Ludzki wirom

Różnorodność ludzkich sekwencji wirusowych w NCBI /Gene (stan na listopad 2016 r.)

Ludzki nim wirom jest całkowitym zbiorem wirusów w ludzkim ciele i na . Wirusy w ludzkim ciele mogą infekować zarówno komórki ludzkie, jak i inne drobnoustroje , takie jak bakterie (jak w przypadku bakteriofagów ). Niektóre wirusy powodują choroby, podczas gdy inne mogą przebiegać bezobjawowo. Niektóre wirusy są również zintegrowane z ludzkim genomem jako prowirusy lub endogenne elementy wirusowe .

Wirusy ewoluują szybko, dlatego ludzki wirom nieustannie się zmienia. Każdy człowiek ma unikalny wirus z wyjątkową równowagą gatunków. Styl życia, wiek, położenie geograficzne, a nawet pora roku mogą wpływać na ekspozycję danej osoby na wirusy, a na podatność na wszelkie choroby, które mogą być powodowane przez te wirusy, ma również wpływ istniejąca wcześniej odporność oraz genetyka wirusów i ludzi.

Ludzki wirom jest daleki od pełnego zbadania, a nowe wirusy są często odkrywane. W przeciwieństwie do około 40 bilionów bakterii w typowym ludzkim mikrobiomie , oszacowanie liczby cząstek wirusowych u zdrowego dorosłego człowieka nie jest jeszcze dostępne, chociaż wiriony generalnie przewyższają liczbę poszczególnych bakterii w stosunku 10:1. Uważa się, że badanie wiromu umożliwia ogólne zrozumienie drobnoustrojów oraz ich wpływu na zdrowie i choroby człowieka.

Metody i narzędzia

Dostępnych jest wiele metod izolacji i badania ludzkich wirusów:

• Głębokie sekwencjonowanie to szybka technika sekwencjonowania DNA, która jest przydatna do charakteryzowania bogactwa wiromu, stabilności, funkcji genów i związku z fenotypami choroby. Ta technologia tworzy duże ilości informacji o sekwencjach i jest w stanie wykryć rzadkie składniki społeczności drobnoustrojów. Obecne metody łączące usuwanie ludzkiego i bakteryjnego DNA z próbek, sekwencjonowanie na dużą skalę i bioinformatykę są bardzo skuteczne w identyfikacji nieznanych wirusów. W przeciwieństwie do innych metod wykrywania, wirusy nie muszą być hodowane w kulturach komórkowych. Bez wcześniejszej wiedzy na temat sekwencji genomu lub metod wzrostu można odkryć nowe wirusy. Dlatego głębokie sekwencjonowanie dobrze nadaje się do szybkiej identyfikacji nieznanych lub nieoczekiwanych wirusów biorących udział w wybuchu choroby lub związanych ze stanami, o których nie uważa się, że są spowodowane przez wirusy. Głębokie sekwencjonowanie pozwala również na badania przesiewowe na dużą skalę przy minimalnym nakładzie pracy. Systematyczna eksploracja wirusów infekujących ludzi (ludzki wirom) jest ważna i wykonalna dzięki tym metodom.
• Reakcja łańcuchowa polimerazy jest narzędziem do amplifikacji i wykrywania określonych sekwencji DNA. Można go użyć do scharakteryzowania wiromu, ale jest ograniczony potrzebą przynajmniej częściowej informacji o sekwencji DNA.
• Ludzki metagenom obejmuje wszystkie organizmy, które żyją na lub w ludzkim ciele. Wirusy przyczyniają się do metagenomu i powodują przewlekłą infekcję, która atakuje chromosomy; ta metoda sformułuje nowe oszacowanie liczby genów, które nadają podatność na dany wirus i określi allele dla niektórych wirusów.
• Badania przeciwciał na dużą skalę za pomocą testu ELISA z wykorzystaniem krwi dawców mogą pomóc w określeniu narażenia ludzi na określone wirusy w różnych regionach geograficznych.

Różnorodność ludzkich wirusów

Wirus ludzki u zdrowych, bezobjawowych dorosłych. Histogram pokazuje liczbę osobników (oś y), które były pozytywne dla danej liczby różnych rodzajów wirusów (oś x).

