- ประวัติศาสตร์
- ประเภทไวรัส
- การจำแนกตามลักษณะทางสัณฐานวิทยา
- การจำแนกตามจีโนม: ระบบบัลติมอร์
- คลาสระบบบัลติมอร์
- การจำแนกอนุกรมวิธาน
- ตัวอย่างของไวรัส
- ไวรัสไข้หวัดใหญ่
- เรโทรไวรัส
- ไวรัสเริม
- ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคโปลิโอและไวรัสอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง
- ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคพิษสุนัขบ้าและไวรัสที่เกี่ยวข้อง
- ไวรัสที่ทำให้เกิดเม็ดเลือดแดงติดเชื้อ
- การใช้งานไวรัส
- อ้างอิง
ไวรัสวิทยาเป็นสาขาของชีววิทยาที่ศึกษาต้นกำเนิดวิวัฒนาการการจำแนกพยาธิวิทยาและการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพของไวรัส ไวรัสเป็นอนุภาคขนาดเล็ก 0.01–1 µm ซึ่งข้อมูลทางพันธุกรรมมีไว้เพื่อการจำลองแบบของมันเองเท่านั้น
ยีนของไวรัสถูกถอดรหัสโดยกลไกระดับโมเลกุลของเซลล์ที่ติดเชื้อเพื่อการคูณ ดังนั้นไวรัสจึงเป็นภาระผูกพันปรสิตภายในเซลล์ขึ้นอยู่กับการทำงานของเมตาบอลิซึมของเซลล์สิ่งมีชีวิต
ที่มา: เครดิตภาพ: Cynthia Goldsmith Content Providers (s): CDC / Dr. Erskine แอลพาล์มเมอร์; ดร. ม. ล. มาร์ติน
สารพันธุกรรมที่มีอยู่มากที่สุดในโลกสอดคล้องกับไวรัส พวกมันติดเชื้อไวรัสอื่น ๆ และสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ระบบภูมิคุ้มกันไม่สามารถป้องกันไวรัสได้สำเร็จเสมอไป: โรคร้ายแรงที่สุดบางชนิดของมนุษย์และสัตว์เกิดจากไวรัส
โรคไวรัสในคน ได้แก่ ไข้เหลืองโปลิโอไข้หวัดใหญ่เอดส์ไข้ทรพิษและโรคหัด ไวรัสมีส่วนเกี่ยวข้องกับมะเร็งในมนุษย์ประมาณ 20% ทุกๆปีการติดเชื้อไวรัสในระบบทางเดินหายใจและลำไส้คร่าชีวิตเด็กหลายล้านคนในประเทศกำลังพัฒนา
ไวรัสบางชนิดมีประโยชน์ในการพิมพ์แบคทีเรียเป็นแหล่งของเอนไซม์สำหรับการควบคุมศัตรูพืชเป็นสารต้านเชื้อแบคทีเรียสำหรับต่อสู้กับมะเร็งและเป็นพาหะของยีน
ประวัติศาสตร์
ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 Martinus Beijerinck และ Dmitri Ivanovski ได้พิจารณาอย่างอิสระว่าการกรองที่ปราศจากแบคทีเรียจากต้นยาสูบที่เป็นโรคนั้นมีสารที่สามารถติดเชื้อในพืชที่มีสุขภาพดีได้ Beijerinck เรียกตัวแทนนี้ว่า contagium vivum fluidum
ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเครื่องกรอง Beijerinck และ Ivanovski มีไวรัสโมเสคยาสูบ นอกจากนี้ในศตวรรษที่ 19 Friedrich Loeffler และ Paul Frosch สรุปว่า FMD ในวัวเกิดจากสารที่ไม่ใช่แบคทีเรีย
ในช่วงทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 Vilhelm Ellerman และ Olaf Bang ได้แสดงให้เห็นถึงการแพร่กระจายของโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวในไก่โดยใช้สารกรองแบบไม่ใช้เซลล์ การทดลองเหล่านี้ทำให้สามารถสรุปได้ว่ามีไวรัสจากสัตว์ที่สามารถก่อให้เกิดมะเร็งได้
