Οι ιοί δεν έχουν ικανότητα πολλαπλασιασμού από μόνοι τους και εξαρτώνται από τους μηχανισμούς του κυττάρου-ξενιστή για τον πολλαπλασιασμό τους. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου εισάγουν το γενετικό τους υλικό στο κύτταρο ξενιστή και χρησιμοποιούν τις πρωτεΐνες του τελευταίου για να δημιουργήσουν νέα σωματίδια ιών. Ως αποτέλεσμα, το κύτταρο τελικά διαρρηγνύεται εξ’ αιτίας του μεγάλου αριθμού νέων ιών.
Τα Κύρια Βήματα Πολλαπλασιασμού των Ιών
Ο κύκλος πολλαπλασιασμού διαφέρει σημαντικά για τα διάφορα είδη και κατηγορίες ιών. Ωστόσο, υπάρχουν 6 βήματα που απαιτούνται προκειμένου ένας ιός να καταφέρει να πολλαπλασιαστεί. Αυτά περιλαμβάνουν την προσκόλληση, την είσοδο, την αφαίρεση του περιβλήματος, την αντιγραφή, τη συναρμολόγηση και την απελευθέρωση των σωματιδίων.
Το πρώτο στάδιο, δηλαδή η προσκόλληση, γίνεται με την πρόσδεση των ιικών πρωτεϊνών στον επιφάνεια του κυττάρου-ξενιστή. Οι πρωτεΐνες αυτές αλληλεπιδρούν με ειδικούς υποδοχείς του κυττάρου. Η ειδικότητα της πρόσδεσης του ιού αποτελεί ίσως τον σημαντικότερο παράγοντα που επηρεάζει τον αριθμό των διαφορετικών κυττάρων που μπορεί να μολύνει ένας ιός.
Μόλις προσκολληθεί στην επιφάνεια του κυττάρου, ο ιός μπορεί να εισέλθει στο κύτταρο μέσω μίας σειράς αλλαγών που εκκινούνται από την πρόσδεσή του. Η πρόσδεση σε ένα συγκεκριμένο υποδοχέα μπορεί να οδηγήσει μορφολογικές αλλαγές των πρωτεϊνών του ιικού καψιδίου οι οποίες έχουν ως αποτέλεσμα τη σύντηξη της ιικής και της κυτταρικής μεμβράνης. Αν και αυτή αποτελεί ίσως τη συχνότερη μέθοδο διείσδυσης στο κύτταρο, ορισμένοι DNA ιοί μπορούν να εισέλθουν στο κύτταρο-ξενιστή μέσω ενδοκυττάρωσης που μεσολαβείται από υποδοχείς.
Μόλις βρεθεί μέσα στο κύτταρο, το καψίδιο του ιού αφαιρείται, είτε μέσω αποδόμησής του είτε μέσω τις δράσης των ενζύμων του ξενιστή. Το γεγονός αυτό εκθέτει το RNA ή DNA του ιού, γεγονός που επιτρέπει την έναρξη του πολλαπλασιασμού μέσω μεταγραφής και μετάφρασης της γενετική πληροφορίας του RNA ή DNA. Το αποτέλεσμα του βήματος αυτού είναι η παραγωγή νέου γονιδιώματος και πρωτεϊνών του ιού.
Στο επόμενο βήμα, το γονιδίωμα και οι πρωτεΐνες του ιού «συναρμολογούνται» σε νέα σωματίδια ιού τα οποία στη συνέχεια απελευθερώνονται από το κύτταρο. Το στάδιο αυτό αναφέρεται επίσης και ως ωρίμανση.
Η απελευθέρωση των σωματιδίων του ιού από το κύτταρο-ξενιστή γίνεται με 2 μεθόδους. Η πρώτη περιλαμβάνει λύση, δηλαδή θάνατο του κυττάρου, γεγονός που επιτρέπει στους ιούς να εξέλθουν από αυτό. Οι ιοί αυτοί λέγονται κυτταρολυτικοί ιοί. Παράδειγμα κυτταρολυτικού ιού είναι ο ιός της ευλογιάς.
