A viroloxía é unha rama da microbioloxía que estuda os virus, partículas submicroscópicas de material xenético (ADN ou ARN) contido nunha cápside proteica,Crawford, Dorothy (2011). Cann, Alan (2011). así como outras partículas similares a virus (viroides, virusoides). Esta rama da bioloxía céntrase no estudo dos seguintes aspectos dos virus: estrutura, clasificación e evolución, mecanismos de infección e explotación da célula hóspede con fins reprodutivos, interacción coa fisioloxía do organismo infectado e inmunidade, doenzas causadas, técnicas de illamento e cultivo, terapia xénica, e utilización en investigación e desenvolvemento. A viroloxía é considerada un subcampo da microbioloxía e a medicina.
A súa investigación inclúe:
A replicación viral Os patóxenos virais A inmunoloxía viral As vacinas virais Os métodos de diagnósticos de virus A quimioterapia antiviral As medidas de control dunha infección viral Os diferentes signos clínicos que manifestan a presenza dun virus A orixe dos elementos virais endóxenos
Historia da viroloxía
O termo virus apareceu en 1599. O seu significado orixinal é "veleno","Virus", Merriam-Webster, Inc, 2011. e tardou en adquirir o seu significada actual.
Séculos XVIII e XIX Os primeiros descubrimentos sobre os virus tiveron que ver coas súas vacinas, moito antes de coñecerse que era exactamente un virus. Unha das primeiras formas de vacinación contra a varíola desenvolveuse hai varios milenios na China. Consistía na aplicación de residuos de pacientes de varíola (tecidos ou fluídos) de doentes, co obxectivo de inmunizar a persoas sas. En 1717 Mary Wortley Montagu observou dita práctica en Istanbul, e intentou popularizala en Gran Bretaña, de maneira infrutuosa. Era unha práctica relativamente perigosa, xa que se inoculaban virus viables da varíola, aínda que atenuados. En 1796 Edward Jenner desenvolveu un método máis seguro, utilizando residuos de varíola de orixe bovina (varíola da vacas ou cowpox), conseguindo a inmunización exitosa da primeira persoa, o que permitiu a adopción xeneralizada de dita práctica. Posteriormente desenvolvéronse outras vacinas exitosas contra outras enfermidades virais, como a da rabia de Louis Pasteur, obtida en 1886. Porén, nesa época, a natureza dos virus era aínda descoñecida.
En 1892 Dmitri Ivanovsky demostrou que a enfermidade do mosaico do tabaco, era causada por un axente "invisible" altamente contaxioso, que podía pasar a través dun filtro de porcelana Chamberland que as bacterias non poden atravesar.Iwanowski, D. (1892). "Über die Mosaikkrankheit der Tabakspflanze". Iwanowski, D. (1903). "Über die Mosaikkrankheit der Tabakspflanze". En 1898 Martinus Beijerinck repetiu o traballo de Ivanovski. Adicionalmente, logrou a transferencia de dito "axente filtrable" dunha planta a outra. Os seus experimentos permitíronlle concluír que dito axente contaxioso podía replicarse no novo hospedador, o que significaba que non se trataba simplemente dunha toxina, e chamouno contagium vivum fluidum.Pennazio S (2007). A cuestión de se o axente era un "fluído vivente " ou unha partícula aínda non estaba resolta.
Século XX En 1903 propúxose por primeira vez que a transdución mediada por virus podería causar cancro. En 1908 Bang e Ellerman demostraron que un filtrado de orixe viral podía transmitir a leucemia aviar; observacións que foron ignoradas ata o momento en que a leucemia se considerou como un estado canceroso.Van Epps HL (2005). En 1911 Peyton Rous demostrou a transmisión da leucemia aviar, un tumor sólido, mediada por un virus, e grazas a isto foi considerado o "pai da viroloxía tumoral". O virus foi denominado virus do sarcoma de Rous, e clasificouse como un retrovirus. Desde entón, describíronse numerosos retrovirus canceríxenos.
A existencia de virus con capacidade de infectar bacterias (bacteriófagos) foi descrita por Frederick Twort en 1911, e por Félix d'Herelle en 1917. Debido a que as bacterias poden reproducirse doadamente en cultivo in vitro, este feito conduciu a un crecemento importante da viroloxía.
