Virusurile, molecule pseudo-vii …

“VÍRUS, virusuri, s. n. Agent patogen, invizibil la microscopul obișnuit, care se reproduce numai în interiorul celulei vii și care provoacă boli infecțioase la oameni, animale și plante” – dicționar explicativ al limbii române (DEX)” [1]

În microbiologie, un virus este definit ca fiind un agent infecțios submicronic care se reproduce numai în interiorul celulelor vii ale unui organism, care poate infecta toate tipurile de forme de viață – de la animale și plante la microorganisme, inclusiv bacterii și arhee (bacterii foarte vechi), ba chiar și alte virusuri de dimensiuni mai mari. Virusurile se găsesc oriunde există viață, au existat probabil de la prima evoluție a celulelor vii. Astfel, virusurile sunt însoțitori omniprezenți ai formelor de viață celulară: se pare că fiecare organism celular studiat are un virus al său sau cel puțin elemente molecular-genetice egoiste.

Când nu se află în interiorul unei celule, ori în procesul de infectare al unei celule, virusurile există sub formă de particule libere (virioni), formați din: (a) material genetic, adică molecule lungi de ADN (acid dezoxiribonucleic) sau ARN (acid ribonucleic) care codifică structura proteinelor prin care acționează virusul; (b) un strat proteic denumit capsidă, care înconjoară și protejează materialul genetic; în unele cazuri (c) anveloparea exterioara este formata din lipide. Virusurile sunt molecule complexe fără viață – adică sunt pseudo-vii, dar care au anumite caracteristici chimice similare cu cele ale vieții celulare. Să explicam un pic biochimia din spate.

Proteinele sunt compuși chimici organici macromoleculari, formate din lanțuri simple sau complexe de aminoacizi. Toate proteinele sunt polimeri ai aminoacizilor, în care secvența acestora este codificată de către o genă. Fiecare proteină are secvența ei unică de aminoacizi, determinată de secvența nucleotidică a genei. Gena (din greaca: origine) este o unitate moleculară, o porțiune din ADN sau ARN (care codifică un polipeptid), sau dintr-un lanț ARN cu are o funcție biochimica specifica. Acidul nucleic – fie că vorbim de ADN sau ARN, este un polinucleotid format prin copolimerizarea ribonucleotidelor. Bazele azotate sunt molecule ce intră în constituirea nucleotidelor. Un ribonucleotid este format dintr-o bază azotată (adenină A, guanină G, uracil U și citozină C), o pentoză (D-2-dezoxiriboză) și un rest fosfat. Molecula de ARN este monocatenară, alcătuită dintr-un singur lanț polinucleotidic, spre deosebire de cea ADN care este dublu catenară.

Originea virusurilor este neclară, deoarece nu lasă urme fosile. Singurele urme lăsate sunt moleculare, adică în organismele vii. Progresele în genomică a virusurilor și a formelor de viață celulară au stimulat astfel interesul pentru a înțelege originile și evoluția lor. Înțelegând structura acestor molecule complexe, putem folosi tehnici moleculare pentru identificarea și analizarea lor. În biologia moleculară, reacția în lanț a polimerazei este o tehnologie biochimică de multiplicare (sinteză) în vitro a substanței genetice prin amplificarea perechilor de baze componente (PCR, acronim derivat din limba engleză: Polymerase Chain Reaction). Astfel, tehnicile de analiză moleculară din biochimie și biologie moleculară rămân cele mai folosite metode pentru a identifica, respectiv investiga modul în care au apărut virusurile [2].

În general, virusurile nu sunt foarte stabile în stare libera, au nevoie de un suport sau o gazdă. Marea lor majoritate au forma sferică sau globulară, cu un diametru mediu între 20 și 300 nanometri (0,02 – 0,3 µm). Forma lor variază de la forme simple sferice, elicoidale și icosaedre până la structuri filamentoase sau mai complexe. O caracteristică importantă ce trebuie reținută: rata de mutație este un parametru critic pentru a înțelege evoluția virală, având implicații practice [3].

Există multe categorii de virusuri, ordonate în funcție de caracteristici moleculare specifice. Astăzi, anumite tipuri de virusuri pot fi sintetizate de la zero – acestea sunt denumite “himera” (virus sintetic), primul fiind creat în 2002; nu virusul propriu-zis este sintetizat, ci genomul său ADN sau ARN. Aplicațiile sunt foarte largi, de la tratamente medicale pentru boli incurabile (limfom sau alte feluri de cancer) până la aplicații militare (arme biologice).

Să luam acum cazul virusului SARS-CoV-2 (noul coronavirus), ce a fost inclus după descoperire și analiza în subfamilia Ortocoronavirine, familia Coronaviride, ordinul Nidovirale, în marea Grupa a IV-a taxonomică Riboviria (virusi cu ARN) – cu structura lui exterioara în imaginea de mai sus (imagine și culori false, create digital strict pentru a ușura vizualizarea virionului).

