Fascinující svět virů – hrozba nebo naši pomocníci?

Viry jsou velmi malé a většinu z nich můžeme spatřit pouze pod elektronovým mikroskopem. Velikost většiny virů se totiž pohybuje opravdu v titěrných velikostech (asi v rozmezí 20 – 450 nm; 1 nm je milionkrát menší než 1 mm). Jsou to nebuněčné organismy, protože nejsou tvořeny buňkou. Z toho důvodu na virová onemocnění nejsou účinná antibiotika – jejich mechanismus účinku atakuje bakteriální buněčné struktury a molekuly, které virus postrádá. Nejjednodušší viry se skládají pouze z nukleové kyseliny, tj. genetického materiálu a proteinového obalu, který tento genetický materiál chrání. Složitější viry mohou obsahovat ještě další struktury, jako například další proteiny, lipidy a enzymy. Viry nabývají skutečně velice zajímavých tvarů. Viry infikující rostliny a živočichy vypadají často jako koule nebo tyčinky, a viry bakterií zase jako přistávací modul Apolla 11 nebo láhev od piva.

Foto: Co bylo první - virus nebo Apollo 11?

Foto: Ne, to nejsou láhve od piva. Viry bakterií mohou dosahovat i těchto zajímavých tvarů.

Ptáte se, co viry dělají? Zní to jako filozofická otázka, na kterou budeme těžce hledat odpověď, ale myslím, že se můžeme spokojit i s jednoduchou odpovědí: prostě se množí! Touží po tom, po čem touží každý buněčný organismus - zachovat existenci sebe sama a vytvářet potomstvo. Krajina, kterou viry obývají je samotná buňka a jsou na ní zcela závislí. Bez ní jsou viry netečné, nemnoží se, nedělají vůbec nic. V buňce se však viry množí. Buňku vlastně přesně řečeno doslova ovládnou, a proto se viry označují jako parazité.

V některých případech infikované buňky hynou a tento fakt se na organismu často projeví nějakou formou nemoci. Ale v některých případech buňky vůbec nehynou a virus s organismem žije v rovnováze. Například v Americe žije hlodavec, v němž je přítomen virus se záhadným jménem Sin Nombre (ze španělského beze jména). Tento virus tomuto hlodavci nikterak neškodí. Množí se, je přítomen v krvi a orgánech. Ale pro člověka už tento virus tak neškodný není. Pokud se člověk nakazí, dochází k vážným dýchacím obtížím.

Foto: Sin Nombre patří k tzv. hantavirům, které vyvolávají onemocnění různého stupně závažnosti, někdy i smrtelná.

Jak tento rozdíl vysvětlit ptáte se? Pravdou je, že žádné jednoduché vysvětlení jednou větou neexistuje. Jde o evoluční vztahy virů a buněčných organismů, které se formovaly miliardy let. Abyste tyto vztahy alespoň částečně pochopili, musíte zavítat do molekulárně-biologického světa a zkoumat například genomy virů, jednotlivé molekuly imunitního systému nebo proteinů, které buňky vystavují na svém povrchu.

Zatím jsme zjistili, že viry mohou buněčným organizmům škodit nebo si jich nevšímat. Mohou viry i pomáhat? Běžně zřejmě v přírodě nenajdeme příklad viru, který by svého hostitele nějak výrazně zvýhodňoval. Ale v laboratoři můžeme viry proměnit v naše pomocníky.

Zřejmě tím nejznámějším využitím virů je příprava vakcín proti virovým onemocněním. Pokud to ještě nevíte, tak vězte, že vakcína obsahuje oslabený virus, tedy virus neschopný vyvolat onemocnění. Takovou vakcínou je např. vakcína proti planým neštovicím. Další typ vakcíny v sobě může obsahovat mrtvý virus (např. vakcína proti vzteklině) nebo jen určité virové molekuly.

Foto: Cervarix je vakcína proti lidskému papillomaviru typu 16 a 18 – obsahuje proteinové obaly virů. Cervarix je vakcína proti rakovině děložního čípku.

