HC 1.3 + 1.6: Inleiding virologie en replicaties van virussen en antivirale therapie Flashcards
het doel van een virus is: vermenigvuldigen
een virus kan op zichzelf helemaal niks, het heeft een gastheer nodig.
2 soorten classificaties van virussen:
- hierarchische classificatie van virussen
- Baltimore classificatie
hierarchische classificatie van virussen:
vier hoofd karakeristieken worden hiervoor gebruikt:
1. nature of the nucleic acid: RNA or DNA (en de vorm van dat RNA/DNA)
2. Symmetry of the capsid (het capsel om het genetische materiaal heen)
3. presence or absence of an envelope (een envelop die om het capsel heen zit)
4. dimensions of the virion and capsid
Baltimore classificatie:
- bij deze classificatie draait het om de eiwitten en het mRNA wat virussen produceren
- deze classificatie bestaat uit 7 groepen
- groep 1: dubbelstrengs DNA virussen
- groep 2: enkelstrengs DNA virussen die er eerste weer dubbelstrengs DNA van maken voordat ze mRNA maken
- groep 3: dubbelstrengs RNA virussen
- groep 4: enkelstrengs RNA virus +/positieve streng
- groep 5: enkelstrengs RNA virus -/negatieve streng
- groep 6 en 7 hebben een reverse transcriptase stap (dus bijvoorbeeld een virus dat RNA heeft, daar eerst DNA van maakt en vervolgens mRNA)
replicatie van HIV:
- HIV heeft enkelstrengs positive RNA
- hij heeft zijn eigen polymerase om dat te vermenigvuldigen, dat heet reverse transcriptase
- die maakt van de positive streng RNA, negative streng DNA
- van dat negative streng DNA wordt dubbelstrengs DNA gemaakt
- en vanuit daar kan hij weer mRNA maken, wat gebruikt wordt voor zijn genoom, maar ook om eiwitten te maken
levenscyclus van HIV:
- het virus partikel bindt aan een receptor op de gastheercel
- vervolgens kan het HIV partikel fuseren met de gastheercel
- daardoor komt het genetische materiaal vrij
- in dat virus partikel zit ook zo’n reverse transcriptase, waardoor het virus van zijn enkelstrengs RNA, dubbelstrengs DNA kan maken
- dat dubbelstrengs DNA komt in de celkern terecht en integreert in het genoom van de gastheercel
- vanuit daar kan het vermenigvuldigd worden naar mRNA of genomisch RNA
- van het mRNA worden dan eiwitten gemaakt, die moeten in elkaar worden gezet
- ook moet er genomisch materiaal in elkaar worden gezet
- vervolgens wordt dat genomische materiaal en de eiwitten tijdens de assamblage bij elkaar gebracht
- daar ontstaat vervolgens een nieuw virus partikel uit, bij HIV gaat dat middels budding
baltimore classificatie 6/groep 6:
zijn retrovirussen en hebben als kenmerk dat ze integreren in het genoom van de gastheercel
virussen kunnen op 2 manieren zorgen dat nieuwe virus partikels worden gemaakt:
- budding: tegen het plasmamembraan aan, gaan ze nieuwe viruspartikels in elkaar zetten en die nemen een stukje van het plasmamembraan van de gastheercel mee, dat vormt de envelop om deze virussen heen.
- er zijn virussen waarbij alle virus partikels in de cel blijven, de cel blaast vervolgens op waardoor alle virus partikels vrij komen (de naakte virussen doen dit meestal)
een virus moet aan een receptor binden, anders komt hij de cel niet in. welke receptor is dat voor HIV?
voor HIV is dat de CD4 receptor, de belangrijkste receptor.
maar hij heeft nog een co-receptor nodig, de CCR5 of de CXCR4
–> als deze receptoren dus niet op een cel zitten, kan HIV de cel niet in en dus niet vermenigvuldigd worden
HIV zorgt ervoor dat de CD4 positieve T-cellen ten gronde gaan. daardoor werkt het immuunsysteem niet meer goed. en uiteindelijk overlijden mensen dus aan (opportunistische) infecties, omdat hun immuunsysteem niet goed meer werkt.
de reverse transcriptase van HIV:
- na het binden aan de recpetor en fuseren met de cel, komt het genetische materiaal van het HIV virus partikel in de gastheercel terecht
- reverse transcriptase maakt daar dan dubbelstrengs DNA van
- HIV reverse transccriptase = een viraal enzym
- die reverse transcriptase is een kenmerk van retrovirussen
naast het HIV reverse transcriptase, heeft het HIV virus ook een HIV integrase:
- dit is ook een viraal enzym
- en het kan het stukje dubbelsttrengs HIV DNA integreren in het genoom van de gastheercel/humane DNA
- het HIV DNA wordt onderdeel van het humane genoom/ons eigen genoom
- ook dit is een kenmerk van retrovirussen
vervolgens zit dat HIV DNA in ons eigen genoom. en dan komen de humane DNA polymerases van pas.
er vindt dus transcriptie plaats van het HIV DNA met het humane DNA afhankelijke RNA polymerase.
