Vírus! – még a szó hallatán is megborzongunk… Járványok jutnak eszünkbe, súlyos megbetegedések – szövődmények, halál. Pedig – bármilyen hihetetlenül hangzik is – ez az apró lény elsősorban fejlődésünket, tökéletesedésünket – más szóval az emberi faj életben maradását szolgálja.A vírusokat egészen a legutóbbi időkig kizárólag betegségokozóknak tekintették, amelyeket azért kell tanulmányozni, hogy megfelelően védekezni tudjunk ellenük. Ez a szemlélet nyilvánvalóan hibás, hiszen a bioszférában az élőlényeket igen szoros kapcsolat fûzi egymáshoz, és az egész rendszer együtt mozog, együttesen valósít meg különféle feladatokat. Lehetetlennek tûnik, hogy egy ilyen felállásban egy bizonyos szervezet csakis káros hatást fejtsen ki. A félreértés valószínûleg abból adódott, hogy az emberek úgy ismerkedtek meg a vírusokkal, mint az őket megbetegítő fertőzések hordozóival. Ma már azonban egyre nyilvánvalóbbá válik, hogy
a természetben nemcsak azért vannak vírusok, hogy különböző betegségeket okozzanak.
Manapság egyre világosabbá válik, hogy a vírusok mindenütt jelen vannak, szó szerint ellepnek minden élőlényt. Ha ennek ellenére mégis életben marad a legtöbb élőlény, akkor ez logikusan azt jelenti, hogy a vírusok nem kizárólagosan veszélyforrások. Ez így is van. A gerincvelő-gyulladás vírusa például a legpusztítóbb járvány során is csak egy-két embert öl meg, persze jóval többet tesz nyomorékká. A legtöbb ember tehát a vírussal való találkozás után is egészséges marad. De mi is az a vírus?
A kutatók még nincsenek egységes véleményen azt illetően, hogy élőlény-e vagy sem.
Annyi bizonyos, hogy a vírusok elválaszthatatlanok az élő természettől, nagyfokú változékonysággal és alkalmazkodóképességgel rendelkeznek. Az is tény viszont, hogy hiányzanak belőlük az élőlények fő jellegzetességei – mindenekelőtt az energiát biztosító rendszerek, és ezért élőlényektől elszigetelt állapotban nem tudnak szaporodni. Mindezek alapján számos tudós úgy vélekedik, hogy a vírusok az élő anyag elkülönített formái.
Az egyes vírusfajták belső felépítése rendkívül különböző. Van azonban valami, ami mindenfajta vírusra jellemző, mégpedig az, hogy a vírus nem egyéb, mint nukleinsavakból álló molekulalánc különféle formájú fehérjeburokba csomagolva. Más szóval egy adag genetikai kód – DNS vagy RNS –, amelyet fehérjeköpeny vesz körül. Önmagában véve ez a szerkezet ártalmatlan, kifejezetten csak az élő szervezet sejtjeibe való behatolás és a burok levetése után kezd munkába. Ez a tevékenység a gazdaszervezet számára nem mindig veszélytelen. Ez idáig a vírus és a sejt kölcsönhatásának két fajtáját ismertük meg.
1. Az egyik esetben a vírus arra használja fel a sejtet, hogy anyagából magához hasonló vírusokat építsen fel nagy számban, vagyis szaporodjon. Egy-egy sejt elpusztítása után a vírusok újabb sejtekbe hatolnak be, amelyekben a folyamat megismétlődik. Ez a betegség.
2. A másik esetben a vírus örökítőanyaga a sejtbe behatolva beépül annak genetikai szerkezetébe, egyesül vele, és ennek eredményeként a sejtben egy olyan kromoszóma jön létre, mely a sejt mûködését lényegesen megváltoztatja. Előfordulhat ilyenkor, hogy a sejtek féktelen osztódásnak indulnak, rosszindulatú daganatok képződnek. Ez azonban nem túl gyakori jelenség, a vírussal fertőzött sejt funkciója rendszerint csak részben módosul.Úgy tûnik, hogy a vírus „nem akarja megölni” az őt befogadó sejtet, hiszen az létalapját képezi, hanem csak együtt kíván élni vele. Azt is mondhatnánk, hogy
egy halálos betegség nemcsak a beteg, hanem a vírus tragédiája is.
