VI-RÚT HỌC: LỊCH SỬ, NHỮNG GÌ NÓ NGHIÊN CỨU, CÁC LOẠI VI-RÚT, VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Các virus là một nhánh của sinh học nghiên cứu về nguồn gốc, sự tiến hóa, phân loại, bệnh học và các ứng dụng y sinh học và công nghệ sinh học của virus. Vi rút là những hạt nhỏ, 0,01–1 µm, có thông tin di truyền chỉ để sao chép riêng.

Các gen của vi rút được giải mã bởi bộ máy phân tử của tế bào bị nhiễm để nhân lên. Vì vậy, vi rút là ký sinh nội bào bắt buộc phụ thuộc vào các chức năng trao đổi chất của tế bào sống.

Nguồn: Tín dụng hình ảnh: Cynthia Goldsmith Nhà cung cấp nội dung: CDC / Tiến sĩ Erskine. L. Palmer; Tiến sĩ ML Martin

Vật chất di truyền phong phú nhất trên hành tinh tương ứng với vật liệu di truyền của virus. Chúng lây nhiễm vi rút khác và tất cả các sinh vật sống. Hệ thống miễn dịch không phải lúc nào cũng bảo vệ thành công trước vi rút: một số căn bệnh tàn khốc nhất đối với con người và động vật là do vi rút gây ra.

Các bệnh do vi-rút ở người bao gồm sốt vàng da, bại liệt, cúm, AIDS, đậu mùa và sởi. Virus có liên quan đến khoảng 20% ​​các bệnh ung thư ở người. Hàng năm, các bệnh nhiễm trùng đường hô hấp và đường ruột do virus giết chết hàng triệu trẻ em ở các nước đang phát triển.

Một số loại vi rút rất hữu ích để gõ vi khuẩn, làm nguồn enzym, để kiểm soát dịch hại, làm chất kháng khuẩn, chống ung thư và làm vectơ gen.

Lịch sử

Vào cuối thế kỷ 19, Martinus Beijerinck và Dmitri Ivanovski đã xác định một cách độc lập rằng dịch lọc không có vi khuẩn từ cây thuốc lá bị bệnh có chứa một tác nhân có khả năng lây nhiễm cho cây khỏe mạnh. Beijerinck gọi tác nhân này là contagium vivum liquidum.

Bây giờ chúng ta biết rằng dịch lọc Beijerinck và Ivanovski có chứa virus khảm thuốc lá. Cũng trong thế kỷ 19, Friedrich Loeffler và Paul Frosch kết luận rằng bệnh LMLM ở gia súc là do tác nhân không phải là vi khuẩn.

Trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 20, Vilhelm Ellerman và Olaf Bang đã chứng minh sự lây truyền bệnh bạch cầu ở gà bằng cách sử dụng dịch lọc không có tế bào. Những thí nghiệm này cho phép kết luận rằng có những loại vi rút động vật có thể gây ung thư.

Vào thập kỷ thứ hai của thế kỷ 20, Frederick Twort đã quan sát quá trình ly giải của vi khuẩn trên đĩa thạch mà ông đang cố gắng nuôi cấy vi rút đậu mùa, cho rằng quá trình ly giải là do vi rút hoặc do các enzym của vi khuẩn gây ra. Về phần mình, Felix d'Hérelle phát hiện ra rằng trực khuẩn gây bệnh kiết lỵ đã bị phân giải bởi vi rút mà ông gọi là vi khuẩn.

Năm 1960, Peter Medawar nhận giải Nobel vì đã khám phá ra rằng virus có chứa vật chất di truyền (DNA hoặc RNA).

Các loại vi rút

Virus được phân loại theo các đặc điểm mà chúng sở hữu. Đó là hình thái, bộ gen và sự tương tác với vật chủ.

Việc phân loại dựa trên sự tương tác của vi rút với vật chủ dựa trên bốn tiêu chí: 1) sản sinh ra thế hệ con cháu lây nhiễm; 2) virus có giết vật chủ hay không; 3) nếu có các triệu chứng lâm sàng; 4) thời gian lây nhiễm.