A causa da pandemia de gripe de 1918 non foi recoñecida ata finais de 1918, cando científicos franceses demostraron que un virus capaz de atravesar filtros clásicos de retención de certos microorganismos patóxenos podía transmitir a doenza en humanos e animais, cumprindo cos postulados de Koch (que deben cumprir as doenzas para ser consideradas infecciosas).The Medical and Scientific Conceptions of Influenza, Human Virology at Stanford
En 1926 demostrouse que a escarlatina era causada por unha bacteria que era o hóspede dun virus bacteriófago.
Aínda que os virus vexetais e os bacteriófagos poden cultivarse in vitro de xeito relativamente simple, os virus animais normalmente requiren un hóspede animal vivente, facendo moito máis complexo o estudo das súas características biolóxicas e infecciosas. En 1931 demostrouse que o virus da gripe podía multiplicarse en ovos de ave, un método que aínda se utiliza para a produción de certas vacinas. En 1937, Max Theiler obtivo un cultivo do virus da febre amarela en ovos aviares, e produciu unha vacina a partir dunha cepa atenuada do virus; esta vacina salvou millóns de vidas e aínda é utilizada actualmente.
Max Delbrück, especialista en bacteriófagos, describiu o seu ciclo de vida (1937) como segue: a partícula viral é ensamblada a partir das estruturas que a compoñen nunha soa etapa; finalmente, deixa a célula anfitrioa para infectar outras células. O experimento de Hershey e Chase en 1952 demostrou que só entra na célula bacteriana durante unha infección polo bacteriófago T2 o ADN e non as proteínas. A transdución de bacterias por bacteriófagos foi descrita o mesmo ano.
En 1949 John F. Enders, Thomas Weller e Frederick Robbins informaron da multiplicación do poliovirus nun cultivo de células embrionarias humanas, no que foi o primeiro exemplo significativo dun virus animal obtido fóra dun hóspede vivente ou de ovos de ave. Este traballo permitiu a Jonas Salk a produción dunha vacina contra a polio utilizando o virus desactivado. Esta vacina demostrou a súa efectividade en 1955.
O primeiro virus que foi cristalizado e cuxa estrutura foi dilucidada en detalle foi o virus do mosaico do tabaco (TMV), virus que fora estudado previamente por Ivanovski e Beijerink. En 1935, Wendell Stanley obtivo a súa cristalización por microscopia electrónica, demostrando á súa vez que o virus permanece activo mesmo despois da cristalización. Imaxes obtidas por difración de raios X do virus foron obtidas por Bernal e Fankuchen en 1941. Baseándose en ditas imaxes, Rosalind Franklin propuxo a estrutura completa do virus do mosaico do tabaco en 1955. O mesmo ano, Heinz Fraenkel-Conrat e Robley Williams demostraron que o ARN purificado do TMV e a proteína da cápside podían autoensamblarse nun virión funcional, o que suxería que este mecanismo de ensamblaxe é utilizado tamén dentro da célula hóspede, como Delbrück propuxera anteriormente.
En 1963, Baruch Blumberg descubriu o virus da hepatite B e desenvolveu unha vacina contra a hepatite B.
En 1965, Howard Temin describiu o primeiro retrovirus: un virus cuxo xenoma de ARN é transcrito a ADN complementario (ADNc), integrándose no xenoma do hóspede e expresando os seus compoñentes a partir do mesmo. A transcriptase inversa viral, a cal, xunto coa integrase viral, é unha característica distintiva dos retrovirus, foron descritas independentemente en 1970, por Howard Temin e David Baltimore. O primeiro retrovirus infeccioso para os humanos foi identificado por Robert Gallo en 1974. Posteriormente, determinouse que a primeira transcriptase inversa descrita non é específica dos retrovirus, xa que os retrotransposóns que codifican dito encima son abundantes nos xenomas de todos os eucariotas. Aproximadamente do 10 ao 40% do xenoma humano deriva de tales entidades.