ในทศวรรษที่สองของศตวรรษที่ 20 Frederick Twort ได้สังเกตเห็นการแตกของ micrococci บนแผ่นวุ้นซึ่งเขาพยายามที่จะขยายพันธุ์ไวรัสไข้ทรพิษโดยสันนิษฐานว่าการแตกนี้เกิดจากไวรัสหรือเอนไซม์ของแบคทีเรีย ในส่วนของเขา Felix d'Hérelleได้ค้นพบว่าแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของโรคบิดนั้นถูกไวรัสที่เขาเรียกว่า bacteriophages
ในปี 1960 Peter Medawar ได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบว่าไวรัสมีสารพันธุกรรม (DNA หรือ RNA)
ประเภทไวรัส
ไวรัสถูกจำแนกตามลักษณะที่มี สิ่งเหล่านี้คือสัณฐานวิทยาจีโนมและปฏิสัมพันธ์กับโฮสต์
การจำแนกตามปฏิสัมพันธ์ของไวรัสกับโฮสต์นั้นเป็นไปตามเกณฑ์ 4 ประการ: 1) การผลิตลูกหลานที่ติดเชื้อ 2) ไวรัสฆ่าโฮสต์หรือไม่ 3) หากมีอาการทางคลินิก 4) ระยะเวลาของการติดเชื้อ
ระบบภูมิคุ้มกันมีบทบาทสำคัญในปฏิสัมพันธ์ระหว่างไวรัสและโฮสต์เนื่องจากเป็นตัวกำหนดการพัฒนาของการติดเชื้อ ดังนั้นการติดเชื้ออาจเป็นแบบเฉียบพลันและไม่แสดงอาการ (ไวรัสจะถูกกำจัดออกจากร่างกาย) หรือเป็นแบบถาวรและเรื้อรัง (ไวรัสจะไม่ถูกกำจัดออกจากร่างกาย)
การจำแนกตามความแตกต่างของจีโนม (Baltimore System) และการจำแนกอนุกรมวิธานซึ่งคำนึงถึงลักษณะทั้งหมดของไวรัสเป็นระบบที่ใช้มากที่สุดในปัจจุบันในการจัดทำรายการไวรัส
การจำแนกตามลักษณะทางสัณฐานวิทยา
เพื่อให้เข้าใจการจำแนกประเภทนี้จำเป็นต้องทราบส่วนต่างๆที่ประกอบขึ้นเป็นไวรัส ไวรัสประกอบด้วยจีโนมและแคปซิดและอาจมีหรือไม่มีซองจดหมาย จีโนมอาจเป็น DNA หรือ RNA แบบเกลียวเดี่ยวหรือคู่เส้นตรงหรือวงกลม
capsid เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยของโปรตีนไวรัสที่เหมือนกันหลายหน่วยเรียกว่า capsomeres หน้าที่หลักคือการปกป้องจีโนม นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ในการรับรู้และผูกมัดกับเซลล์โฮสต์และเพื่อให้แน่ใจว่ามีการขนส่งจีโนมเข้าสู่เซลล์
ซองจดหมายคือเมมเบรนที่ประกอบด้วยไขมันและไกลโคโปรตีนที่ล้อมรอบแคปซิด ได้มาจากเซลล์โฮสต์ มันแตกต่างกันมากในขนาดสัณฐานวิทยาและความซับซ้อน การมีหรือไม่มีซองจดหมายเป็นเกณฑ์ในการจำแนกไวรัส
รู้จักไวรัสที่ไม่ห่อหุ้มสามประเภท: 1) มีมิติเท่ากันมีรูปร่างเป็นทรงกลมโดยประมาณ (icosahedrons หรือ icosadeltahedrons); 2) เส้นใยที่มีรูปร่างเป็นเกลียวอย่างง่าย 3) ซับซ้อนโดยไม่มีรูปแบบก่อนหน้านี้ ไวรัสบางชนิดเช่น bacteriophage T2 รวมรูปแบบมีมิติเท่ากันและแบบใย
หากไวรัสถูกห่อหุ้มพวกเขายังสามารถกำหนดให้อยู่ในประเภทสัณฐานวิทยาตามลักษณะของนิวคลีโอแคปซิดภายในเมมเบรน
การจำแนกตามจีโนม: ระบบบัลติมอร์
การจำแนกประเภทนี้เสนอโดย David Baltimore พิจารณาลักษณะของจีโนมของไวรัสในแง่ของกลไกที่ใช้ในการจำลองกรดนิวคลีอิกและถ่ายทอดสาร RNA (mRNA) สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน
ในระบบบัลติมอร์ไวรัสที่มีจีโนม RNA มีความหมายเหมือนกับ mRNA เรียกว่าไวรัสที่มีความรู้สึกเชิงบวก RNA (+) ในขณะที่ไวรัสที่มีจีโนมมีความรู้สึกตรงกันข้าม (เสริม) กับ mRNA เรียกว่าไวรัสที่มี RNA ความรู้สึกเชิงลบ (-) ไวรัสจีโนมแบบตีเกลียวคู่ไปได้ทั้งสองทาง
