Virus (biologie)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Virus
SARS-CoV-2 without background.png
SARS-CoV-2, een van de coronavirussen
Virusclassificatie
(Geen rang): Virus
Domeinen
Portaal  Portaalicoon  Biologie

Een virus is een submicroscopische ziekteverwekker die zich uitsluitend kan vermenigvuldigen in de levende cellen van een organisme. Virussen infecteren alle bekende levensvormen, van dieren en planten tot micro-organismen zoals bacteriën en archaea. Virussen komen voor in vrijwel elk ecosysteem op aarde en zijn zeer talrijk in de lucht, het water en de bodem. De wetenschap die virussen onderzoekt heet de virologie, een deelgebied van de microbiologie.

Wanneer een virus een cel infecteert, zal deze cel – de zogenaamde gastheercel – duizenden identieke kopieën van het oorspronkelijke virus gaan produceren. Een individueel virusdeeltje, of virion, bestaat uit: genetisch materiaal, een lang DNA- of RNA-molecuul dat codeert voor eiwitten; een eiwitmantel, de capside, die het genetisch materiaal omgeeft en beschermt; en in sommige gevallen, een buitenomhulsel van lipiden, de envelop. De meeste virussen zijn te klein om met een lichtmicroscoop te worden waargenomen; ze zijn ongeveer honderd keer zo klein als de meeste bacteriën.

De evolutionaire oorsprong van het virussen is onduidelijk. Virussen zijn vermoedelijk verschillende keren ontstaan uit ‘ontsnapte’ stukken DNA of RNA van levende organismen. Over de vraag of virussen zelf levend zijn, bestaat eveneens geen consensus. Hoewel ze genetisch materiaal bezitten, zich voortplanten en evolueren, hebben ze geen eigen stofwisseling en zijn ze volledig afhankelijk van andere organismen. Virussen zijn om deze reden wel omschreven als "organismen aan de rand van het leven" en als zelfreplicatoren.[1][2]

Gewervelde dieren beschikken over een complex afweermechanisme tegen virussen. Sommige virussen, waaronder HIV en HPV veroorzaken, kunnen aan het immuunsysteem ontsnappen en veroorzaken dan een chronische infectieziekte. Ter voorkoming van een virale infectie zijn verschillende vaccins ontwikkeld. Door succesvolle vaccinatiestrategieën zijn enkele virale infectieziekten inmiddels uitgeroeid.

Microbiologie[bewerken | brontekst bewerken]

Structuur[bewerken | brontekst bewerken]

Hexon.svg
De capside (eiwitmantel) van een virus bestaat uit meerdere identieke subunits die in een symmtrische conformatie zijn samengevoegd.
Icosahedral Adenoviruses.jpg
Structuur van een icosaëdrisch adenovirus. TEM-opname met een figuurtje om de vorm aan te geven.
Varicella (Chickenpox) Virus PHIL 1878 lores.jpg
Structuur van een waterpokkenvirus. Deze is omgeven door een envelop.
Bacteriophage.jpg
Bacteriofagen zijn complexe virussen. Ze hebben een icosaëdrische kop, een helix en pootjes om zich vast te zetten.

De meeste virussen zijn ongeveer honderd keer zo klein als een bacteriële cel. De diameter ligt gewoonlijk tussen de 20 en 300 nanometer. De uitwendige structuur (morfologie) is uiteenlopend. De meeste virussen zijn niet met een lichtmicroscoop waar te nemen: onderzoekers maken gebruik van elektronenmicroscopen om hun structuur te ontrafelen.[3] Om het contrast tussen virusdeeltjes en de achtergrond te vergroten, worden elektronendichte "kleuringen" gebruikt. Dit zijn oplossingen van zware metalen, zoals wolfraam, die de elektronen verstrooien. De verstrooide elektronen worden opgevangen door een detector, zodat het virusdeeltje digitaal wordt afgetekend.[4]