En 1975 describiuse o funcionamento dos oncovirus. Ata ese momento críase que estes virus portaban certos xenes chamados oncoxenes, os cales, ao inserírense no xenoma do hóspede, podían causar un cancro. Michael Bichop e Harold Varmus demostraron que o oncoxene do virus do sarcoma de Rous non é específico de dito virus, senón que está presente no xenoma de animais sans de varias especies. O oncovirus pode cambiar o oncoxene benigno preexistente, converténdoo nun oncoxene canceríxeno.
En 1976 rexistrouse a primeira epidemia de Ébola, doenza producida por un virus altamente letal e doadamente transmisible.
En 1977, Frederick Sanger secuenciou por primeira vez o xenoma completo dun organismo, o bacteriófago PhiX174. O mesmo ano, Richard Roberts e Phillip Sharp mostraron en traballos independentes que os xenes do adenovirus conteñen intróns e, por tanto, deben utilizar un mecanismo de recombinación xenética (ou empalme de xenes). Máis tarde demostrouse que case todos os xenes dos organismos eucariotas posúen intróns.
En 1979, unha campaña mundial para a erradicación da varíola dirixida pola Organización Mundial da Saúde da ONU permitiu a súa completa erradicación.
En 1982, Stanley Prusiner descubriu os prións e mostrou que ditas entidades eran a causa da encefalopatía esponxiforme transmisible (EET) que afecta a cabras e ovellas.
Informouse dos primeiros casos de SIDA en 1981, e o VIH, o retrovirus responsable da enfermidade, identificárono en 1983 Luc Montagnier, Françoise Barré-Sinoussi e Robert Gallo.Montagnier L (2002). Gallo RC (2002). Gallo RC, Montagnier L (2002). A partir de entón, desenvolvéronse diferentes probas clínicas para detectar a presenza de anticorpos contra o VIH. Paralelamente, o importante esforzo de investigación dedicado ao VIH converteuno no virus mellor estudado. O Herpesvirus humano 8, causante do sarcoma de Kaposi, o cal se desenvolve a miúdo en enfermos de SIDA, foi identificado en 1994. Desenvolvéronse diferentes medicamentos antirretrovirais a finais dos anos 90, diminuíndo de maneira substancial a mortalidade debida ao SIDA nos países desenvolvidos.
En 1985, Harald zur Hausen demostrou que dúas cepas do virus do papiloma humano (HPV papilomavirus) eran a causa do cancro de colo uterino. Os virus denominados oncovirus, contribúen ao desenvolvemento de certas formas de cancro. Case todos os casos de cancro cervical foron causados polo HPV que se contaxia por transmisión sexual. Outro exemplo é a asociación entre a infección do virus da hepatite B ou C e o cancro de fígado.
O virus da hepatite C foi identificado utilizando técnicas moleculares de clonación en 1987, que serviron de base para a elaboración de probas de detección que reduciron de maneira importante a incidencia da transmisión da hepatite durante as transfusións sanguíneas.2000 Albert Lasker Award for Clinical Medical Research , The Lasker Foundation. Os traballos iniciais en terapia xénica utilizando vectores virais realizáronse ao inicio da década de 1980, cando se deseñaron retrovirus que podían inserir un xene de orixe distinta á do xenoma do hóspede. Ditos virus portadores do xene externo non posúen un xenoma viral completo, e son incapaces de reproducirse. En 1989 realizáronse os primeiros estudos utilizando o modelo murino, que foron seguidos por estudos realizados en humanos. Ditos estudos foron realizados en pacientes coa enfermidade xenética inmunodeficiencia combinada grave, aínda que o éxito dos ensaios clínicos foi limitado. Entre 1990 e 1995 a terapia xénica aplicouse a varias enfermidades, utilizando diferentes vectores virais, aínda que os obxectivos iniciais non foron completamente alcanzados. En 1999, ocorreu un accidente grave cando un paciente morreu durante un ensaio clínico de terapia xénica, debido a que desenvolveu unha resposta inmune grave despois de ter recibido un vector adenovirus. Informouse dun tratamento exitoso de terapia xénica en dous casos de inmunodeficiencia combinada grave asociada ao cromosoma X en 2000.
Século XXI