Coronavirusurile sunt des întâlnite la animale. A fost demonstrat că SARS-CoV-2 are origini zoonotice, având trăsături genetice și moleculare asemănătoare cu coronavirusurile de la anumite specii de lilieci – rezervorul lor natural. În 2019, însa, o mutație genetica a permis saltul de la animal la om. Contagiozitatea ridicata a declanșat o epidemie în China, care apoi s-a răspândit în întreaga lume. Boala dată de acest nou coronavirus este o boală infecțioasă, denumita în engleza “Corona Virus Disease” (CoViD-19). Majoritatea persoanelor infectate cu virusul SARS-CoV-2 se vor confrunta cu boli respiratorii ușoare până la moderate și se vor recupera fără a necesita tratament special. Persoanele în vârstă și cele cu probleme medicale preexistente, precum bolile cardiovasculare, diabetul, bolile respiratorii cronice și cancerul, sunt mai susceptibile să dezvolte forme mai grave. Cel mai bun mod de a preveni și de a încetini transmiterea este de a fi bine informat despre acest virus, despre boala pe care o provoacă și despre modul în care se răspândește. Virusul CoViD-19 se răspândește în principal prin picături de salivă (droplets) sau secreții atunci când o persoană infectată tușește sau strănută, de aceea este important să o faceți într-un cot flexat sau într-o batista de unică folosință [4].

Virusul SARS-CoV-2 are o perioadă de incubație la om cuprinsa între 2 și 14 zile, deși au fost raportate cazuri cu o perioadă de incubație de chiar până la 24 de zile. Boala poate inițial să se prezinte asimptomatic sau cu puține simptome, însa persoana infectată este puternic contagioasă. Virusul este localizat în gât – pe tractul respirator, însa poate afecta și plămânii în anumite cazuri. Astfel, persoana infectata poate dezvolta febră, tuse, dificultăți de respirație, dureri musculare și oboseală, urmate chiar de complicații mai grave: pneumonie, sindrom de detresă respiratorie acută și uneori deces. Tocmai din aceasta cauză, importanța testării chiar și a persoanelor asimptomatice a fost deja prezentată și discutata în literatura de specialitate, dar și aici într-o serie de articole și interviuri anterioare [5-9]. Tratamentul și vindecarea sunt astfel mult mai simple, rapide și economice [10]. În acest moment, nu există vaccinuri sau tratamente specifice pentru CoViD-19. Cu toate acestea, există numeroase studii clinice în curs de evaluare care testează potențialele tratamente [11].

Referințe:

[1] Dicționar Explicativ al Limbii Române (DEX online); https://dexonline.ro/definitie/virus

[2] E.V. Koonin et al, in “The ancient Virus World and evolution of cells – Hypothesis”; Biology Direct 1 (2006) 29; http://doi.org/10.1186/1745-6150-1-29

[3] R. Sanjuan et al, in “Viral Mutation Rates”; Journal of Virology 84 (2010) 9733–9748; http://doi.org/10.1128/JVI.00694-10

[4] World Health Organisation – WHO, “Coronavirus”, WHO website; https://www.who.int/health-topics/coronavirus

[5] Catalin Constantinescu, in “Importanţa testării și a izolării în epidemia COVID-19”, Reţeaua de Solidaritate – Criza COVID-19 (25.03.2020); http://reteauadesolidaritate.com/importanta-testarii-si-a-izolarii-in-epidemia-covid-19

[6] Mihaela Sava, in “Despre Covid-19 cu dr. Mihaela Sava, unul dintre medicii din linia I a pandemiei”, Reţeaua de Solidaritate – Criza COVID-19 (25.03.2020); http://reteauadesolidaritate.com/despre-covid-19-cu-dr-mihaela-sava-unul-dintre-medicii-din-linia-i-a-pandemiei/

[7] G. Markovitz, in “To test or not to test? Two experts explain COVID-19 testing”, World Economic Forum (01.04.2020); https://www.weforum.org/agenda/2020/04/to-test-or-not-to-test-2-experts-explain-covid-19-testing/

[8] S. Jha, in “False Negative: COVID-19 Testing’s Catch-22”, MedPage Today (31.03.2020); https://www.medpagetoday.com/infectiousdisease/covid19/85717

[9] Institut hospitalo-universitaire (IHU) – Méditerranée Infection, Marseille, France, “Tout sur le Coronavirus” (02.04.2020); https://www.mediterranee-infection.com/tout-sur-le-coronavirus/

[10] P. Gautret, in “Hydroxychloroquine and azithromycin as a treatment of COVID-19: results of an open-label non-randomized clinical trial”, International Journal of Antimicrobial Agents (2020), in press; http://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2020.105949

[11] Kai Kupferschmidt, Jon Cohen, in “WHO launches global megatrial of the four most promising coronavirus treatments“, Science (22.03.2020); https://doi.org/10.1126/science.abb8497

Pentru aprofundare rapidă:

Ce este un virus: https://youtu.be/X31g5TB-MRo

Ce este noul coronavirus: https://youtu.be/_LciEApnwYA

De unde vin virusurile: https://youtu.be/NJLXdsO1GBI

Confinarea înseamnă solidaritate: https://youtu.be/vZ7tRzECTbk

Creșterea exponențială și epidemia: https://youtu.be/Kas0tIxDvrg

Despre prioni: https://youtu.be/Cubu-k7kSvw