Het complete virusdeeltje, zoals ze buiten de gastheercel voorkomt, noemt men het virion en bestaat uit een nucleïnezuur omgeven door een beschermende eiwitmantel, de capside. De capside is opgebouwd uit meerdere identieke subunits (capsomeren).[3] Sommige virussen hebben hieromheen een envelop van lipiden. De eiwitmantel wordt gecodeerd door het virale genoom en de vorm ervan is bepalend voor het morfologisch onderscheid tussen virussoorten.[5] Bij de meeste virussen voegen de subunits zich vanzelf samen tot een capside. Complexe virussen maken hiervoor speciale hulpeiwitten aan. De capside is relatief stevig en kan mechanisch worden onderzocht door middel van atoomkrachtmicroscopie.[6] Er wordt globaal onderscheidt gemaakt tussen vier morfologieën:

Helixvormig
Deze virussen zijn samengesteld uit één type capsomeer dat rond een centrale as is gewonden tot een lange, spiraalvormige structuur. Het genetische materiaal (meestal enkelstrengs RNA), wordt binnen de eiwithelix gestabiliseerd door interacties tussen het negatief geladen nucleïnezuur en positief geladen eiwitten. De lengte van de capside verhoudt zich met de lengte van het nucleïnezuur; de breedte is afhankelijk van de grootte en rangschikking van capsomeren. Het tabaksmozaïekvirus is een voorbeeld van een helixvirus.[3]
Icosaëdrisch
De meeste virussen die dieren infecteren hebben de vorm van een icosaëder (twintigvlak). Een regelmatige icosaëder is de optimale manier om een gesloten mantel te vormen uit identieke capsomeren. Het minimaal vereiste aantal capsomeren is twaalf, elk samengesteld uit vijf identieke subunits. Veel virussen, zoals het rotavirus, hebben meer dan twaalf capsomeren en lijken daardoor bijna bolvormig.[3]
Omgeven door een envelop
Sommige virussoorten zijn omgeven door een buitenomhulsel (envelop), bestaande uit een dubbellaag van lipiden. Deze envelop maakt het virus niet zelf aan, maar is afgeleid van het celmembraan van de gastheer. Bekende voorbeelden van virussen met een envelop zijn influenzavirussen, hiv en coronavirussen.[7] Dergelijke virussen zijn voor hun infectiviteit afhankelijk van hun envelop: wanneer deze wordt vernietigt (bijvoorbeeld door zeep) wordt het virion inactief.[3]
Complex
Deze virussen hebben een capside die uit zowel een helix als icosaëder bestaat, en vaak nog extra structuren bezit zoals eiwitstaarten of een complexe buitenwand. Vooral bacteriofagen vertonen dergelijke complexe structuren: deze virussen hebben een icosaëdrische kop die in verbinding staat met een helixvormige staart, een zeshoekige basis en enkele uitstekende eiwitfilamenten (pootjes). Hun 'lichaam' werkt als een soort moleculaire injectiespuit. De faag hecht zich met zijn pootjes aan de bacteriële gastheer vast en injecteert vervolgens zijn virale genoom naar binnen.[8]

Virussen die afwijken van deze gangbare morfologieën zijn onder meer het pokkenvirus en het mimivirus. Het pokkenvirus bevat een schijfvormige structuur, de nucleoïde, waarin het genetisch materiaal is opgeslagen. Hieromheen bevindt zich een inwendig membraan. Het pokkenvirus is pleomorf en kan zowel ovale als rechthoekige vormen aannemen.[9] Het mimivirus is een reuzenvirus; de capside is meer dan 400 nm breed en heeft een draderig oppervlak. Reuzenvirussen zijn zo groot, dat sommige soorten in eerste instantie werden aangezien als bacteriën. Het mimivirus heeft een opmerkelijk groot genoom, waarin genen voorkomen die zelfs voor een rudimentaire stofwisseling coderen.[10] Ten slotte zijn er nog virussen die archaea infecteren. Ook veel van deze virussen vertonen een ongewone structuur.[11]

Genoom[bewerken | brontekst bewerken]

Genoomstructuur van virussen
Eigenschap Parameters
Nucleïnezuur
  • DNA
  • RNA
  • Zowel DNA als RNA[a]
Vorm
  • Lineair
  • Circulair
  • Gesegmenteerd
Streng-configuratie
  • Enkelstrengs (ss)
  • Dubbelstrengs (ds)
  • Dubbelstrengs met enkelstrengse elementen
Sense
  • Positief (+)
  • Negatief (−)
  • Ambisense (+/−)

