Một số bệnh do virus và các thành tựu nghiên cứu ứng dụng virus
I. Cơ chế gây bệnh của virus
* Virus có thể gây bệnh bằng một số cách như sau:
- Virus gây bệnh theo cơ chế kiểu sinh tan:
- Virus phá hủy các tế bào của cơ thể và các mô. Vì vậy, tình trạng bệnh nặng hay nhẹ phụ thuộc vào số tế bào bị phá hủy nhiều hay ít cũng như khả năng tái sinh của các tế bào cơ thể.
Ví dụ: Virus gây cảm lạnh hay virus gây viêm đường hô hấp thường gây ra các triệu chứng bệnh nhẹ, có thể tự khỏi, trong khi, một số virus như poliovirus gây bệnh bại liệt, làm tổn hại đến các tế bào thần kinh, thường để lại hậu quả nặng nề và lâu dài.
- Một số loại virus khi xâm nhập vào tế bào có thể sản sinh ra các độc tố làm biểu hiện triệu chứng bệnh. Một số virus khác có các thành phần cấu tạo như protein vỏ ngoài cũng có thể gây bệnh.
- Virus gây bệnh theo cơ chế tiềm tan:
- Virus không phá hủy các tế bào cơ thể mà gây đột biến gene ở tế bào chủ dẫn đến ung thư.
Ví dụ: Những người bị viêm gan mãn tính do virus viêm gan B rất dễ bị ung thư gan, hay phụ nữ bị nhiễm virus HPV gây viêm tử cung dễ mắc ung thư tử cung.
Biểu hiện chung của các bệnh do virus: Các bệnh do virus thường có một số biểu hiện chung là bị sốt cao, đau nhức các bộ phận cơ thể. Những biểu hiện này là do đáp ứng của hệ thống niễn dịch của người chống lại virus.
- Điều khiển thân nhiệt tăng cao hơn bình thường nhằm ngăn chặn sự nhân lên và phát tán của virus trong cơ thể.
- Đau nhức giúp cảnh báo chúng ta để có biện pháp điều trị.
* Sự phát sinh các chủng của virus:
- Virus dễ phát sinh chủng mới và nhanh chóng lan rộng thành đại dịch trên toàn cầu.
- Loại virus có vật chất di truyền là RNA sẽ dễ phát sinh các chủng đột biến mới do các enzyme nhân bản RNA để tạo ra các virus mới thường sao chép không chính xác và ít hoặc không có khả năng sửa chữa các sai sót nên để lại nhiều đột biến, làm phát sinh các chủng virus mới.
- Ngoài ra, nếu hai virus cùng xâm nhập vào một tế bào chủ thì vật chất di truyền của chúng có thể tái tổ hợp lại tạo ra virus mới.
II. Một số bệnh do virus
1. Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) ở người
- Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) do virus HIV (Human Imunodeficiency Virus) gây ra. Virus tấn công các tế bào hệ miễn dịch, làm suy yếu khả năng miễn dịch của cơ thể. HIV được cho là đã phát tán từ loài tinh tinh sống ở Trung Phi sang người vào những năm 50 của thế kỉ trước.
a) Cấu tạo của HIV
- HIV là loại virus có vật chất di truyền là RNA. Bên trong vỏ capsid của HIV có chứa hai phân tử RNA, hai enzyme phiên mã ngược, enzyme intergrase và enzyme phân giải protein.
- HIV là loại virus có vỏ ngoài, nằm bên ngoài lớp capsid, được cấu tạo từ phospholipid có gai glycoprotein. Gai glycoprotein có chức năng giúp HIV liên kết được với thụ thể đặc hiệu trên các tế bào bạch cầu của hệ miễn dịch ở người để xâm nhập vào tế bào chủ.
b) Quá trình nhân lên của HIV
- HIV lây nhiễm và phá hủy một số tế bào của hệ thống miễn dịch ở người như tế bào bạch cầu T4, đại thực bào:
(1) HIV tiếp cận tế bào bạch cầu nhờ các gai glycoprotein ở lớp vỏ ngoài liên kết đặc hiệu với các thụ thể trên bề mặt tế bào.
(2) Lớp vỏ ngoài dung hợp với màng sinh chất của tế bào, đưa virus cùng vỏ capsid vào trong tế bào.
(3) HIV cởi vỏ, sử dụng enzyme phiên mã ngược để sao chép RNA thành DNA. DNA này tích hợp với DNA của tế bào chủ, thực hiện phiên mã, dịch mã để tạo ra các RNA và các thành phần cấu trúc khác của virus mới.
(4) Lõi RNA được lắp ráp vào vỏ protein để tạo thành tổ hợp virus mới.
(5) Tổ hợp vỏ capsid và hệ gene của virus mới tiến hành dung hợp với màng sinh chất của tế bào chủ, kéo theo màng sinh chất của tế bào chủ tạo thành vỏ ngoài của virus. Virus hoàn chỉnh được giải phóng sẽ xâm nhiễm vào các tế bào khác và bắt đầu một chu trình mới.