A vírusok is változékonyak, időről időre mutációk lépnek fel náluk. Korábban úgy vélték, hogy a mutáció
véletlen jelenség. A hetvenes években a kutatások kimutatták, hogy a mutációk keletkezése az evolúció általános menetét meghatározó törvények szerint zajlik.Ha valóban törvényszerûségekkel van dolgunk, akkor ez azt jelenti, hogy a vírusok a bioszférában valamilyen meghatározott és szükséges szerepet töltenek be. Igen, de milyet?
A sejtbe való behatolás és az abban való szaporodás természetesen az adott vírus fennmaradását célozza. A sejtek elpusztításával és az adott élőlény megölésével azonban a vírus úgy viselkedik, mint egy őrült kamikaze – gyilkos és öngyilkos egyszerre. Az ilyen viselkedés semmiféle élőlény számára sem lehet előnyös. A vírus számára is az a jó, ha a megfertőzött hely meggyógyul, a megtámadott szervezetben tartós védettség jön létre, és így mint táptalaj biztosítja a vírus fennmaradását is. Mit is csinál a vírus a természetben, ha nem öl? Amikor a fehérjeburkolatból kiszabadult örökítő anyagát beépíti valamely lény DNS-ébe, tulajdonképpen génsebészeti munkát végez.
A vírus – úgy tûnik – az evolúció egyik, eddig rejtett résztvevője.
Hogy végül is pontosan mi történik ilyenkor, még nem tudjuk. Valószínûnek látszik, hogy a vírusok képében vándorló genetikai kódok az élővilág alkalmazkodóképességét vannak hivatva előmozdítani. (Lásd Mi újság 1984 óta? címû írásunkat – a szerk.)Eddig csak két fő alkalmazkodási rendszerről volt biztos tudomásunk, ezek az idegrendszer és az endokrin, vagyis belső elválasztású mirigyrendszer. Mindkettő gyors válaszokat ad a kihívásokra, a szervezetet pillanatok alatt alkalmassá teszi a környezet mindennapos, változó hatásainak kivédésére, elviselésére. A hosszú időre kiterjedő alkalmazkodást viszont nem képes előmozdítani. Ehhez a különböző rendszerek és szervek mûködésének stabil átrendeződése szükséges. A síkságról a hegyekbe történő utazásnál például a szervezetnek hozzá kell szoknia a ritkább levegőhöz, az alacsonyabb légnyomáshoz, tehát a légzőszerveknek (és nem csak ezeknek) más kulcs szerint kell dolgozniuk. Ez a kulcs egyes esetekben genetikailag meghatározott, más esetekben viszont a hosszan tartó funkcióváltás csak a sejt átalakulása következtében, a genetikai kód módosításával lehetséges. A sejtek tevékenységének átalakulása megy végbe a vírus genomjának (örökítőanyagainak) és a sejt genetikai szerkezetének egybeolvadásakor. Mindez a szervezet számára szükséges irányban történik, és hosszú időre kihat, amikor is
a vírusok a szervezet egyfajta ráhangoló mûszeréül szolgálnak.
A vírusok alkalmazkodást elősegítő szerepét jól illusztrálja a szigma-vírus, amely az ecetlégy néhány fajtájánál
a szén-dioxiddal szembeni érzékenységet genetikailag szabja meg. Ez a vírus az ecetlégy genetikai szerkezetébe beépülve annak légzésfunkcióját a változó környezeti feltételekhez igazítja. A szerzett tulajdonságok az utódokra átöröklődnek, s így a faj fennmaradását mozdítják elő. Az evolúció pirinyó szolgája tehát megtette kötelességét.
Nemrégiben azt is kimutatták, hogy a vírusok a sejtek önkorrekciós mechanizmusában és regenerációjában is szerepet játszanak. A növényi vírusok hatnak gazdanövényeik enzimaktivitására és ezáltal az anyagcseréjükre is: serkenthetik, vagy lassíthatják a növekedést, hatnak a gázcserére és a fotoszintézisre, az oxigénfelhasználás sebességére és a szén-dioxid kiválasztására, a folyadéknak a növény szervezetében való szállítására, a növények színére és így tovább.