Viry se dají také využít pro tzv. genovou terapii, jež se zatím se v medicíně nepoužívá. Jednoduše jde o dodání genu nebo genů do organismu. Dodávají se geny, které má člověk v nepořádku (nejsou schopné produkovat protein). Například při hemofilii, tj. genetickém onemocnění, při kterém má pacient vážné potíže se srážlivostí krve, je nefunkční gen, který produkuje protein potřebný pro krevní srážlivost. Léčba genovou terapií spočívá v tom, že se do organismu (respektive do buněk organismu) musí dodat funkční gen. Bude to znít neuvěřitelně, ale pro tento účel se používají například viry odvozené od retrovirů (sem patří například obávaný virus HIV způsobující onemocnění AIDS) a adenovirů (sem zase patří viry, které způsobují běžné nachlazení). Nejde vám do hlavy, jak pro léčbu můžeme využít takovéto viry? Pak vězte, že se nepoužívají netknuté „přírodní“ viry, ale viry upravené molekulárně-biologickými metodami. V laboratoři se totiž z viru může udělat stavebnice Lego. Virové geny, které nepotřebujete prostě z genomu odstraníte a naopak geny, které potřebujete, do genomu vložíte.  

Dalším příkladem jak využít viry ve prospěch našeho zdraví jsou tzv. jedlé vakcíny. Prozatím však žádné komerční neexistují. V podstatě jde o to, vypěstovat na poli plodinu (například rajčata), kterou když sníte, tak si nejen naplníte žaludek, ale zároveň podstoupíte vakcinaci - tentokrát ovšem bez jehly a občasného strachu z bolesti. Opět se využívají viry laboratorně upravené. Vytváří se virus, jehož proteinový obal na svém povrchu vystrkuje antigeny.

Foto: Z jedlých vakcín by měly největší radost asi děti, které se tak vyhnout nepříjemnému očkování jehlou.

Antigeny jsou molekuly, na které náš imunitní systém reaguje a vytváří proti nim protilátky. Posledním příkladem, který stojí za to zmínit, je využití virů v nanotechnologii. Například roku 2009 byla představena funkční baterie, jejíž katoda byla sestavena z modifikovaného viru infikujícího bakterie.

Z předcházejících odstavců můžete sami „vidět“, že viry, jak mnozí z vás věděli, jsou schopné způsobovat onemocnění. Nejen však u člověka, ale u všech buněčných forem života. Představa o virech pouze jako o dravcích je však nesprávná. Strategie „znič, co se dá“ by ani nedávala smysl. Vždyť viry jsou přímo závislé na buňce, kde se množí. To, proč o nich takto negativně smýšlíme, pochází ze skutečnosti, že člověk bude vždy věnovat pozornost tomu, co vidí a co ho ohrožuje. Proto nejdříve charakterizuje viry, které způsobují onemocnění – můžete jasně vidět, že člověk začal kašlat, že rostlina změnila barvu a zakrsla. Takto vznikl seznam virů, které škodí a proti kterým se chceme bránit, a o nich samozřejmě nejvíce mluvíme.

Z evolučního hlediska však viry existují nejméně tak dlouho, jako buňky a neustále se společně vyvíjí a ovlivňují. Předpokládá se, že snad každý buněčný organismus obsahuje minimálně jeden virus, který s ním žije v harmonii - ať už se vněm množí, nebo tiše vyčkává.  Některé viry mají schopnost začlenit se do hostitelského genomu a předstírat, že v buňce vůbec nejsou. Ale kdo by tyto viry charakterizoval, když nevyvolávají žádné příznaky? Proto si pamatujme, že pohled na viry jako na dravce je velmi jednostranný. Ve skutečnosti viry hrály a neustále hrají významnou evoluční úlohu ve vývoji organismů a vytváří s nimi mnohdy přátelské vztahy, které jsou pro vědce prozatím velkou nezodpovězenou záhadou. Navíc se dají viry využít k prospěchu člověka: ať už je to tvorba vakcín, nových léčebných metod nebo tvorba nových nanotechnologií. Kdo ví, jaké světlo vnese do života virů další výzkum a jaké využití pro člověka z něj může plynout.