Het genetisch materiaal (genoom) van virussen is uitermate divers en variabel. Virussen vertonen een grotere diversiteit in genoomstructuur dan alle planten, dieren, archaea of bacteriën bijeen. De kleinste virussen hebben maar drie genen, de grootste hebben er honderden of duizenden. Er zijn miljoenen verschillende soorten virussen bekend, maar slechts 7.000 soorten zijn in detail beschreven.[12] In 2020 telde de database van het NCBI meer dan 190.000 complete genoomsequenties. Dit aantal staat uiteraard niet vast en door de hoge variabiliteit is vermoedelijk een veelvoud hiervan nog niet bekend.[13][14]

Alle levende wezens op aarde hebben een genoom dat opgebouwd is uit dubbelstrengs DNA. Virussen onttrekken zich aan deze wetmatigheid: hun genomen bestaan ofwel uit DNA of uit RNA, en zijn vervolgens ofwel dubbelstrengs ofwel enkelstrengs.[15] Deze extreme genetische flexibiliteit is voor virologen een centraal onderzoeksthema. Virussen die klinisch relevant zijn voor de mens hebben meestal kleine genomen en bestaan uit dubbelstrengs DNA of enkelstrengs RNA. Van vrijwel al deze virussen is het genoom geheel ontcijferd.

Een viraal genoom kan lineair of circulair zijn. Lineaire genomen hebben twee uiteinden, net zoals bij de chromosomen van de mens. Een circulair genoom is een gesloten ring en heeft een grotere stabiliteit. Bij sommige virussen is het genoom opgedeeld in een aantal losse stukken die onafhankelijk functioneren. Dergelijke genomen wordt gesegmenteerd genoemd. Bij RNA-virussen codeert elk segment vaak voor één eiwit. Soms komen de segmenten in verschillende virions voor.[16]

Enkelstrengse virale genomen kunnen ofwel sense (positief) of antisense (negatief) zijn, afhankelijk van hun nucleotidesequentie. In het geval van de sense-configuratie is de nucleotidevolgorde exact hetzelfde als in het virale mRNA dat eruit gevormd wordt na transcriptie. Een genoom in de antisense-configuratie is daarentegen complementair ten opzichte van hun mRNA.[15]

Genetische mutatie[bewerken | brontekst bewerken]

Virussen hebben een sterk muterend karakter. De genetische code van een virus is in vergelijking met andere organismen relatief instabiel en ondergaat voortdurend veranderingen: mutaties. Veranderingen in het genetisch materiaal van een virus kunnen leiden tot veranderingen in de functie van virale eiwitten. Hierdoor ontstaan er nieuwe virale serotypen of virussen met een sterkere virulentie of infectiviteit.

Er zijn twee mechanismen te onderscheiden waarbij de genetica van virussen verandert:

  • Het best bestudeerde mechanisme is antigene drift. Dit is het proces waarbij kleine mutaties (puntmutaties) optreden en na verloop van tijd accumuleren. Hoewel deze mutaties individueel gezien geen invloed hebben op de eigenschappen van het virus, leveren ze het virus gezamenlijk een subtiel evolutionair voordeel op. Antigene drift kan ervoor zorgen dat virussen resistentie ontwikkelen tegen een antiviraal middel of ontsnappen aan het immuunsysteem.[17][18]
  • Soms komt het voor dat twee stukken genetisch materiaal, afkomstig van twee verschillende virussen, door middel van recombinatie of reassortment vermengd raken tot een nieuw genoom. Doordat er sprake is van een totaal nieuwe combinatie van genetisch materiaal, ontstaat er een nieuw subtype virus. Dit proces noemt men antigene shift. De jaarlijkse terugkeer van een nieuw griepvirus is hieraan toe te schrijven. In bijzondere gevallen kan een pandemie ontspringen aan een antigene shift.[19] Ook bij gesegmenteerde virussen is dit mogelijk. De genoomsegmenten van deze virussen kunnen zodanig recombineren dat er 'nakomelingen' ontstaan met nieuwe unieke kenmerken. Recombinatie komt voor in zowel RNA- als DNA-virussen.[18]

Replicatiecyclus[bewerken | brontekst bewerken]