Hệ thống miễn dịch đóng một vai trò quan trọng trong sự tương tác giữa virus và vật chủ vì nó quyết định sự phát triển của nhiễm trùng. Do đó, nhiễm trùng có thể là cấp tính và cận lâm sàng (vi rút được đào thải khỏi cơ thể), hoặc dai dẳng và mãn tính (vi rút không được đào thải khỏi cơ thể).

Phân loại dựa trên sự khác biệt về bộ gen (Hệ thống Baltimore) và phân loại phân loại, có tính đến tất cả các đặc điểm của vi rút, là những hệ thống được sử dụng nhiều nhất hiện nay để phân loại vi rút.

Phân loại dựa trên hình thái

Để hiểu được cách phân loại này, cần phải biết các bộ phận tạo nên virus. Virus bao gồm một bộ gen và capsid, và có thể có hoặc không có vỏ bao. Bộ gen có thể là DNA hoặc RNA, sợi đơn hoặc sợi kép, mạch thẳng hoặc hình tròn.

Capsid là một cấu trúc phức tạp được tạo thành từ nhiều tiểu đơn vị protein virus giống nhau, được gọi là capsome. Chức năng chính của nó là bảo vệ bộ gen. Nó cũng phục vụ cho việc nhận biết và liên kết với tế bào chủ, đồng thời đảm bảo việc vận chuyển bộ gen vào tế bào.

Vỏ là màng bao gồm lipid và glycoprotein bao quanh capsid. Nó có nguồn gốc từ ô chủ. Nó thay đổi đáng kể về kích thước, hình thái và độ phức tạp. Sự hiện diện hay vắng mặt của phong bì được coi là tiêu chí để phân loại virus.

Ba loại vi rút không có vỏ bọc được công nhận: 1) dạng hình cầu, hình cầu gần như hình cầu (icosahedron hoặc icosadeltahedron); 2) dạng sợi, có dạng xoắn đơn giản; 3) phức tạp, không có các hình thức trước đó. Một số vi rút, chẳng hạn như thực khuẩn T2, kết hợp giữa dạng đẳng và dạng sợi.

Nếu vi rút được bao bọc, chúng cũng có thể được phân vào các loại hình thái dựa trên các đặc điểm của nucleocapsid trong màng.

Phân loại dựa trên bộ gen: Hệ thống Baltimore

Sự phân loại này, do David Baltimore đề xuất, xem xét bản chất của bộ gen vi rút về cơ chế nó sử dụng để sao chép axit nucleic và phiên mã RNA thông tin (mRNA) để sinh tổng hợp protein.

Trong hệ thống Baltimore, những virut có bộ gen RNA có cùng cảm giác với mRNA được gọi là virut có ARN cảm nhận dương (+), trong khi virut có bộ gen có ý nghĩa ngược lại (bổ sung) với mRNA được gọi là virut có RNA cảm nhận âm tính (-). Vi rút bộ gen sợi kép đi theo cả hai cách.

Một nhược điểm của cách phân loại này là các virus có cơ chế sao chép giống nhau không nhất thiết phải chia sẻ các đặc điểm khác.

Các lớp hệ thống Baltimore

Loại I. Virus có bộ gen DNA sợi kép. Phiên mã tương tự như của tế bào chủ.

Cấp II. Virus có bộ gen DNA sợi đơn. DNA có thể có cực (+) và (-). Chuyển đổi thành sợi đôi trước khi tổng hợp mRNA.

Cấp III. Virus có bộ gen RNA sợi kép (dsRNA). Với bộ gen phân đoạn và mRNA được tổng hợp từ mỗi đoạn của khuôn mẫu DNA. Các enzym tham gia phiên mã được mã hóa bởi bộ gen của virus.

Hạng IV. Virus có bộ gen RNA sợi đơn (ssRNA), phân cực (+). Tổng hợp mRNA trước khi tổng hợp sợi bổ sung. Phiên âm tương tự như ở lớp 3.

Virus loại V. có bộ gen ssRNA có ý nghĩa đối lập với bộ gen của mRNA cảm giác (-). Tổng hợp mRNA cần các enzym mã hóa virus. Việc tạo ra các thế hệ vi rút mới đòi hỏi sự tổng hợp của các dsRNA trung gian.

Lớp VI. Virus có bộ gen ssRNA tạo ra dsDNA trung gian trước khi sao chép. Nó sử dụng các enzym mà virus mang theo.

Lớp VII. Vi rút sao chép dsDNA của chúng thông qua một ssRNA trung gian.