dat maakt van het DNA, RNA. en dat RNA kan dan weer gebruit worden als mRNA om eiwitten van te maken of genomisch materiaal.
want in dat nieuwe virus partikel wat gevormd wordt, moet natuurlijk wel het genoom zitten van het virus, anders kan hij zichzelf niet vermenigvuldigen in de volgende gastheercel.
en het nieuwe virus partikel wordt aan de rand van het plasmamembraan in elkaar gezet, de assamblage.
na de assamblage, snoert het virus zich af en gaat de cel uit. er wordt dus een nieuwe HIV partikel ‘geboren’.
maar dat immature HIV partikel is nog niet infectieus.
dat komt doordat er in dat partikel nog HIV eiwitten aan elkaar vastzitten.
het HIV partikel heeft daar een enzym voor, een viraal enzym, HIV protease.
die eiwitten die aan elkaar vastzitten worden in stukjes geknipt, zodat het weer helemaal functioneel is.
–> dan heb je een matuur HIV partikel en dus ook een infectieus virus partikel
veel van de anti-virale geneesmiddelen die we hebben, noemen we nucleoside analogen. dat betekent dat we geneesmiddelen geven die lijken op onze eigen nucleosiden, oftwel onze DNA en RNA bouwstenen.
nucleosiden en nucleosiden analogen zijn als ze in de cel zitten, nog niet actief. er moet eerste een tri-fosfaat vorm van worden gemaakt, om ze actief te maken.
onze eigen humane enzymen fosforyleren die nucleosiden en nucleosiden analogen, omdat ze op elkaar lijken.
–> en pas als ze die tri-fosfaat vorm hebben, zijn ze actief
als een nucleoside analoog actief is, kan hij worden ingebouwd tijdens de replicatie van een virus. maar doordat de analoog, net niet identiek is aan de nucleoside van het virus, kan daarna het virus niet verder met zijn replicatie, omdat de nucleosiden van het virus niet meer passen op het nucleoside analoog. (voorbeeld: als in het analoog, de OH groep is vervangen door een NH3 groep, kunnen de echte nucleosiden niet meer daaraan binden, omdat ze alleen aan die OH groep kunnen binden)
zodra het nucleoside analoog dus wordt ingebouwd, kan het virus niet meer verder met zijn replicatie. daardoor is het dus een anti-virale therapie.
de polymerases van virussen zijn structureel anders dan humane polymerases. in het lab kunnen we dus nucleosiden analogen creëren en testen die selectief virale polymerases inactiveren en niet de humane polymerases. niet selectieve analogen, die dus ook humane polymerases remmen, kunnen zorgen voor toxiciteit.
mutaties in het HIV virus, die zorgen voor resistentie tegen nucleosiden analogen:
- bij iemand met HIV is het grootste deel van de aanwezige virus partikels, het wild type (het normale type)
- maar er zijn ook heel veel partikels met mutaties erin, enkele mutaties maar ook dubbele mutaties
- dat wild type, heeft een goede fitness en repliceert dus enorm goed
- die virus partikels met mutaties zijn minder fit en repliceren dus minder goed
- in een onbehandelde HIV patiënt, kan dat wild type virus heel goed repliceren en die enkele en dubbele mutanten kunnen veel minder/slechter repliceren
–> als je anti-virale therapie geeft, dan kan je heel goed dat wild type virus onderdrukken. maar door die therapie is nu het enkele mutant virus, het fitste virus in het lichaam. en dat kan dan weer uitgroeien. het virus met een mutant komt dus op in het bloed, de hoeveelheid stijgt, waardoor resistentie tegen die anti-virale therapie ontstaat
bij monotherapie zien we dat heel snel die resistentie van het virus tegen het anti-virale middel ontstaat. wat kan je doen om er voor te zorgen dat je langdurig die replicatie van het HIV virus stil legt?
- want alleen als je de replicatie van HIV langdurig kan onderdrukken, kan het immuunsysteem zich weer herstellen en heeft iemand met HIV een nagenoeg normale levensverwachting.
- men is begonnen met het geven van combinatie therapie, een combinatie van 3 middelen
- dat betekent namelijk dat een virus 3 mutaties moet krijgen om resistent te worden tegen de middelen
- tegenwoordig weten we steeds meer over het virus, waardoor we geneesmiddelen kunnen maken met een hoge genetische barrière tegen resistentie, dat betekent dat als het virus een mutatie maakt, dat dat heel moeilijk is.
we hebben in het laboratorium allerlei geneesmiddelen ontwikkelt die niet alleen HIV reverse transcriptase remmen, maar ook HIV integrase en HIV protease.
we kunnen daar dus een combinatie therapie van geven.
en die ontdekking van combinatie therapie heeft een enorme impact gehad op de levensverwachting van mensen met HIV.
ART = antiretrovirale therapie en dat is dus die combinatie therapie met 3 geneesmiddelen
herpesvirussen:
- 8 verschillende herpesvirussen
- blijven latent aanwezig na primo-infectie (je blijft dus levenslang geïnfecteerd)