Akkor tehát a vírusok hasznos szerepet töltenek be a természetben? Valószínû, hogy éppen ezt a szerepüket kell fontosabbnak tekintenünk. Az, hogy a vírus és a szervezet kölcsönhatása számos esetben betegséget eredményez, ezt nem cáfolja. Hiszen számos normális, törvényszerû élettani folyamat (szülés, klimax, a környezet hirtelen változásaihoz való alkalmazkodás stb.) nemritkán mint betegség jelentkezik, mégsem gondolja senki, hogy e folyamatok fő rendeltetése az, hogy megbetegítsék a szervezetet. Igen érdekes az immunitás jelensége is. Egy bizonyos betegségen átesett szervezet ugyanazt a betegséget nem kapja meg újra – a beteg túléli és vele együtt a vírus is, amely a felépült, immúnissá vált szervezetben marad, rendszerint igen hosszú időtartamra, nemritkán egész életére. Ezt eddig már több kutató is bebizonyította. A vírus hosszas tartózkodását a szervezetben vírusos persistenciának nevezik. Magától értetődően felmerülhet a kérdés:
ha a hatalmas és serény immunapparátus engedélyezi a vírus hosszas tartózkodását a szervezetben, akkor ez nem egyszerûen azt jelenti-e, hogy az adott vírusra a szervezetnek szüksége van?
És ha kiküszöböli a vírust, akkor ezt nem azért teszi, mert az veszélyes, hanem azért, mert a szervezetnek már nincs rá szüksége…? Nagyon érdekes ebből a szempontból az interferon szerepe, amely mint tudjuk, magában a megtámadott szervezetben képződő vírusellenes fehérje. Az utóbbi időben ugyanis kiderült, hogy az interferon néhány vírusos fertőzésnél rövid időre és nem állandóan képződik, krónikus eseteknél pedig előfordul, hogy egyáltalán nem termelődik!
Egyes kutatók szerint az interferon meghatározott szerepet játszik a vírus és a sejt örökítő anyagainak összehangolásában: ellenőrzi a vírus és a sejt kölcsönhatásait, és megakadályozza, hogy az összehangolódás folyamatát valamely más vírus megzavarja. (Lásd Mi újság 1984 óta? címû írásunkat – a szerk.) Komoly alapja van tehát annak a feltevésnek, hogy az immuntevékenységek közül egynémelyik nemcsak védi a sejtet, hanem elősegíti a szervezet számára az adott szakaszban szükséges, új genetikai szerkezet kialakítását is.
Ha ez a föltételezés igaznak bizonyul, akkor nyilvánvalóvá válik, hogy az immunrendszer szerepe nemcsak a behatoló idegen anyagok elleni védelemre korlátozódik. Az alapfunkción kívül (megkülönbözteti a sajátot-idegent) föltehetően az immunrendszer feladatai közé tartozik a kell – nem kell meghatározása (Lásd a Mi újság 1984 óta? címû írásunkat – a szerk.) és az ennek megfelelő cselekvés lefolytatása is. Ha viszont ez így van, akkor hogyan magyarázhatók a gyakran súlyos, sőt halálos kimenetelû megbetegedések?
Erre a kérdésre még szinte lehetetlen egyértelmûen válaszolni…Az immungenetika azonban számos olyan kérdésre adott már választ, amely korábban a vírusos megbetegedésekre való hajlam öröklődésével kapcsolatosan merült fel. Világossá vált, hogy a vírusos megbetegedésekben sok esetben döntő szerepet játszik a szervezet bizonyos rendszereinek öröklött hiányossága. Ezt a vírusok specializációja, tehát az is alátámasztja, hogy mindegyik vírus csak bizonyos szerveket támad meg, és csakis bizonyos megbetegedéseket okoz. A mumpsz vírusa például „vonzódik” a mirigyszövetekhez. Rendszerint a nyálmirigyekben tartózkodik. Ugyanezen vírus azonban elősegítheti az olyan örökletes betegség megjelenését is, mint amilyen a cukorbaj. Hasonló jelenségeket derítettek fel a kanyaró vírusánál és más vírusoknál is. E jelenségek arra utalnak, hogy egy vírusos fertőzés még nem elegendő egy betegség kiváltásához, ahhoz még az immunrendszer valamely hibája is szükséges.
Általában azonban rendkívül bonyolult dolog bebizonyítani az okozati összefüggést egy adott vírus és egy adott betegség között. Ez azzal magyarázható, hogy a vírusok szinte ellepnek minden élőlényt, és állandóan ide-oda vándorolnak. Ezenkívül az a szerep, amelyet a vírusok a sejtek életében játszanak, megmagyarázhatja például jelenlétüket bármilyen, nem vírusos, hanem teljesen más eredetû sérülési góc területén.