- Trong quá trình nhân lên, HIV thường tạo ra rất nhiều biến thể mới. Đây cũng là nguyên nhân khiến việc phòng và điều trị hội chứng AIDS gặp nhiều khó khăn.
c) Phương thức lây truyền và cách phòng tránh hội chứng AIDS
- HIV lây truyền từ người này sang người khác theo 3 con đường:
- Qua đường máu: Người có vết thương hở, khi tiếp xúc trực tiếp với máu hoặc dịch tiết của người bệnh có nguy cơ lây nhiễm cao. Sử dụng chung bơm kim tiêm, dụng cụ xăm mình,… với người nhiễm HIV cũng khiến bệnh lây lan trong cộng đồng.
- Qua đường tình dục: Quan hệ tình dục với người nhiễm HIV sẽ có nguy cơ lây bệnh cao, đặc biệt trong trường hợp không sử dụng các biện pháp bảo vệ (bao cao su).
- Mẹ truyền sang con: Những người mẹ nhiễm HIV có thể truyền virus cho con qua nhau thai và qua sữa mẹ.
- Khi đã xâm nhập vào cơ thể, virus HIV gây hội chứng suy giảm miễn dịch ở người qua ba giai đoạn:
- Giai đoạn sơ nhiễm (giai đoạn cửa sổ): thường kéo dài từ 2 tuần đến 3 tháng kể từ khi tiếp xúc với mầm bệnh. Ở giai đoạn này, người bệnh thường không biểu hiện triệu chứng hoặc có nhưng rất nhẹ.
- Giai đoạn không triệu chứng: Giai đoạn này thường kéo dài từ 1 đến 10 năm, tùy từng bệnh nhân. Lúc này, số lượng tế bào lympho T4 giảm dần, tuy nhiên, người bệnh không biểu hiện triệu chứng gì.
- Giai đoạn cuối (giai đoạn biểu hiện triệu chứng AIDS): Lúc này, số lượng tế bào bạch cầu giảm mạnh khiến hệ miễn dịch hầu như không có tác dụng bảo vệ cơ thể. Bệnh nhân bị tấn công và chết vì các bệnh cơ hội.
- Cách phòng tránh hội chứng AIDS:
- Quan hệ tình dục an toàn, một vợ một chồng hoặc sử dụng các biện pháp bảo vệ như bao cao su.
- Không sử dụng chung kim tiêm hay các dụng cụ có nguy cơ dính máu hay dịch tiết từ người bệnh.
- Thực hiện truyền máu an toàn.
- Phát hiện sớm và quản lí tốt những người nhiễm HIV.
- Hiện nay, các nhà khoa học đã chế tạo ra được nhiều loại thuốc ức chế sự nhân lên của HIV.
2. Bệnh cúm ở người và động vật
a) Cấu tạo của virus cúm
- Virus cúm có 3 loại cúm kí hiệu là A, B, C trong đó virus cúm A là tác nhân chủ yếu gây thành đại dịch cúm ở người, một số động vật có vú khác và gia cầm. Virus cúm thường lây nhiễm trong các tế bào niêm mạc đường hô hấp trên ở người và động vật.
- Cấu tạo của virus cúm:
- Có vật chất di truyền gồm 7 đến 8 đoạn phân tử RNA ngắn.
- Có vỏ ngoài nằm ở bên ngoài vỏ capsid chứa các gai glycoprotein. Có 2 nhóm gai glycoprotein được kí hiệu là H và N: H có chức năng nhận biết và liên kết với các thụ thể đặc hiệu trên màng tế bào; N là một loại enzyme có chức năng phá hủy tế bào chủ, giải phóng virus ra khỏi tế bào khi chúng được nhân lên.
- Mỗi loại virus có thể được chia thành các phân nhóm nhỏ dựa trên tổ hợp của các gai H (16 nhóm H1,… H16) và N (9 nhóm N1,… N9).
b) Chu trình lây nhiễm
- Quá trình nhân lên của virus cúm trong tế bào chỉ theo chu kì sinh tan mà không theo chu kì tiềm tan như một số loại RNA khác.
- Quá trình nhân lên của virus cúm trong tế bào chủ: Virus tiếp cận tế bào niêm mạc đường hô hấp bằng một loại gai glycoprotein H → Xâm nhập → Cởi vỏ giải phóng RNA → Sử dụng RNA để tổng hợp các bộ phận cấu thành của virus → Lắp ráp → Giải phóng virus mới bằng con đường xuất bào.
c) Phương thức lây truyền và cách phòng chống bệnh cúm
- Phương thức lây truyền: Virus cúm thường phát tán từ người này sang người khác thông qua các giọt dịch khi hắt hơi, dịch tiết, qua tiếp xúc với các bề mặt có dịch tiết chứa virus.
- Cách phòng chống bệnh cúm:
- Tránh tiếp xúc trực tiếp với người bệnh bằng cách đeo khẩu trang.
- Thường xuyên vệ sinh môi trường bằng thuốc khử trùng, rửa tay thường xuyên bằng xà phòng.
- Tránh tụ tập nơi đông người.