Phân loại phân loại

Ủy ban quốc tế về phân loại vi rút đã thành lập một sơ đồ phân loại để phân loại vi rút. Hệ thống này sử dụng thứ tự phân chia, họ, phân họ và giới tính. Vẫn còn một cuộc tranh luận về việc áp dụng khái niệm loài đối với virus.

Các tiêu chí được sử dụng để phân loại phân loại là phạm vi ký chủ, đặc điểm hình thái và bản chất của bộ gen. Ngoài ra, các tiêu chí khác cũng được xem xét, chẳng hạn như chiều dài của đuôi phage (vi rút lây nhiễm vi khuẩn), sự hiện diện hoặc không có của một số gen nhất định trong bộ gen và mối quan hệ phát sinh loài giữa các vi rút.

Một ví dụ của phân loại này là: đơn hàng Mononegavirales; họ Paramyxoviridae; Phân họ Paramyxovirinae, chi Morbillivirus; loài, vi rút sởi.

Tên của các gia đình, phân họ và chi được lấy cảm hứng từ nơi xuất xứ, vật chủ hoặc các triệu chứng của bệnh mà vi rút tạo ra. Ví dụ, sông Ebola ở Zaire đặt tên cho chi Ebola; bệnh khảm thuốc lá đặt tên cho chi Tomabovirus.

Nhiều tên nhóm virus là những từ có nguồn gốc từ tiếng Latin hoặc tiếng Hy Lạp. Ví dụ, Podoviridae, có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp podos, có nghĩa là bàn chân. Tên này đề cập đến các phage đuôi ngắn.

Ví dụ về vi rút

Virus cúm

Chúng lây nhiễm cho các loài chim và động vật có vú. Chúng có hình thái đa dạng, có bì. Bộ gen RNA sợi đơn. Chúng thuộc Lớp V của Baltimore và thuộc họ Orthomyxoviridae.

Virus cúm thuộc họ này. Hầu hết các trường hợp mắc bệnh cúm là do vi rút cúm A. Các đợt bùng phát do vi rút cúm B xảy ra cứ 2-3 năm một lần. Những bệnh do vi rút cúm C tạo ra ít thường xuyên hơn.

Vi rút cúm A đã gây ra bốn đại dịch: 1) cúm Tây Ban Nha (1918–1919), một phân nhóm của vi rút H1N1 không rõ nguồn gốc; 2) Cúm châu Á (1957–1958), phân nhóm H2N2, có nguồn gốc từ gia cầm; 3) Cúm Hồng Kông (1968–1969), phân nhóm H3N3, có nguồn gốc từ gia cầm; 4) cúm lợn (2009–2010), phân nhóm H1N1, có nguồn gốc từ lợn.

Đại dịch tàn khốc nhất được biết đến là do bệnh cúm Tây Ban Nha gây ra. Nó giết nhiều người hơn Chiến tranh thế giới thứ nhất.

Các chữ cái H và N lần lượt xuất phát từ glycoprotein màng hemagglutinin và neuraminidase. Các glycoprotein này hiện diện ở rất nhiều dạng kháng nguyên và có liên quan đến các biến thể mới.

Retrovirus

Chúng lây nhiễm sang động vật có vú, chim và các động vật có xương sống khác. Hình thái hình cầu, có bì. Bộ gen RNA sợi đơn. Chúng thuộc lớp Baltimore VI và họ Retroviridae.

Vi rút suy giảm miễn dịch ở người (HIV), chi Lentivirus, thuộc họ này. Loại virus này gây tổn thương hệ thống miễn dịch của người mắc bệnh, khiến người bệnh dễ bị nhiễm vi khuẩn, virus, nấm và động vật nguyên sinh. Căn bệnh do HIV gây ra được gọi là hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS).

Các chi khác thuộc họ Retroviridae cũng gây ra các bệnh nghiêm trọng. Ví dụ: Spumavirus (simian fluffy virus); Epsilonretrovirus (vi rút sarcoma da Walleye); Gammaretrovirus (virus bệnh bạch cầu ở chuột, virus bệnh bạch cầu ở mèo); Betaretrovirus (virus u tuyến vú ở murine); và Alpharetrovirus (Rous sarcoma virus).

