Virus

Virus, infectious agent of small size and simple composition that can multiply only in living cells of animals, plants, or bacteria. The name is from a Latin word meaning “slimy liquid” or “poison.”

De eerste aanwijzingen voor de biologische aard van virussen kwamen uit studies in 1892 door de Russische wetenschapper Dmitry I. Ivanovsky en in 1898 door de Nederlandse wetenschapper Martinus W. Beijerinck. Beijerinck veronderstelde eerst dat het bestudeerde virus een nieuw soort infectueus agens was, dat hij contagium vivum fluidum noemde, wat betekent dat het een levend, zich voortplantend organisme was dat verschilde van andere organismen. Beide onderzoekers ontdekten dat een ziekte bij tabaksplanten kon worden overgebracht door een agens, dat later tabaksmozaïekvirus werd genoemd, dat door een minuscuul filter passeerde dat geen bacteriën doorliet. Dit virus en de virussen die vervolgens werden geïsoleerd, groeiden niet op een kunstmatig medium en waren niet zichtbaar onder de lichtmicroscoop. In onafhankelijke studies in 1915 door de Britse onderzoeker Frederick W. Twort en in 1917 door de Frans-Canadese wetenschapper Félix H. d’Hérelle, werden laesies in bacterieculturen ontdekt en toegeschreven aan een agens met de naam bacteriofaag (“bacterie-eter”), waarvan nu bekend is dat het virussen zijn die specifiek bacteriën infecteren.

De unieke aard van deze agentia betekende dat nieuwe methoden en alternatieve modellen moesten worden ontwikkeld om ze te bestuderen en te classificeren. De bestudering van virussen die uitsluitend of grotendeels tot de mens beperkt bleven, bracht echter het formidabele probleem met zich mee dat een vatbare dierlijke gastheer moest worden gevonden. In 1933 slaagden de Britse onderzoekers Wilson Smith, Christopher H. Andrewes en Patrick P. Laidlaw erin influenza over te brengen op fretten, en het influenzavirus werd vervolgens aangepast aan muizen. In 1941 ontdekte de Amerikaanse wetenschapper George K. Hirst dat het influenzavirus, gekweekt in weefsel van het kippenembryo, kon worden opgespoord door zijn vermogen om rode bloedcellen te agglutineren (samen te trekken).

Een belangrijke stap voorwaarts werd gezet door de Amerikaanse wetenschappers John Enders, Thomas Weller en Frederick Robbins, die in 1949 de techniek ontwikkelden om cellen te kweken op glazen oppervlakken; cellen konden dan worden geïnfecteerd met de virussen die polio (poliovirus) en andere ziekten veroorzaken. (Tot dan toe kon het poliovirus alleen worden gekweekt in de hersenen van chimpansees of in het ruggenmerg van apen). Door cellen te kweken op glazen oppervlakken konden door virussen veroorzaakte ziekten worden geïdentificeerd aan de hand van hun effecten op cellen (cytopathogene werking) en door de aanwezigheid van antilichamen tegen deze virussen in het bloed. De celkweek leidde vervolgens tot de ontwikkeling en productie van vaccins (preparaten die worden gebruikt om immuniteit tegen een ziekte op te wekken), zoals het poliovirusvaccin.

Wetenschappers waren al snel in staat om het aantal bacteriële virussen in een kweekvat vast te stellen door hun vermogen te meten om aangrenzende bacteriën uit elkaar te trekken (lyseren) in een gebied van bacteriën (gazon) dat is bedekt met een inerte gelatineachtige substantie die agar wordt genoemd-virale actie die resulteerde in een opheldering, of “plaque”. De Amerikaanse wetenschapper Renato Dulbecco paste deze techniek in 1952 toe om het aantal dierlijke virussen te meten dat plaques kon produceren in lagen van aangrenzende dierlijke cellen die met agar waren bedekt. In de jaren veertig van de vorige eeuw konden met de ontwikkeling van de elektronenmicroscoop voor het eerst afzonderlijke virusdeeltjes worden gezien, wat leidde tot de classificatie van virussen en inzicht gaf in hun structuur.

De vooruitgang die sinds de jaren zestig in de chemie, de fysica en de moleculaire biologie is geboekt, heeft een revolutie teweeggebracht in de bestudering van virussen. Zo heeft elektroforese op gelsubstraten een beter inzicht gegeven in de eiwit- en nucleïnezuursamenstelling van virussen. Meer gesofisticeerde immunologische procedures, met inbegrip van het gebruik van monoklonale antilichamen gericht tegen specifieke antigene plaatsen op eiwitten, hebben een beter inzicht verschaft in de structuur en functie van virale eiwitten. De vooruitgang op het gebied van de fysica van kristallen die met röntgendiffractie konden worden bestudeerd, verschafte de hoge resolutie die nodig was om de basisstructuur van minuscule virussen te ontdekken. De toepassing van nieuwe kennis op het gebied van celbiologie en biochemie heeft ertoe bijgedragen te bepalen hoe virussen hun gastheercellen gebruiken voor de synthese van virale nucleïnezuren en eiwitten.

zuurstofopslagbatterijen

De revolutie die plaatsvond op het gebied van moleculaire biologie maakte het mogelijk de genetische informatie te bestuderen die is gecodeerd in de nucleïnezuren van virussen, waardoor virussen zich kunnen reproduceren, unieke eiwitten kunnen synthetiseren en cellulaire functies kunnen wijzigen. De chemische en fysische eenvoud van virussen heeft er in feite voor gezorgd dat zij een scherp experimenteel instrument zijn geworden voor het onderzoeken van de moleculaire gebeurtenissen die bij bepaalde levensprocessen een rol spelen. Hun potentiële ecologische betekenis werd in het begin van de 21ste eeuw duidelijk, na de ontdekking van reuzenvirussen in aquatische milieus in verschillende delen van de wereld.

Dit artikel bespreekt de fundamentele aard van virussen: wat ze zijn, hoe ze infectie veroorzaken, en hoe ze uiteindelijk ziekte kunnen veroorzaken of de dood van hun gastheercellen teweeg kunnen brengen. Voor een meer gedetailleerde behandeling van specifieke virale ziekten, zie infectie.