Wirusy są obligatoryjnymi pasożytami – by się namnażać, muszą zainfekować komórkę. W tym celu manipulują nią, przejmują nad nią kontrolę, wykorzystują jej molekularną maszynerię. Wykryte przez układ oporności są przez niego zwalczane, co prowadzi do mniej lub bardziej poważnych objawów choroby. Infekcje niektórymi z nich mogą prowadzić do nowotworów, a innymi do procesów autoimmunologicznych, które polegają na tym, że układ odporności atakuje komórki własnego organizmu. Wybrane są tak dobrze zaadaptowane do organizmu człowieka, że potrafią w nim długotrwale, a w niektórych przypadkach do końca życia, przetrwać, niekiedy systematycznie wyniszczając zdrowie. Zabrały życie niezliczonej rzeszy ludzi – tylko w XX w. wirus ospy prawdziwej zabił niemal 300 mln osób. Zdarza się, że wywołując epidemię o szerokim zasięgu, mogą wpłynąć na różne, a niekiedy nawet na niemal wszystkie, aspekty naszego życia. Nic więc dziwnego, że wirusy na ogół nie budzą naszej sympatii, a raczej strach i awersję.
Czytaj także: Wirusy. Zemsta wyeksploatowanej natury
Wirusów więcej niż gwiazd
Ale jeśli spojrzymy na wirusy z nieco mniejszymi uprzedzeniami i wrogością, co odkryjemy? Odgrywają w naszym świecie niezwykle ważne role. Według niektórych szacunków na naszej planecie jest co najmniej 1031 cząstek wirusowych, znacznie więcej niż szacowana liczba gwiazd we Wszechświecie. Z ekologicznego punktu widzenia działają selekcyjnie, regulując populacje różnych organizmów, włącznie z zasiedlającymi rozmaite środowiska bakteriami. Te są infekowane przez wirusy zwane bakteriofagami. Trzymając w ten sposób w ryzach różne drobnoustroje w oceanach, sprzyjają rozwojowi produkującego tlen fitoplanktonu. W naszych trzewiach mogą natomiast kontrolować patogenne bakterie, których nadmierny rozwój sprzyja stanom chorobowym. Ścigając się ewolucyjnie z układem odporności, przyczyniły się do jego wybitnej komplikacji i zdolności do rozpoznawania wielu różnych patogenów i innych zagrożeń.
Czytaj też: Z niektórymi bakteriami dobrze się zaprzyjaźnić
Wirusy są naszymi nieodłącznymi towarzyszami. Szacuje się, że w organizmie każdego człowieka jest ich ok. 380 bilionów. To dziesięć razy więcej niż przybliżona liczba komórek bakterii zasiedlających naszą skórę i wnętrzności. Bez wirusów prawdopodobnie nie potrafilibyśmy przetrwać. Zresztą nie tylko my. Cytując Tony’ego Goldberga, amerykańskiego epidemiologa: „Gdyby wszystkie wirusy nagle zniknęły, świat byłby cudownym miejscem… przez mniej więcej półtora dnia, a potem wszyscy byśmy umarli”.
Blog Szalonych Naukowców: Skąd się biorą nowe wirusy?
Przyszliśmy na świat dzięki prawirusom
Wirusy zostawiły w materiale genetycznym każdego z nas swój trwały ślad. Aż 8 proc. DNA człowieka stanowią bowiem sekwencje pochodzące od endogennych retrowirusów. Miliony lat temu zainfekowały one komórki rozrodcze naszych przodków, przy pomocy enzymu odwrotnej transkryptazy przepisały swoje RNA na DNA i zintegrowały je z naszym genomem. Żeby zrozumieć skalę, z jaką działały wirusy, warto wspomnieć, że sekwencje kodujące białka spełniające określone funkcje w naszych komórkach stanowią zaledwie… 2 proc. naszego DNA.
Choć wiele sekwencji pochodzących od prawirusów jest u człowieka i innych kręgowców nieaktywnych, są i takie, które odgrywają niezwykle istotną funkcję. Należą do nich geny kodujące dwa białka, syncytynę 1 i syncytynę 2. Oba pochodzą od endogennych retrowirusów, które swoje sekwencje zintegrowały z komórkami rozrodczymi kręgowców dziesiątki milionów lat temu, a być może jeszcze wcześniej. Białka syncytyny uczestniczą w tworzeniu się warstwy tzw. syncytiotrofoblastów. To najbardziej zewnętrznie położona płodowa składowa łożyska. Pojawia się już siódmego dnia od zapłodnienia, ma zdolność inwazji ściany macicy i zwiększa powierzchnię wymiany składników odżywczych między matką a płodem. Jest niezbędna dla prawidłowego rozwoju ciąży. Gdyby nie prawirusy, zapewne nie przyszlibyśmy na świat.
Czytaj także: To mrozi krew w żyłach. Wirusy i bakterie czyhają w wiecznej zmarzlinie
Wirusowa pomoc w walce z nowotworami
Wyniki badania opublikowanego w kwietniu 2023 r. na łamach „Nature” wskazują, że relikty genetyczne prawirusów w naszym DNA pomagają także organizmowi walczyć z poważnymi chorobami. Okazuje się, że w zmienionych przez mutacje komórkach nowotworowych obudzić mogą się geny endogennych retrowirusów. Co prawda nie wskrzesza to samych wirusów do życia, ale prowadzi do produkcji białka wirusowej otoczki, które jest przecież obce dla naszego organizmu. Limfocyty B wytwarzają więc przeciwko niemu przeciwciała, które z kolei umożliwiają zlokalizowanie komórek nowotworowych, niejako znakując je i pomagając ukierunkować przeciwko nim działanie układu odporności. Zwiększa to szanse na ich zniszczenie. To niezwykłe odkrycie, bo odwraca rolę retrowirusów, które u naszych przodków, wbudowując w ich DNA swój materiał genetyczny, mogły sprzyjać powstawaniu nowotworów. Dziś mogą nam pomóc w ochronie przed nimi.
Raport „The Lancet”: Nadciąga epidemia nowotworów
Naukowcom póki co udało się opisać ten mechanizm w przypadku gruczolakoraka płuc, niebezpiecznego, złośliwego nowotworu. Odkrycie to otwiera drzwi do nowych ścieżek poszukiwania metod profilaktyki i terapii nowotworowych, które wzmacniałyby zaobserwowany efekt związany z obudzeniem sekwencji genowych endogennych retrowirusów bądź wywoływały go w komórkach nowotworowych, jeżeli nie zaszedłby spontanicznie.
Dalsze badania nad wirusami mogą przynieść więc nowatorskie rozwiązania w onkologii. Już kilka lat temu udało się je zresztą do tego celu wykorzystać. Pod koniec 2015 r. zarówno w USA, jak i Unii Europejskiej dopuszczono do leczenia zaawansowanego czerniaka skóry preparat oparty na zmodyfikowanym genetycznie herpeswirusie onkolitycznym. Odpowiednio przygotowane wirusy można wykorzystać również jako wektory w szczepionkach przeciw chorobom zakaźnym. W oparciu o adenowirusy stworzono bowiem nie tylko niektóre preparaty przeciw covid, ale i autoryzowaną w Europie szczepionkę przeciw eboli. Z kolei rozwój terapii opartej na bakteriofagach daje nadzieję na leczenie zakażeń niebezpiecznymi, antybiotykoopornymi szczepami bakterii. Przewrotnie więc, wirusy są z jednej strony zagrożeniem dla naszego zdrowia, a z drugiej – nadzieją na jego poprawę.