Een virusdeeltje kan zich niet zelfstandig voortplanten. Om zich te vermenigvuldigen (repliceren), is het virus genoodzaakt om gebruik te maken van de stofwisseling en machinerie van een levende gastheercel. Nadat het viraal DNA of RNA de gastheercel binnenkomen is, wordt deze cel geprogrammeerd om duizenden kopieën van het oorspronkelijke virus aan te maken. Deze kunnen vervolgens de cel verlaten – meestal doordat de cel, boordevol gevuld met virions, openbarst – om een nieuwe cel te infecteren.[15]

De replicatiecyclus kent vijf belangrijke stappen:

Replicatiecyclus van een eukaryotisch virus. Nadat het virus is vastgehecht, wordt het genetisch materiaal naar binnen gebracht, hier tot eiwitten vertaald, en ten slotte verpakt tot nieuwe virusdeeltjes.
  1. Aanhechting. Het virion hecht zich vast aan het oppervlak van een geschikte gastheercel. Eiwitten die zich op de capside bevinden gaan interacties aan met eiwitten op de gastheercel. Alleen bij een sterke interactie vindt vasthechting plaats. Deze stap wordt ook wel adsorptie genoemd.[20]
  2. Penetratie. Het genetisch materiaal of het hele virion wordt naar binnen geleid. Bij dierlijke cellen zal het hele virion middel van endocytose of membraanfusie de gastheercel binnengaan. Bij cellen met een celwand (planten en bacteriën), wordt het genoom vaak geïnjecteerd, terwijl de capside buiten blijft.[21]
  3. Synthese. Het vrijgekomen genetisch materiaal wordt in de cel gekopieerd (replicatie) en door ribosomen vertaald tot virale eiwitten (translatie). Dit zijn zowel structuureiwitten (bijvoorbeeld capside-eiwitten) als enzymen die het virus nodig heeft voor zijn replicatie.
  4. Assemblage. Het gekopieerde genetisch materiaal wordt met nieuwe capside-eiwitten verpakt tot nieuwe virions. Dit assemblageproces verloopt spontaan.[b]
  5. Vrijlating. De virions verlaten de cel door middel van knopvorming (in het geval van envelop-omgeven virussen) of lyse, waarbij de cel uiteenvalt en duizenden virions vrijkomen.

Gastheerbereik[bewerken | brontekst bewerken]

Bij alle bekende levensvormen zijn virussen bekend. Alle eukaryoten, zoals planten, dieren en schimmels, maar ook eencellige protisten (bijvoorbeeld amoeben) zijn gastheren voor virussen. Prokaryoten, dus bacteriën en archaea, kunnen eveneens door virussen geïnfecteerd worden. Virussen zijn meestal gespecialiseerd op een beperkt aantal gastheren. Interacties tussen de capside van het virus en receptoren op de cel zorgen ervoor dat het virus zich alleen aan een specifieke gastheercel kan hechten. Vermoedelijk zijn deze receptoren evolutionaire overblijfselen die oorspronkelijk van pas kwamen voor de gastheercel, maar later door virussen werden aangegrepen om binnen te komen.[22]

Sommige virussen hebben een breed gastheerbereik. Het westnijlvirus is bijvoorbeeld in staat om muggen, vogels, paarden en mensen te infecteren. Andere virussen hebben zo'n smal gastheerbereik dat ze maar één specifieke soort kunnen infecteren. Zo is het mazelenvirus geheel op de menselijke soort gespecialiseerd. Een virale infectie is vaak beperkt tot een bepaald weefseltype. Het verkoudheidsvirus slaat bijvoorbeeld alleen toe in de epitheelcellen van de luchtwegen, en het hiv bindt alleen aan receptoren die voorkomen op bepaalde immuuncellen.[22]

Ontstaan en evolutie van virussen[bewerken | brontekst bewerken]

Virussen zijn, van generatie op generatie, onderhevig aan genetische verandering en ondergaan evolutie.

Virussen worden overal aangetroffen waar zich leven bevindt en bestaan waarschijnlijk al sinds de eerste cellen zich ontwikkelden.[bron?] De precieze herkomst van virussen is onduidelijk. Dat komt onder andere doordat virussen geen fossiele resten achterlaten. Daarom worden moleculaire technieken toegepast om uit te vinden hoe virussen zijn ontstaan. Viraal genetisch materiaal integreert zich van tijd tot tijd in de kiembanen van de gastheer-organismes, van waaruit zij kunnen worden overgedragen aan het nageslacht. Die overdracht kan vele generaties doorgaan. Dit verschijnsel levert informatie voor paleovirologen, waarmee zij een virus reconstrueren dat vele miljoenen jaren geleden moet hebben bestaan.

