren een indeling van virussen gemaakt worden op basis van het genoom:
1) DNA vs RNA:
Virussen met DNA zijn meestal ouder en niet zo pathologisch. RNA-virussen zijn
jonger en meer pathologisch.
2) Dubbelstrengig (ds) of enkelstrengig (ss):
1) DNA:
− dsDNA: vb. Herpesvirus,...
− ssDNA: vb. Parvovirus B19 (Deze valt voorlopers van RBC aan. Bij
zwangere vrouwen kan zo de foetus gedood worden.)
2) RNA:
− dsRNA: vb. Rotavirus,…
− ssRNA: vb. Mazelenvirus,...
3) Lineair vs circulair:
De meeste virussen hebben een lineaire configuratie. Toch zijn er ook enkele
virussen die een circulaire configuratie hebben: papillomavirus (dsDNA), plant viroid
(ssRNA),… Viroid kan overleven in de vrije natuur zonder capside of enveloppe. Dit
is enkel mogelijk door de vorming van een tertiaire structuur waarbij ssRNA gevormd
wordt dat veel meer resistent is aan afbraak.
Een bijzonder geval is het hepatitis B virus (HBV) dat bestaat uit 2 delen: 1 lange
gesloten streng en 1 korte open streng. Het is dus gedeeltelijk (1/3e) ss en
gedeeltelijk (2/3e) ds. Eens het in een cel komt, wordt het volledig ds.
2
, Virologie
4) 1 stuk vs segmentair:
Het rotavirus heeft 11 segmenten dsRNA, het griepvirus heeft er 8 ssRNA. HIV heeft
2 kopieën van zijn genoom in zijn capside, maar dit is niet hetzelfde als segmentatie.
Segmentatie laat beter uitwisseling toe: reassortment. Dit komt overeen met
genetische shift. Wanneer 2 verschillende virussen samen een cel binnentreden,
zullen ze dan makkelijker stukjes genoom met elkaar kunnen uitwisselen en een
nieuw type virus maken. Het lichaam probeert dit tegen te gaan door na virusinfectie
alarmsignalen te verspreiden om geen 2e virus binnen te laten.
Samengevat:
Lineair Circulair Gesegmenteerd
DNA ds Herpesvirus Papillomavirus /
ss Parvovirus B19 Circovirus (varkens, /
vogels,…)
RNA ds Cystovirus (bacteriofaag) / Rotavirus
ss Mazelenvirus Plant viroid Griepvirus
2. Virus taxonomie
De naamgeving gebeurt door het international committee on taxonomy of viruses (ICTV).
Deze indeling is gebaseerd op verschillende eigenschappen:
1) Eigenschappen van het virion:
Vb. Grootte, vorm, enveloppe, capsidestructuur,...
2) Fysicochemische eigenschappen:
Vb. Moleculair gewicht, genoomeigenschappen, GC-ratio, nucleotidensequentie,...
3) Virale eiwitten:
Vb. Aantal, grootte, functie, AZ-sequentie,...
3
, Virologie
4) Viraal genoom en life cycle:
Vb. Genoomorganisatie, -replicatie, plaats van virion assemblage, maturatie,
release,...
5) Biologische eigenschappen:
Vb. Natuurlijke gastheer, weefseltropisme, (histo-)pathologie, transmissie,
geografische distributie,...
Naamgeving:
− Orde: -virales
− Familie: -viridae
− Subfamilie: -virinae
− Genus: -virus
3. Virale replicatiecyclus
De virale replicatie gebeurt celafhankelijk. We kunnen wel een algemene virale
replicatiecyclus onderscheiden.
Virale replicatiecyclus:
1) Binding aan cellulaire receptor:
Het virus bindt met zijn spikes op zijn receptor op de celmembraan van de
gastheercel. Deze binding bepaalt het topisme van het virus, waar deze in het
lichaam voorkomt. Vaak is deze binding zeer complex en gebeurt hij in verschillende
stappen.
Vb'en:
− HIV-1: Op CD4
− Influenza A: Op siaalzuur
− Hepatitis C virus (HCV): Op de low-density lipoprotein receptor
− Rhinovirus: Op intracellulair adhesion molecule 1 (ICAM-1)
− Hepatitis B virus (HCB): Op IgA-receptor
2) Binnendringen in doelwitcel:
Het binnendringen kan op verschillende manieren gebeuren:
− Fusie van geënveloppeerd virus met de plasmamembraan:
Het virus komt rechtstreeks naakt binnen in de cel nadat het zijn enveloppe
afstaat aan de plasmamembraan.
− Endocytose van een niet-geënveloppeerd virus:
Na endocytose zal het endosoom versmelten met het Golgi-membraan.
− Endocytose van een geënveloppeerd virus:
Het omkapselde virus wordt opnieuw omkapseld door een 2e membraan ter
vorming van een lysosoom. Vervolgens zal de enveloppe van het virus
versmelten met het membraan van het lysosoom.
− Injecteren van viraal genoom in de doelwitcel:
De bacteriofaag gebruikt deze methode waarbij enkel het genoom de cel
binnendringt.
3) Ontmanteling van het virus:
Het capside moet zich openen om het genoom vrij te zetten in de cel. Soms gebeurt
deze opening spontaan, soms is er modificatie van het genetisch materiaal nodig.
4