- Giữ ấm cơ thể và tăng cường sức đề kháng.
- Không ăn thịt gia cầm và thịt động vật chết do dịch bệnh, ăn các thức ăn chín và đảm bảo vệ sinh.
- Không tiếp xúc trực tiếp cũng như mua bán, săn bắt động vật hoang dã.
- Tiêm phòng định kì cho con người, vật nuôi.
3. Bệnh ở thực vật do virus
a) Triệu chứng bệnh ở thực vật do virus
- Các loại cây trồng và thực vật hoang dã bị nhiễm virus khác nhau đều có những dấu hiệu nhận biết chung là: lá hay bị xoăn, có những vết nâu, trắng hoặc vàng trên lá và quả; cây sinh trưởng chậm; có nhiều tổn thương ở hoa hoặc rễ làm giảm năng suất cũng như chất lượng sản phẩm.
- Cây bị bệnh do virus thường ít khi bị chết.
b) Phương thức lây truyền của virus ở thực vật
Virus lây bệnh ở các loài thực vật được truyền theo hai cách truyền theo hàng ngang và theo hàng dọc.
- Truyền bệnh theo hàng ngang: Là sự lây nhiễm từ cây này sang cây khác. Do tế bào thực vật có thành tế bào nên virus không thể xâm nhập vào trong tế bào qua con đường thực bào hoặc dung hợp màng tế bào. Virus truyền từ cây này sang cây khác khi thành tế bào thực vật bị tổn thương (do côn trùng chích hoặc do tổn thương trong quá trình chăm sóc cây), sau đó virus được nhân lên và lây nhiễm từ tế bào này sang tế bào khác qua cầu sinh chất.
- Truyền bệnh theo hàng dọc: Là virus được di truyền từ cây mẹ sang cây con qua con đường sinh sản hữu tính hoặc sinh sản vô tính.
c) Cách phòng chống bệnh ở thực vật do virus
Hiện nay, chưa có thuốc trị bệnh virus cho cây trồng nên cần phòng chống bệnh là chủ yếu:
- Tiêu hủy cây bị bệnh.
- Tiêu hủy, cách li các ổ chứa hay các loài trung gian truyền bệnh virus.
- Chọn giống kháng virus.
- Khử trùng các dụng cụ làm vườn.
- Vệ sinh đồng ruộng.
III. Một số thành tựu ứng dụng virus
1. Chế tạo vaccine
- Nhiều bệnh do virus có thể phòng tránh một cách hiệu quả nhờ vaccine.
- Một trong số cách tạo ra vaccine là biến đổi chủng virus gây bệnh, sau đó, tiêm vào người hoặc vật nuôi để tạo kháng thể chống lại virus khi bị chúng tấn công.
và ghi nhớ kháng nguyên của hệ miễn dịch
- Việt Nam đã sản xuất một số vaccine như sau: Jevax (phòng bệnh viêm não Nhật Bản), Havax (phòng bệnh viêm gan A), Gene – HBvax (phòng bệnh viêm gan B),…
- Hiện nay, các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu sản xuất các loại vaccine nhằm chống lại một số loại virus gây bệnh ung thư, chống HIV,…
2. Sản xuất thuốc trừ sâu từ virus
- Cơ sở khoa học: Nhiều loại virus tấn công và gây chết các loài côn trùng gây hại thực vật. Do đó, người ta cho nhiễm virus vào các loại côn trùng này và nuôi chúng tạo ra các chế phẩm diệt côn trùng gây hại một số loài thực vật.
Ví dụ: Chế phẩm sinh học có chứa virus Nucleo pohedrosis nhằm diệt trừ sâu khoang trên rau muống nước,…
- Việc sử dụng virus làm thuốc trừ sâu có tính ưu việt hơn so với việc dùng thuốc trừ sâu hóa học:
- Loại thuốc trừ sâu virus có tác dụng đặc hiệu lên loài côn trùng gây hại mà không tiêu diệt các loài côn trùng có lợi. Do đó, hạn chế sự mất cân bằng sinh thái khi sử dụng thuốc trừ sâu hóa học.
- Không gây ô nhiễm môi trường.
- Không để lại tồn dư hóa chất trong nông sản.
3. Sử dụng virus làm vector trong công nghệ di truyền
- Cơ sở khoa học: Virus có khả năng tích hợp hệ gene của chúng vào hệ gene của tế bào chủ nên một số virus được sử dụng làm vector để truyền gene từ loài này sang loài khác.
- Quy trình tạo giống biến đổi gene nhờ sử dụng virus làm vector: Hệ gene của virus được cắt bỏ các gene có hại tạo ra vector rồi gắn thêm gene có lợi. Sau đó, nhiễm vector mang gene có lợi vào tế bào. Ở trong tế bào, vector có thể gắn gene có lợi vào hệ gene của tế bào, bằng cách đó, có thể tạo ra các giống mới biến đổi gene.
- Ngoài ra, một số loại virus có vật chất di truyền là RNA cũng được sử dụng trong các liệu pháp gene nhằm thay thế các gene bệnh ở người bằng các gene lành.