Er bestaan verschillende hypotheses voor het ontstaan van virussen. De belangrijkste[bron?] zijn:

  • Verlies van celfunctionaliteit door parasitisme:
De voorlopers van de huidige virussen waren wellicht ooit kleine cellen die op grotere cellen parasiteerden. Na verloop van tijd verloren zij de genen die niet essentieel waren voor hun parasitisme. Deze hypothese wordt ondersteund door het bestaan van de bacteriën rickettsia en chlamydia, die zich - net zoals virussen - alleen kunnen vermenigvuldigen via gastheercellen. Deze bacteriën hebben waarschijnlijk de genen verloren die hen in staat stelden zich zelfstandig voort te planten. Daardoor zijn ze afhankelijk geworden van parasitisme. Hetzelfde zou met de voorlopers van virussen gebeurd zijn.
  • Herkomst uit DNA van grotere organismes
Sommige virussen zijn wellicht ontstaan uit stukjes DNA of RNA die "ontsnapten" uit de genen van grotere organismes, bijvoorbeeld via plasmides, een streng DNA buiten het chromosaal DNA, of via springende genen, een stukje DNA op een chromosoom, dat in het genoom van plaats kan verwisselen.
  • Gelijktijdige evolutie met de eerste cellen
Volgens deze theorie evolueerden virussen uit complexe eiwitten en nucleïnezuren, tegelijkertijd met het ontstaan van de eerste cellen. De eerste virussen zouden van het begin al afhankelijk zijn geweest van cellulair leven. Een aanwijzing voor deze hypothese is het bestaan van viroïden. Dit zijn moleculen van RNA die niet beschikken over een eiwitmantel zoals een virus. Viroïden kunnen echter wel planten infecteren.
Een andere aanwijzing voor deze hypothese is het bestaan van virussen die afhankelijk zijn van de aanwezigheid van andere virussoorten in de gastheercel. Dit worden satellietvirussen genoemd – Een voorbeeld hiervan is het hepatitis D-virus dat afhankelijk is van het hepatitis B-virus voor het maken van een eiwitmantel. Satellietvirussen vormen wellicht evolutionaire tussenproducten of overgangsvormen van viroïden naar virussen.

In het verleden waren er problemen met al deze hypotheses: de regressieve hypothese verklaarde niet waarom zelfs de kleinste cellulaire parasieten op geen enkele manier op de huidige virussen lijken. De ontsnappingshypothese kon de complexe capsides en andere structuren van virussen niet verklaren. Daarnaast hield de eerste-virus-hypothese geen rekening met het feit dat virussen van gastheercellen afhankelijk zijn. Virussen worden nu erkend als aloud en vernomen wordt dat hun oorsprong ver voor de scheiding van het leven in de drie domeinen ligt. Deze ontdekking heeft er toe geleid dat hedendaagse virologen de drie klassieke hypothesen overdenken en opnieuw evalueren.

Het bewijs voor een voorouderlijke wereld van RNA-cellen en computeranalyses van viraal- en gastheer-DNA-sequenties leveren een beter begrip op van de evolutionaire relaties tussen verschillende soorten virussen en kunnen helpen de voorouders te bepalen van de hedendaagse virussen. Zulke analyses hebben nog niet kunnen aantonen welke hypothese precies correct is. Het is onwaarschijnlijk dat alle bekende virussen een gemeenschappelijke voorouder hebben.

Anno 2020 heeft nog geen van deze hypotheses geleid tot een sluitende theorie voor het ontstaan van virussen, en vindt er continu wetenschappelijk onderzoek plaats om de vragen te beantwoorden over de herkomst van virussen en of zij al dan niet levend zijn.

Bestrijding van een virusinfectie[bewerken | brontekst bewerken]

Een virusinfectie verloopt volgens een ander mechanisme dan een bacteriële of een schimmelinfectie, en kan niet met antibiotica worden bestreden. Er zijn stoffen die specifiek de werking van sommige typen virussen verstoren, en die als geneesmiddel kunnen worden ingezet. Deze zogeheten antivirale middelen werken doordat zij het koppelen van virussen aan de gastheercel bemoeilijken, of doordat ze de werking van de virale enzymen in de gastheercel onderbreken.