Virus herpes

Nó lây nhiễm sang động vật có vú, chim và động vật có xương sống máu lạnh. Hình thái của virus: viên nang hình tứ diện, có vỏ bao. Bộ gen DNA sợi kép. Chúng thuộc loại I của Baltimore và thuộc dòng Herpesviral.

Một số thành viên là: Herpes simplex virus 2 (gây bệnh mụn rộp sinh dục); cytomegalovirus ở người (gây dị tật bẩm sinh); Herpesvirus KaposiB ^™ sarcoma (gây ra sarcoma Kaposi); Virus EpsteinBƂBarr hoặc EBV (gây sốt tuyến và khối u).

Vi rút gây bệnh bại liệt và các vi rút liên quan khác

Nó lây nhiễm cho động vật có vú và chim. Hình thái của virus: đẳng lập hoặc hình tứ diện. Bộ gen RNA sợi đơn. Chúng thuộc lớp Baltimore IV và họ Picornaviridae.

Một số chi của họ này là: Hepatovirus (gây viêm gan A); Enterovirus (gây bệnh bại liệt); Aphthovirus (gây bệnh lở mồm long móng).

Vi rút gây bệnh dại và các vi rút liên quan

Chúng lây nhiễm sang động vật có vú, cá, côn trùng và thực vật. Hình thái xoắn ốc, có bì. Bộ gen RNA sợi đơn. Chúng thuộc lớp V của Baltimore và họ Rhabdoviridae.

Các loại vi rút gây bệnh như bệnh dại do chi Lyssavirus gây ra, thuộc họ này; viêm miệng mụn nước, do virus Vesiculovirus gây ra; và khoai tây lùn vàng do giống Novirirhabdovirus gây ra.

Virus gây ra ban đỏ truyền nhiễm

Nó lây nhiễm cho động vật có vú, chim và côn trùng. Hình thái học đối xứng. Hệ gen DNA sợi đơn. Chúng thuộc loại II của Baltimore và họ Parvoviridae.

Một thành viên của họ này là virus B19, thuộc giống Erithrovirus, gây bệnh ban đỏ truyền nhiễm ở người, thường không gây ra triệu chứng. Virus B19 lây nhiễm vào các tế bào tiền thân của hồng cầu.

Một số thành viên của Parvoviridae được sử dụng làm vectơ gen.

Ứng dụng vi rút

Vi rút có thể được sử dụng vì lợi ích của con người bằng cách tạo ra vi rút tái tổ hợp. Chúng có bộ gen được chỉnh sửa bằng kỹ thuật sinh học phân tử.

Các vi rút tái tổ hợp có khả năng hữu ích cho liệu pháp gen, mục đích là để chữa các bệnh cụ thể hoặc sản xuất vắc xin.

HIV đã được sử dụng để tạo ra các vectơ gen (vectơ lentiviral) cho liệu pháp gen. Các vectơ này đã được chứng minh là có hiệu quả trong các mô hình động vật bị bệnh biểu mô sắc tố võng mạc, chẳng hạn như bệnh viêm võng mạc sắc tố do di truyền lặn hoặc đột biến gen di truyền.

Vi rút được sử dụng làm vật trung gian truyền vắc xin nên có khả năng gây bệnh thấp. Điều này được xác minh bằng cách sử dụng mô hình động vật. Đây là trường hợp vắc-xin được phát triển hoặc đang phát triển chống lại vi rút đậu mùa, viêm miệng mụn nước và Ebola.

Người giới thiệu

1. Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virology: nguyên tắc và ứng dụng. Wiley, Chichester.
2. Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Giới thiệu về virus học hiện đại. Blackwell Malden.
3. Flint, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. Nguyên lý virus học. Hiệp hội Vi sinh học Hoa Kỳ, Washington.
4. Hull, R. 2009. So sánh virus học thực vật. Elsevier, Amsterdam.
5. Louten, J. 2016. Virus học cơ bản của con người. Elsevier, Amsterdam.
6. Richman, DD, Whitley, RJ, Hayden, FG 2017. Virus học lâm sàng. Hiệp hội Vi sinh học Hoa Kỳ, Washington.
7. Voevodin, AF, Marx, PA, Jr. 2009. Simian virus học. Wiley-Blackwell, Ames.
8. Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. Virus học cơ bản. Blackwell Malden.