A vírusok sokféle szerepéről egyre több adat gyûlik össze. Világos, hogy hatnak a légzésmûködésre, a táplálékhoz való alkalmazkodásra, a gyógyulási folyamatokra, a mimikrire, a sejtegyesítésre, így a fajok közötti hibridek létrehozására is, a nemek kapcsolatára, egyszóval a természetben zajló számos folyamatra. Nyilvánvaló, hogy szükség van jelenlétükre a szervezetben. Természetesen nem állítjuk, hogy jó dolog a kanyaró, a bárányhimlő, a mumpsz vagy a gerincvelő-gyulladás. A szervezet azonban nem nélkülözheti a vírusokat a környezethez való kölcsönhatások kialakulásában. §
- Mi újság ’84 óta? Rákgyilkos kórokozók
A szervezet nem mûködik együtt a vírussal, és nem mérlegel, hogy kell-e neki vagy sem. Ha felismeri, harcba száll ellene. De a vírus is küzd, és egyes vírusok jobban pusztítják a rákos sejteket, mint az egészségeseket. Ezt a jelenséget próbálják kiaknázni a kutatók.Milyen új eredmények születtek a vírusok vizsgálatában?
– Az utóbbi évtizedekben végzett kutatások nagyon sok érdekes új eredményt hoztak a tudomány, így a virológia területén is, s az új adatok tükrében néhány korábbi megállapítás ma már nem helytálló – mondja dr. Megyeri Klára, a Szegedi Tudományegyetem Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézetének docense.
– Egyáltalán nem igaz, hogy az influenzavírus például csak olyanokban okoz betegséget, akiknél immunhiányos állapot áll fenn. Ez a kórokozó több millió egészséges embert ölt meg, ezért hihetetlen veszélyt jelent. Az emberről emberre, horizontálisan terjedő fertőző vírusok olyan élőlények, amelyek sejten kívül nem tudnak szaporodni, mivel hiányoznak belőlük az ehhez szükséges enzimek. Ezért fogékony élő sejteket fertőznek, és parazitaként használják a sejtek molekuláit és enzimkészletét saját építőelemeik szintéziséhez. A szervezet többféleképpen védekezik a vírusfertőzések ellen. Az immunrendszer úgy védi az integritást, hogy megpróbálja eltávolítani a vírust. Mellékhatásként sajnos előfordul, hogy sejt- vagy szövetkárosodás jön létre, de ez az ár, amit meg kell fizetni azért, hogy a kórokozók ne árasszák el a szervezetet.A vírusok azonban képesek olyan mechanizmusok kifejlesztésére, amelyek hatástalanítják az immunrendszer komponenseit. Így állandóan zajlik a harc. Ha a szervezet azonnal és hatékonyan el tudja pusztítani a vírust, nem alakulhat ki betegség.Segítheti egymást a vírus és a szervezet?
– Nem segítheti, ugyanis szembenálló felekről van szó, mivel a vírusnak ugyan nem célja a betegség létrehozása, de így tud fennmaradni. A napjainkban fertőzést okozó vírusok esetében ezért semmilyen hasznos együttmûködés nem lehet a kórokozó és a szervezet között. Ismerjük azonban a vírusok egy ősi csoportját, az endogén retrovírusokat, melyek 30–50 millió évvel ezelőtt fertőzték meg az emberiséget. Ezen vírusok RNS-éről a sejtekben átíródó DNS beépült az emberi genomba, majd jelentősen módosult. Az endogén retrovírusok nem fertőzés útján horizontálisan, hanem generációról generációra öröklődve, vertikálisan terjednek, így minden ember DNS-állománya tartalmazza ezeket a virális szekvenciákat. Feltételezik, hogy jelenlétük lehet hasznos, de káros is. Ezek az ősi vírusok – meglehet védelmet nyújthattak az új, fertőző kórokozókkal szemben – hozzájárulhattak az immunrendszer fejlődéséhez és talán az emberiség evolúciójához. Elősegíthetik ugyanakkor bizonyos autoimmun betegségek és daganatok kialakulását is.Milyen szerepe van az interferonnak?
– Az interferon – a korábbi feltételezésekkel ellentétben – nem hangolja össze a vírust a sejt örökítőanyagával. Ellenkezőleg, ez egy olyan antivirális hatású fehérje, amely a fertőzött sejtekben és környezetükben fejti ki hatását. Gátolja a fehérjeszintézist és az RNS-képződést a sejtben és így megakadályozza új vírusrészecskék kialakulását. A fehérjeszintézis leáll, ezért a kórokozó nem tud szaporodni és terjedni. Az interferon minden fertőzést gátolni próbál, nincs olyan, amellyel együttmûködne. Az immunrendszer csupán arra képes, hogy felismerje, saját vagy idegen anyaggal áll szemben, de nem tudja eldönteni, kell-e neki vagy sem. Ha idegenként ismeri fel, akcióba lép ellene, nem képes mérlegelni, hogy ha hasznosítani tudná, az esetleg evolúciós fejlődéssel járna.Miként alkalmazhatók a vírusok betegségek kezelésére?