ข้อเสียของการจำแนกประเภทนี้คือไวรัสที่มีกลไกการจำลองแบบคล้ายกันไม่จำเป็นต้องมีลักษณะอื่นร่วมด้วย
คลาสระบบบัลติมอร์
คลาส I. ไวรัสที่มีจีโนมดีเอ็นเอแบบเกลียวคู่ การถอดความคล้ายกับเซลล์โฮสต์
คลาส II ไวรัสที่มีจีโนมดีเอ็นเอสายเดี่ยว DNA สามารถเป็นขั้ว (+) และ (-) แปลงเป็นเกลียวคู่ก่อนการสังเคราะห์ mRNA
คลาส III. ไวรัสที่มีจีโนม RNA แบบเกลียวคู่ (dsRNA) ด้วยจีโนมที่แบ่งส่วนและ mRNA ที่สังเคราะห์จากแต่ละส่วนของแม่แบบดีเอ็นเอ เอนไซม์ที่มีส่วนร่วมในการถอดรหัสที่เข้ารหัสโดยจีโนมของไวรัส
คลาส IV. ไวรัสที่มีจีโนม RNA แบบควั่นเดี่ยว (ssRNA) ขั้ว (+) การสังเคราะห์ mRNA นำหน้าด้วยการสังเคราะห์เส้นใยเสริม การถอดเสียงคล้ายกับคลาส 3
คลาส V. ไวรัสที่มีจีโนม ssRNA ของความรู้สึกตรงกันข้ามกับความรู้สึก mRNA (-) การสังเคราะห์ mRNA ที่ต้องใช้เอนไซม์ที่เข้ารหัสไวรัส การผลิตไวรัสรุ่นใหม่จำเป็นต้องมีการสังเคราะห์ dsRNA ระดับกลาง
คลาส VI. ไวรัสที่มีจีโนม ssRNA ที่สร้าง dsDNA ระดับกลางก่อนการจำลองแบบ ใช้เอนไซม์ที่ไวรัสเป็นพาหะ
คลาส VII. ไวรัสที่จำลอง dsDNA ของพวกเขาผ่าน ssRNA ระดับกลาง
การจำแนกอนุกรมวิธาน
คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยอนุกรมวิธานของไวรัสได้จัดตั้งโครงการอนุกรมวิธานเพื่อจำแนกไวรัส ระบบนี้ใช้ลำดับการแบ่งแยกครอบครัวครอบครัวย่อยและเพศ ยังคงมีข้อถกเถียงเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้แนวคิดสายพันธุ์กับไวรัส
เกณฑ์ที่ใช้ในการจำแนกอนุกรมวิธาน ได้แก่ ช่วงโฮสต์ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและลักษณะของจีโนม นอกจากนี้ยังมีการพิจารณาเกณฑ์อื่น ๆ เช่นความยาวของหาง phage (ไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรีย) การมีหรือไม่มียีนบางตัวในจีโนมและความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการระหว่างไวรัส
ตัวอย่างของการจำแนกประเภทนี้คือ: สั่งซื้อ Mononegavirales; วงศ์ Paramyxoviridae; วงศ์ย่อย Paramyxovirinae สกุล Morbillivirus; สปีชีส์ไวรัสหัด
ชื่อของครอบครัววงศ์ย่อยและสกุลต่างๆได้รับแรงบันดาลใจจากสถานที่กำเนิดโฮสต์หรืออาการของโรคที่ไวรัสสร้างขึ้น ตัวอย่างเช่นแม่น้ำอีโบลาในซาอีร์ให้ชื่อสกุลอีโบลา กระเบื้องโมเสคยาสูบเป็นชื่อของสกุล Tomabovirus
ชื่อกลุ่มไวรัสจำนวนมากเป็นคำที่มีต้นกำเนิดจากละตินหรือกรีก ตัวอย่างเช่น Podoviridae มาจากภาษากรีก podos ซึ่งแปลว่าเท้า ชื่อนี้หมายถึงฟาจหางสั้น
ตัวอย่างของไวรัส
ไวรัสไข้หวัดใหญ่
พวกมันติดเชื้อในนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม พวกมันมีสัณฐานที่หลากหลายพร้อมซองจดหมาย จีโนม RNA แบบควั่นเดี่ยว พวกมันอยู่ในคลาส V ของบัลติมอร์และตระกูล Orthomyxoviridae