Virussen: levend of niet?[bewerken | brontekst bewerken]

Viroloog Ron Fouchier over de wereld van virussen.

Er is geen sluitende definitie van leven. Hierdoor is er geen eenduidig antwoord op de vraag of virussen leven.

Een organisme met de volgende zeven eigenschappen wordt beschouwd als levend, namelijk: homeostase, organisatie, metabolisme, groei, aanpassingen, prikkelbaarheid (reacties op de omgeving) en voortplanting. Virussen voldoen niet aan alle criteria.[23]

Argumenten dat een virus niet leeft:

  1. Virussen zijn buiten een gastheercel inactief. Gedurende deze tijd buiten een gastheercel wordt er geen biologische activiteit waargenomen.[24]
  2. Virussen zijn afhankelijk van de stofwisseling van de gastheercel.
  3. Virussen hebben een levende cel nodig om zich te vermenigvuldigen en actief te blijven.
  4. Virussen zijn niet-cellulair.
  5. Virussen hebben geen stofwisseling.

Argumenten dat een virus wel leeft:

  1. Een virus doet aan endocytose.[bron?]
  2. Wanneer virussen de gastheercel binnenkomen, wordt het viraal nucleïnezuur actief. Het virus is echter afhankelijk van de stofwisseling van de cel.
  3. Vanuit medisch standpunt worden virussen als levend gezien omdat zij pathogeen kunnen zijn en infectie en ziekte bij de mens veroorzaken.[bron?]
  4. Veel levende organismen hebben andere organismen nodig om actief te blijven, waaronder bacteriën die in cellen leven. Ook een virus heeft een cel nodig om actief te blijven.[25]
  5. Het mimivirus heeft een soort stofwisseling.
  6. Virussen zijn onderhevig aan evolutie.

Classificatie[bewerken | brontekst bewerken]

ICTV classificatie[bewerken | brontekst bewerken]

De algemene taxonomische structuur
naam uitgang aantal in 2013
-virales
-viridae
-virinae
-virus
-virus
7
103
22
455
2828

De International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV)[26] ontwikkelde het huidige classificatiesysteem en schreef richtlijnen die een groter belang stelden aan bepaalde viruseigenschappen met een daaraan gekoppelde indeling in families. Een uniforme taxonomie werd vastgelegd. Het 7e ICTV rapport formaliseerde voor het eerst een concept waarin de virussoort de laagste taxonomische rang werd in de hiërarchische indeling van virale taxa.[27] Op dit moment is echter slechts een klein deel van de totale diversiteit aan virussen bestudeerd. Bij analyses van monsters van mensen is ongeveer 20% van de virussen nog niet eerder gezien en van de monster uit het milieu, zoals uit zeewater en sedimenten uit de oceaan, is de grote meerderheid van sequenties volledig nieuw.[28]

In 2018 onderscheidde het ICTV: 14 ordes, 143 families, 64 onderfamilies, 846 geslachten 4.958 soorten virussen.

Baltimoreclassificatie[bewerken | brontekst bewerken]

David Baltimore (bioloog en Nobelprijswinnaar) ontwierp het classificatiesysteem van Baltimore.[29] Het ICTV classificatiesysteem maakt in de huidige virusclassificatie gebruikt van het Baltimore classificatiesysteem.[30][31][32]

De Baltimoreclassificatie van virussen is gebaseerd op het mechanisme van mRNA-productie. Virussen moeten mRNA's kunnen genereren uit hun genoom om eiwitten te kunnen produceren en zichzelf te kunnen repliceren, maar hiervoor bestaan verschillende mechanismen. Virale genomen kunnen enkelstrengs (ss) of dubbelstrengs (ds) zijn, RNA of DNA en kunnen wel of niet reverse-transcriptase (RT) bevatten. Bovendien kunnen ssRNA-virussen direct of indirect infectieus zijn.

