Wir neigen dazu, Viren nur im Hinblick auf ihre schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und das Leben zu betrachten. Die Grippepandemie von 1918 töteten rund 50 Millionen Menschen. Pocken 30 % der Betroffenen waren davon betroffen, und die Überlebenden waren oft vernarbt und erblindeten. In jüngerer Zeit sind wir nur allzu vertraut mit den gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen von COVID.
Viren können aber auch zum Nutzen der menschlichen Gesundheit, der Landwirtschaft und der Umwelt eingesetzt werden.
Viren sind vergleichsweise einfach Struktur, bestehend aus einem Stück genetischem Material (RNA oder DNA), das in einer Proteinhülle (dem Kapsid) eingeschlossen ist. Einige haben auch einen Außenumschlag.
Viren dringen in Ihre Zellen ein und nutzen Ihre Zellmaschinerie, um sich selbst zu kopieren. Hier sind sechs Möglichkeiten, wie wir dies für das Gesundheitswesen und die Schädlingsbekämpfung genutzt haben.
1. Um Gene zu korrigieren
Bei manchen Gentherapien werden zur Korrektur Viren eingesetzt fehlerhafte Gene. Gene sind DNA-Sequenzen, die für ein bestimmtes Protein kodieren, das für die Zellfunktion erforderlich ist.
Wenn wir virales genetisches Material aus dem Kapsid (Proteinhülle) entfernen, können wir den Raum nutzen, um eine „Fracht“ in Zellen zu transportieren. Diese modifizierten Viren heißen „virale Vektoren„.
Virale Vektoren können ein funktionsfähiges Gen liefern zu jemandem mit einer genetischen Störung, dessen eigenes Gen nicht richtig funktioniert.
Manche genetische Erkrankungen Zu den auf diese Weise behandelten Erkrankungen zählen Hämophilie, Sichelzellenanämie und Beta-Thalassämie.
2. Behandeln Sie Krebs
Virale Vektoren können zur Behandlung von Krebs eingesetzt werden.
Gesunde Menschen haben p53, ein Tumorsuppressorgen. Um Hälfte der Krebserkrankungen sind mit dem Verlust von p53 verbunden.
Der Ersatz des beschädigten p53-Gens durch einen viralen Vektor stoppt die Replikation der Krebszelle und fordert sie zum Selbstmord auf (Apoptose).
Virale Vektoren können auch zur Abgabe einer Infektion verwendet werden inaktives Medikament zu einem Tumor, wo es dann aktiviert wird, um die Tumorzelle abzutöten.
Diese gezielte Therapie reduziert die Nebenwirkungen, die sonst bei zytotoxischen (zelltötenden) Medikamenten auftreten.
Wir können auch verwenden onkolytisch (krebszellzerstörende) Viren zur Behandlung einiger Krebsarten.
Tumorzellen haben häufig ihre antivirale Abwehr verloren. Im Fall von Melanomein modifiziertes Herpes-simplex-Virus, kann sich schnell teilende Melanomzellen abtöten, während Nicht-Tumorzellen weitgehend in Ruhe gelassen werden.
3. Immunantworten erzeugen
Virale Vektoren können eine schützende Immunantwort auf ein bestimmtes virales Antigen erzeugen.
Eins Covid Impfung nutzt ein modifiziertes Schimpansen-Adenovirus (Adenoviren verursachen beim Menschen Erkältungen), um RNA, die für das SARS-CoV-2-Spike-Protein kodiert, in menschliche Zellen zu transportieren.
Die RNA wird dann verwendet, um Spike-Protein-Kopien zu erstellen, die unsere Immunzellen dazu anregen, sich zu replizieren und sich an das Spike-Protein zu „merken“.
So funktioniert die Gentherapie.
Wenn Sie dann tatsächlich SARS-CoV-2 ausgesetzt sind, kann Ihr Immunsystem sehr schnell viele Antikörper und virustötende Zellen produzieren, um die Infektion zu verhindern oder deren Schwere zu verringern.
4. Wirken als Impfstoffe
Viren können so verändert werden, dass sie selbst direkt als Impfstoffe fungieren In vielen Wegen.
Wir können ein Virus abschwächen (für einen abgeschwächten Virusimpfstoff), sodass es bei einem gesunden Wirt keine Infektion verursacht, sich aber dennoch vermehren kann, um die Immunantwort zu stimulieren. Der Windpocken-Impfstoff funktioniert so.
Der Salk-Impfstoff gegen Polio verwendet ein ganzes Virus, das inaktiviert wurde (sodass es keine Krankheiten verursachen kann).
Andere nutzen einen kleinen Teil des Virus, beispielsweise ein Kapsidprotein, um eine Immunantwort zu stimulieren (Untereinheitenimpfstoffe).
Ein mRNA-Impfstoff verpackt virale RNA für ein bestimmtes Protein, das eine Immunantwort stimuliert.
5. Bakterien abtöten
Viren können – in begrenzten Situationen in Australien– zur Behandlung antibiotikaresistenter bakterieller Infektionen eingesetzt werden.
Bakteriophagen sind Viren, die Bakterien abtöten. Jeder Phagentyp infiziert normalerweise eine bestimmte Bakterienart.
Im Gegensatz zu Antibiotika, die häufig neben den krankheitsverursachenden auch „gute“ Bakterien abtöten, bleibt bei der Phagentherapie Ihre normale Flora (nützliche Mikroben) intakt.
6. Bekämpfung von Pflanzen-, Pilz- oder Tierschädlingen
Viren können artspezifisch (nur eine Art infizieren) und sogar zellspezifisch (infizieren nur einen Zelltyp) sein.
Dies liegt daran, dass die Proteine, die Viren zum Anheften an Zellen verwenden, eine Form haben, an die sie binden eine bestimmte Art von Zellrezeptor oder Molekül, so wie ein bestimmter Schlüssel in ein Schloss passt.
Mit diesem Rezeptor/Molekül kann das Virus in die Zellen aller Spezies eindringen. Zum Beispiel, Tollwutvirus kann alle Säugetiere infizieren, weil wir den richtigen Rezeptor haben, und Säugetiere haben andere Eigenschaften, die eine Infektion ermöglichen, während dies bei anderen Nicht-Säugetierarten nicht der Fall ist.
Wenn der Rezeptor nur auf einem Zelltyp gefunden wird, infiziert das Virus diesen Zelltyp, der möglicherweise nur in einer oder einer begrenzten Anzahl von Arten vorkommt. Hepatitis B Virus infiziert erfolgreich Leberzellen vor allem bei Menschen und Schimpansen.
Wir können diese Eigenschaft der Spezifität zum Zielen nutzen invasive Pflanzenarten (Verringerung des Bedarfs an chemischen Herbiziden) und Schadinsekten (Verringerung des Bedarfs an chemischen Insektiziden). Baculovirenwerden beispielsweise zur Bekämpfung von Raupen eingesetzt.
Ähnlich, Bakteriophagen kann zur Bekämpfung von Bakterien eingesetzt werden Tomaten- und Weinrebenkrankheiten.
Andere Viren reduzieren Pflanzenschäden Pilzschädlinge.
Myxomavirus und Calicivirus Reduzierung der Kaninchenpopulationen und ihrer Umweltauswirkungen sowie Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktion.
So wie Menschen durch Impfungen geschützt werden können, können Pflanzen „ immunisiert „ gegen ein krankheitsverursachendes Virus, indem man einer milderen Version ausgesetzt wird.
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