ไวรัสไข้หวัดใหญ่อยู่ในตระกูลนี้ โรคไข้หวัดใหญ่ส่วนใหญ่เกิดจากเชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ A การระบาดที่เกิดจากไวรัสไข้หวัดใหญ่ B จะเกิดขึ้นทุกๆ 2-3 ปี เชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่ C จะเกิดขึ้นน้อยกว่า
ไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ A ทำให้เกิดการระบาด 4 ครั้ง ได้แก่ 1) ไข้หวัดใหญ่สเปน (พ.ศ. 2461-2562) ซึ่งเป็นชนิดย่อยของไวรัส H1N1 ที่ไม่ทราบแหล่งกำเนิด 2) ไข้หวัดเอเชีย (พ.ศ. 2500-2501) ชนิดย่อย H2N2 จากแหล่งกำเนิดนก 3) ไข้หวัดฮ่องกง (2511-2512) ชนิดย่อย H3N3 ที่มาจากนก 4) ไข้หวัดหมู (2552-2553) ชนิดย่อย H1N1 ของแหล่งกำเนิดสุกร
การระบาดที่ร้ายแรงที่สุดที่ทราบเกิดจากไข้หวัดใหญ่สเปน มันคร่าชีวิตผู้คนมากกว่าสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง
ตัวอักษร H และ N มาจากเมมเบรนไกลโคโปรตีน hemagglutinin และ neuraminidase ตามลำดับ ไกลโคโปรตีนเหล่านี้มีอยู่ในรูปแบบแอนติเจนที่หลากหลายและเกี่ยวข้องกับรูปแบบใหม่ ๆ
เรโทรไวรัส
พวกมันติดเชื้อในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนกและสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ สัณฐานทรงกลมพร้อมซอง จีโนม RNA แบบควั่นเดี่ยว พวกเขาอยู่ในบัลติมอร์คลาส VI และตระกูล Retroviridae
ไวรัสเอชไอวี (human immunodeficiency virus: HIV) สกุล Lentivirus เป็นของตระกูลนี้ ไวรัสชนิดนี้ก่อให้เกิดความเสียหายต่อระบบภูมิคุ้มกันของผู้ติดเชื้อทำให้ไวต่อการติดเชื้อจากแบคทีเรียไวรัสเชื้อราและโปรโตซัว โรคที่เกิดจากเอชไอวีเรียกว่าโรคภูมิคุ้มกันบกพร่อง (AIDS)
สกุลอื่นที่อยู่ใน Retroviridae ยังทำให้เกิดโรคร้ายแรง ตัวอย่างเช่น: Spumavirus (ไวรัสคล้ายปุย); Epsilonretrovirus (ไวรัส Walleye dermal sarcoma); Gammaretrovirus (ไวรัสมะเร็งเม็ดเลือดขาว Murine, ไวรัสมะเร็งเม็ดเลือดขาวในแมว); Betaretrovirus (ไวรัสเนื้องอกในเต้านม); และ Alpharetrovirus (Rous sarcoma virus)
ไวรัสเริม
มันติดเชื้อสัตว์เลือดเย็นนกและสัตว์มีกระดูกสันหลัง สัณฐานวิทยาของไวรัส: แคปซูล icosahedral พร้อมซองจดหมาย จีโนมดีเอ็นเอแบบเกลียวคู่ พวกเขาอยู่ในคลาส I ของบัลติมอร์และตามคำสั่งของ Herpesviral
สมาชิกบางคน ได้แก่ : Herpes simplex virus 2 (ทำให้เกิดโรคเริมที่อวัยวะเพศ); cytomegalovirus ของมนุษย์ (ทำให้เกิดข้อบกพร่อง); Herpesvirus KaposiB ™ s sarcoma (ทำให้เกิด sarcoma ของ Kaposi); EpsteinBƂBarr virus หรือ EBV (ทำให้เกิดไข้ต่อมและเนื้องอก)
ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคโปลิโอและไวรัสอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง
ติดเชื้อในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนก สัณฐานวิทยาของไวรัส: มีมิติเท่ากันหรือ icosahedral จีโนม RNA แบบควั่นเดี่ยว พวกเขาอยู่ในบัลติมอร์คลาส IV และตระกูล Picornaviridae
บางสกุลของตระกูลนี้ ได้แก่ : Hepatovirus (ทำให้เกิดไวรัสตับอักเสบ A); Enterovirus (ทำให้เกิดโรคโปลิโอ); Aphthovirus (ทำให้เกิดโรคปากและเท้าเปื่อย)
ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคพิษสุนัขบ้าและไวรัสที่เกี่ยวข้อง
พวกมันติดสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมปลาแมลงและพืช สัณฐานของลานพร้อมซองจดหมาย จีโนม RNA แบบควั่นเดี่ยว พวกมันอยู่ในคลาส V ของบัลติมอร์และตระกูล Rhabdoviridae
ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคเช่นโรคพิษสุนัขบ้าที่เกิดจากสกุล Lyssavirus อยู่ในวงศ์นี้ โรคปากมดลูกอักเสบที่เกิดจากเชื้อ Vesiculovirus; และมันฝรั่งแคระสีเหลืองที่เกิดจากสกุล Novirirhabdovirus
ไวรัสที่ทำให้เกิดเม็ดเลือดแดงติดเชื้อ
ติดเชื้อในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนกและแมลง สัณฐานวิทยา icosahedral แบบสมมาตร จีโนมดีเอ็นเอสายเดี่ยว พวกมันอยู่ในคลาส II ของบัลติมอร์และตระกูล Parvoviridae
หนึ่งในสมาชิกของครอบครัวนี้คือไวรัส B19 ซึ่งอยู่ในสกุล Erithrovirus ซึ่งทำให้เกิดเม็ดเลือดแดงติดเชื้อในมนุษย์ซึ่งโดยปกติจะไม่ก่อให้เกิดอาการ ไวรัส B19 ติดเชื้อในเซลล์ตั้งต้นของเม็ดเลือดแดง
สมาชิกบางส่วนของ Parvoviridae ใช้เป็นพาหะของยีน
การใช้งานไวรัส
ไวรัสสามารถใช้เพื่อประโยชน์ของมนุษย์ได้โดยการสร้างไวรัสรีคอมบิแนนท์ พวกมันมีจีโนมที่ดัดแปลงโดยเทคนิคอณูชีววิทยา
ไวรัสรีคอมบิแนนต์อาจมีประโยชน์ในการรักษาด้วยยีนโดยมีจุดประสงค์เพื่อรักษาโรคเฉพาะหรือการผลิตวัคซีน
เชื้อเอชไอวีถูกใช้เพื่อสร้างพาหะของยีน (lentiviral vectors) สำหรับการบำบัดด้วยยีน พาหะเหล่านี้แสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพในรูปแบบของสัตว์ที่เป็นโรคเยื่อบุผิวของเม็ดสีเรตินอลเช่นเรตินอักเสบรงควัตถุที่เกิดจากการถ่ายทอดทางพันธุกรรมหรือการกลายพันธุ์แบบถอยอัตโนมัติ
ไวรัสที่ใช้เป็นพาหะของวัคซีนควรมีศักยภาพในการก่อโรคต่ำ สิ่งนี้ได้รับการตรวจสอบโดยใช้โมเดลสัตว์ นี่คือกรณีของวัคซีนที่พัฒนาขึ้นหรืออยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อป้องกันไวรัสไข้ทรพิษโรคปากมดลูกอักเสบและอีโบลา
อ้างอิง
- Carter, JB, Saunders, VA 2013. ไวรัสวิทยา: หลักการและการประยุกต์ใช้. ไวลีย์ชิชิสเตอร์
- Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไวรัสวิทยาสมัยใหม่. Blackwell Malden
- Flint, J. , Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. หลักการไวรัสวิทยา. American Society for Microbiology, Washington
- Hull, R. 2009. ไวรัสวิทยาพืชเปรียบเทียบ. เอลส์เวียร์อัมสเตอร์ดัม
- Louten, J. 2016. ไวรัสวิทยาที่จำเป็นของมนุษย์. เอลส์เวียร์อัมสเตอร์ดัม
- Richman, DD, Whitley, RJ, Hayden, FG 2017 ไวรัสวิทยาทางคลินิก. American Society for Microbiology, Washington
- Voevodin, AF, Marx, PA, Jr. 2009. ไวรัสวิทยา Simian. ไวลีย์ - แบล็คเวลล์เอมส์
- Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. ไวรัสวิทยาพื้นฐาน. Blackwell Malden