De Baltimoreclassificatie plaatst virussen in zeven groepen:

Klasse Virusgroep Omschrijving
I dsDNA-virussen Dubbelstrengs DNA, cytoplasmatisch gerepliceerd. (bijv. Adenovirussen, Herpesvirussen en Poxviridae)
II ssDNA-virussen Enkelstrengs DNA, waarvan na infectie de complementaire streng gesynthetiseerd wordt. Er is maar 1 familie binnen deze klasse: de parvoviridae. (bijv.Parvovirose)
III dsRNA-virussen Dubbelstrengs RNA (bijv. Reovirus)
IV (+)ssRNA-virussen Positief enkelstrengs RNA, direct infectieus (bijv. Picornavirus en Togaviridae)
V (-)ssRNA-virussen Negatief enkelstrengs RNA, niet direct infectieus (bijv. Orthomyxovirus en Rhabdoviridae)
VI ssRNA-RT-virussen Retrovirussen, die vanuit een positief enkelstrengig RNA na infectie door middel van reverse transcriptase dubbelstrengig DNA kunnen vormen (bijv. het humaan immunodeficiëntievirus (hiv)
VII ssDNA-RT-virussen Enkelstrengs DNA met een RNA tussenvorm. (bijv. Hepadnaviridae)

Als een voorbeeld van virale classificatie het waterpokkenvirus, varicellazostervirus (VZV), behoort tot de orde Herpesvirales, de familie Herpesviridae, de onderfamilie Alphaherpesvirinae en het geslacht Varicellovirus. VZV valt in groep I van de Baltimore-indeling omdat het een dsDNA virus is dat geen gebruik maakt van reverse transcriptase.

Indeling van virussen naar gastheren[bewerken | brontekst bewerken]

  • bacteriofagen: meestal dubbelstrengs DNA, maar er is enorm veel variatie. Er komen twee contrasterende levenscycli voor: de virulente levenscyclus en de temperate of gematigde levenscyclus. Dit is ook de grootste groep van virussen.
  • Plantenvirussen
  • Dierlijke virussen: hebben meestal een enveloppe van fosfolipiden en glycoproteïnen. De meest complexe virussen zitten in deze groep, zoals het Humaan ImmunodeficiëntieVirus (hiv)

Geschiedenis van het onderzoek naar virussen[bewerken | brontekst bewerken]

Beginselen[bewerken | brontekst bewerken]

Louis Pasteur was bioloog en ontwikkelde vaccinatie tegen hondsdolheid. Het lukte hem echter niet de veroorzaker van deze ernstige ziekte te vinden. Pasteur speculeerde daarom over een pathogeen dat hondsdolheid veroorzaakte, maar dat te klein zou zijn om door een microscoop waargenomen te kunnen worden. In 1884 bedacht de Franse microbioloog Charles Chamberland het Chamberlandfilter dat over zulke kleine poriën beschikte dat bacteriën daar niet doorheen konden en uit de oplossing konden worden gefilterd. Kleinere deeltjes konden het filter nog wel passeren, zodat het onzichtbare pathogeen over zou blijven.

In 1892 gebruikte de Russische bioloog Dmitri Ivanovsky dit filter om iets te bestuderen wat later het tabaksmozaïekvirus bleek te zijn. Daarvoor vermaalde hij bladextracten van geïnfecteerde tabaksplanten. De restanten bleven besmettelijk zelfs na de filtratie door het filter. Ivanovsky suggereerde dat de besmetting werd veroorzaakt door een gif dat aangemaakt zou zijn door de bacteriën, maar deed hier geen verder onderzoek naar.

In 1898 herhaalde de Nederlandse microbioloog Martinus Beijerinck de experimenten en kwam tot de veronderstelling dat er in de gefiltreerde oplossing een nieuw soort pathogeen zou moeten zitten. Hij nam waar dat de pathogeen zich enkel vermenigvuldigde in cellen die zichzelf bezig waren te delen, maar omdat zijn experimenten niet konden aantonen dat het veroorzaakt werd door een vaste materie, noemde hij het pathogeen een contagium vivum fluidum en deed hij een her-introductie van het woord virus. Beijerinck bleef in de veronderstelling dat virussen vloeibaar waren, een theorie die later werd ontkracht door Wendell Stanley, die liet zien dat ze uit deeltjes bestonden.