Οι ιοί με έλυτρο εξέρχονται συνήθως από το κύτταρο χωρίς να προκαλούν λύση. Οι ιοί της κατηγορίας αυτής αποκτούν ένα φωσφολιπιδικό περίβλημα κατά την απελευθέρωσή τους από το κύτταρο-ξενιστή. Ο ιός της γρίπης Α είναι ένα παράδειγμα της παραπάνω κατηγορίας ιών που λέγονται κυτταροπαθητικοί.
Πολλαπλασιασμός των Ιών και Παθογένεια
Ο τρόπος πολλαπλασιασμού των ιών επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ικανότητά τους να μολύνουν τα κύτταρα του ξενιστή και να εξαπλώνονται. Για το λόγο αυτό, αποτελεί σημαντικό κομμάτι που επηρεάζει την παθογένεια ενός ιού. Αν και ορισμένες ιικές πρωτεΐνες τυπικά παραμένουν στη μεμβράνη του κυττάρου-ξενιστή, άλλες γίνονται αντιληπτές από τα μόρια MHC τάξης-Ι τα οποία επεξεργάζονται και παρουσιάζουν τις πρωτεΐνες αυτές στην επιφάνειά τους. Το γεγονός αυτό βοηθά στην αναγνώριση των πρωτεϊνών από τα Τ κύτταρα, γεγονός που επηρεάζει σημαντικά την ανοσιακή απόκριση.
Ο κύκλος πολλαπλασιασμού του ιού HIV διαφέρει σε σχέση με αυτούς άλλων ιών. Έρευνες έχουν δείξει ότι τα περισσότερα σωματίδια του ιού που βρίσκονται στην κυκλοφορία του αίματος προέρχονται από συνεχείς κύκλους λοίμωξης, πολλαπλασιασμού και θανάτου και όχι από κύτταρα που παράγουν σταθερά τα σωματίδια του ιού ή κύτταρα που ήταν σε λανθάνουσα μορφή αλλά ενεργοποιήθηκαν και παράγουν νέα σωματίδια. Το γεγονός αυτό δείχνει ότι ο πολλαπλασιασμός του ιού HIV είναι περισσότερο τοπικός σε σχέση με αυτόν άλλων ιών, με συγκεκριμένους κυτταρικούς πληθυσμούς να ευθύνονται για το μεγαλύτερο ποσοστό παραγωγής νέων ιών.
COVID-19 και Αναστολή του Ιικού Πολλαπλασιασμού
Ο COVID-19 έχει βρεθεί αυτή τη στιγμή στο επίκεντρο των ερευνών σχετικά με τον τρόπο πολλαπλασιασμού των ιών. Μέχρι σήμερα, έχουν ανακαλυφθεί ήδη περισσότερες από 300 πρωτεΐνες που αλληλεπιδρούν με τον SARS-CoV-2 σε μία λοίμωξη. Σύμφωνα με τις παρούσες εκτιμήσεις, η αναστολή των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στις πρωτεΐνες του ανθρώπου και του ιού μπορεί να περιορίσει τον πολλαπλασιασμό και κατά συνέπεια την εξάπλωση του ιού.
Παρόμοιες θεραπευτικές προσεγγίσεις έχουν προταθεί στο παρελθόν και για την αντιμετώπιση άλλων ιών, όπως ο HIV. Αν και χρειάστηκαν αρκετά χρόνια προκειμένου να διαπιστωθούν οι αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στις πρωτεΐνες του ανθρώπου και του ιού HIV, για τον SARS-CoV-2 η έρευνα προχωρά ταχύτερα και ήδη εξετάζονται σχεδόν 70 νέα φάρμακα ως προς την ικανότητά τους να σταματούν ή να επιβραδύνουν τον πολλαπλασιασμό του ιού.
Φωτογραφία: NIAID