– A molekuláris medicina azóta kutatja, hogyan lehet a vírusokban rejlő lehetőségeket kiaknázni, mióta klinikai megfigyelések bizonyították, hogy bizonyos vírusok hatékonyabban szaporodnak daganatsejtekben, mint egészségesekben. Miközben a vírus sejtről sejtre terjed, a daganat elsorvad. Ezen a mechanizmuson alapuló gyógymódokon kísérleteznek ma is a kutatók, és próbálják meg rákos és bizonyos ritkán előforduló, enzimhiány okozta genetikai betegségek gyógyításában alkalmazni. A vírusoknak van egy csoportja – körülbelül harminc-negyven fajta tartozik ide –, amely szelektíven csak a tumorsejtekben szaporodik, az egészségesekben nem. Ezek olyan RNS-vírusok, mint például a Newcastle-kór kialakulásáért felelős, amely emberekben általában nem okoz fertőzést.De vannak DNS-vírusok is, amelyeket genetikailag módosított formában vethetnek be terápiás célokra. Az adenovírust vagy a herpes simplex vírust vektorként használják, tehát olyan formában, hogy a szervezetbe bejutva már nem képes szaporodni, viszont segítségével terápiás hatású géneket vihetnek be célzott helyekre.Hogyan pusztítják el a daganatot?
– A vírusvektorral bejuttatott anyag sejtpusztulást, vagyis apoptózist okozhat. Ez a sejthalál olyan formája, amely nem jár jelentős gyulladással. A vektorok ilyenkor apoptózist indukáló fehérjét építenek be. Rákos betegségekben előfordulhat, hogy az immunrendszer mûködése gátolt. Ilyenkor arra van szükség, hogy serkentsék a sejtes elemeket, és ezzel fokozzák az immunrendszer daganatölő aktivitását. És van olyan is, hogy a tumorszövet vérellátását próbálják akadályozni úgy, hogy az ér újraképződését gátoló fehérjét visznek be, amely oxigénhiányt idéz elő, és ezáltal károsítja a vérellátást. Léteznek úgynevezett szuicid gének is, amelyek csak azon sejtek öngyilkos halálát váltják ki, amelyekbe a terápiás vektor segítségével bejutottak, míg a többi sejtet nem károsítják.Hol tartanak ma a vírusok gyógyításban való alkalmazásában?
– Sok időnek kell még eltelnie, mire bevethetjük a vírusokat a rákos betegségek terápiájában, de az eredmények biztatók. Egy biztos, olyan daganatos betegek kezelésében várható az alkalmazásuk, akik nagyon súlyos állapotban vannak, több áttéttel, nem operálható tumorral küzdenek. A vírusterápia tehát a mikrosebészet, a kemo- és sugárterápia korszerû lehetőségei mellett kiegészítésként fog megjelenni. De addig még több problémával szembe kell nézni. A kezelésnek ugyanis hatékonynak és biztonságosnak kell lennie, és ami a legfontosabb, tumorszelektívnek. Ott kell tehát kifejtenie a hatását, ahol a daganat van. Bizonyos típusú rákos betegségek kezelésére bizonyos típusú vírusok a legalkalmasabbak, de genetikai módosításokkal is próbálják ezeket szövetspecifikussá tenni, amellyel azt szeretnék elérni, hogy a vírusvektor az adott szövettípusú daganatban fejtse ki hatását. Az adenovírus és a herpes simplex vírus is, amelyek a klinikai kipróbálás kezdeti szakaszában vannak, meghatározott szövettípusokban alkalmazhatók a legnagyobb hatékonysággal. Előbbi leginkább a központi idegrendszer daganataiban, utóbbi a fej, a nyak, a hasnyálmirigy, a prosztata és a petefészek tumorainál lehet majd a legeredményesebb. Fontos kérdés annak az eldöntése is, hogy a vírust hogyan alkalmazzák,a véráramba juttatva, esetleg a bőrbe fecskendezve a leghatékonyabb. A legújabb kísérletek pedig már nem magát a vírust, hanem csupán a sejtkárosító hatást szeretnék kiaknázni úgy, hogy a virális fehérjét kódoló gént próbálják bevinni a szervezetbe, biztonságosabbá téve az eljárást.