20ste eeuw en moderne ontdekkingen[bewerken | brontekst bewerken]

Martinus Willem Beijerinck in zijn laboratorium in 1921

Aan het begin van de 20e eeuw ontdekte de Engelse bacterioloog Frederick Twort een groep virussen die in staat waren bacteriën te infecteren, de bacteriofagen. De Frans-Canadese microbioloog Félix d'Herelle beschreef dat wanneer virussen samen met bacteriën op een petrischaaltje met agar werden geplaatst, plekken ontstonden met dode bacteriën. Bacteriofagen werden aangekondigd als de potentiële behandeling voor ziekten zoals tyfeuze koorts en cholera, maar hun ontdekking raakte in de vergetelheid na de ontdekking van penicilline. Door de toenemende mate van resistentie tegen antibiotica is er een hernieuwde interesse ontstaan in het therapeutisch gebruik van bacteriofagen.

Aan het eind van de 19e eeuw werden virussen gedefinieerd aan de hand van hun infectiviteit, hun doordringbaarheid door filters, en hun benodigde gastheer. In 1906 bedacht Ross Granville Harrison een methode om kunstmatig weefsel te laten groeien in de lymfe. En in 1913 gebruikten E. Steinhardt, C. Israeli en R.A. Lambert deze methode om het virus vaccinia in fragmenten van het hoornvlies van cavia's te laten groeien. In 1928 maakten H.B. Maitland en M.C. Maitland meer vacciniavirus door middel van suspensies van vermalen nieren van kippen. Van hun methode werd niet veelvuldig gebruik gemaakt totdat in de jaren 50 van de twintigste eeuw het poliovirus op grote schaal werd gemaakt ter productie van vaccins.

Een andere doorbraak vond plaats in 1931 toen de Amerikaanse pathologen Ernest William Goodpasture en Alice Miles Woodruff influenza en een aantal andere virussen kweekten in bevruchte kippeneieren. In 1949 kweekten John Franklin Enders, Thomas Weller en Frederick Robbins het poliovirus in opgekweekte menselijke embryocellen; dit was de eerste keer dat een virus werd gekweekt zonder gebruik van dierlijk materiaal. Dit werk leidde ertoe dat Jonas Salk in staat was een effectief vaccin tegen polio te ontwikkelen.

De eerste afbeeldingen van virussen verschenen toen in 1931 elektronenmicroscopie werd uitgevonden door de Duitse ingenieurs Ernst Ruska en Max Knoll. In 1935 bestudeerde de Amerikaanse biochemicus en viroloog Wendell Meredith Stanley het tabaksmozaïekvirus en ontdekte dat dit voornamelijk bestond uit proteïnen (eiwitten).

Niet lang hierna werd er onderscheid gemaakt tussen onderdelen die bestonden uit proteïnen- en RNA-onderdelen. Het tabaksmozaïekvirus was het eerste virus dat werd gekristalliseerd waardoor de structuur van dit virus beter onderzocht kon worden. De eerste röntgenkristallografie van gekristalliseerde virussen werden gemaakt in 1941 door Bernal en Fankuchen. Op basis van deze opnames ontdekte Rosalind Franklin in 1955 de volledige structuur van virussen. In datzelfde jaar lieten Heinz Fraenkel-Conrat en Robley Williams zien dat het RNA en de eiwitmantel van een gezuiverd tabaksmozaïekvirus zichzelf in elkaar kunnen zetten om zo een functioneel virus te vormen. Dit doet suggereren dat dit simpele mechanisme waarschijnlijk de manier is waarop virussen worden gemaakt in hun gastheercellen.

De tweede helft van de 20e eeuw werden er vele nieuwe virussen ontdekt. Het merendeel van de meer dan 2.000 bekende dieren-, planten- en bacterie-virussen werd ontdekt in dit tijdsbestek. In 1957 werd het equine arterivirus en de veroorzaker van boviene virale diarree, een pestivirus, ontdekt. In 1963 werd het hepatitis B-virus ontdekt door Baruch Blumberg, in 1965 beschreef Howard Martin Temin het eerste retrovirus. Het enzym reverse-transcriptase, dat retrovirussen gebruiken om DNA-kopieën te maken van hun RNA, werd voor het eerst beschreven in 1970 door Howard Martin Temin en David Baltimore onafhankelijk van elkaar. In 1983 isoleerde het team van Luc Montagnier aan het Pasteur-instituut in Frankrijk voor het eerst het retrovirus dat nu bekend staat als hiv. In 1989 ontdekte het team van Michael Houghton van Chiron Corporation het hepatitis C-virus.

Zie ook[bewerken | brontekst bewerken]

Zie de categorie Viruses van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.