Ludzki wirom nie jest stabilny i może zmieniać się w czasie. W rzeczywistości stale odkrywane są nowe wirusy. Wraz z rosnącą liczbą znanych wirusów, diagnostyka i leczenie nowych chorób związanych z wirusami również stanie się łatwiejsze. Badanie wiromu może pomóc w ulepszeniu opracowywania leków i ograniczeniu stosowania antybiotyków.

Jedno z pierwszych badań, w których wykorzystano wysokoprzepustowe sekwencjonowanie DNA do opisania różnorodności eukariotycznych wirusów dsDNA u zdrowych osób, obejmowało 706 próbek od 102 osób. W badaniu tym wykryto średnio 5,5 rodzajów wirusów u każdego osobnika, a wirusy te obejmowały herpeswirusy , wirusy brodawczaka , poliomawirusy , adenowirusy , anellowirusy , parwowirusy i cirkowirusy .

Wirus ludzki u zdrowych, bezobjawowych dorosłych. Rodzaje wirusów (oś y) wykryte u każdego osobnika (oś x) są reprezentowane przez czarne słupki. Viromy każdego osobnika ogląda się patrząc na czarne paski w danej kolumnie.

Każda osoba miała odrębny profil wirusowy, co świadczy o dużej różnorodności interpersonalnej wiromu. Jeden do 15 rodzajów wirusów (średnio 5,5) wykryto u 92% ze 102 osobników, z których pobrano próbki ( Figura 2 ). Ryc. 3 ilustruje wiromy 102 osobników określonych przez pobieranie próbek z maksymalnie pięciu głównych siedlisk ciała, pokazując, że u zdrowych ludzi wykryto szeroki zakres wirusów (ryc. 3).

102 osobniki były nosicielami siedmiu różnych rodzin ludzkich wirusów DNA ( Figura 4A ). Sekwencje wykryto głównie w nosie i skórze, podobieństwo do 17 rodzajów wirusa brodawczaka (Figura 4B). Roseolowirusy , głównie HHV-7 iw mniejszym stopniu HHV-6 , były obecne u 98% osób, które dostarczyły próbki ust.

Ponadto te same wirusy były powszechne w wielu siedliskach ciała u poszczególnych osób. Na przykład wirusy brodawczaka beta i gamma były wirusami najczęściej występującymi w skórze i nosie (przednie nozdrza; patrz Figura 4A, B ), co może odzwierciedlać bliskość i podobieństwa w mikrośrodowiskach, które wspierają infekcję tymi wirusami.

Ludzki wirom w pięciu siedliskach ciała. (A) Wszystkie wirusy wykryte w pięciu siedliskach ciała. Każdy wirus jest reprezentowany przez kolorowy pasek i oznaczony na osi y po prawej stronie. Względna wysokość słupka odzwierciedla odsetek osób, z których pobrano próbki w każdym miejscu ciała, w którym wykryto wirusa. W tym panelu słupek reprezentujący różeolowirusy w próbkach doustnych odzwierciedla maksymalną wysokość słupka, ponieważ 98% osób, które pobrano w jamie ustnej, miało różyczki. (B) Ten panel pokazuje wirusy brodawczaka zawarte w kategorii „Inne wirusy brodawczaka”. Największa pokazana wysokość słupka reprezentuje niesklasyfikowane wirusy brodawczaka znalezione w próbkach skóry od 65% pacjentów.

Wirus ludzkiej krwi

Dane sekwencjonowania całego genomu krwi od 8240 osób bez wyraźnej choroby zakaźnej ujawniły 94 różne wirusy u 42% uczestników badania. Sekwencje obejmowały 19 ludzkich wirusów DNA, prowirusów i wirusów RNA ( wirusy opryszczki , anellowirusy , wirusy brodawczaka , trzy poliomawirusy , adenowirus , HIV , HTLV , zapalenie wątroby typu B , wirus zapalenia wątroby typu C , parwowirus B19 i wirus grypy ). Badanie to, które może mieć znaczenie dla transfuzjologii, zidentyfikowało poliomawirusa komórek Merkla u 49 osób, wirusa brodawczaka we krwi 13 osób, parwowirusa B19 u 6 osób i obecność herpeswirusa u 8 osób u 3 osób.

Wpływ na zdrowie ludzi

Ludzki wirom jest częścią ludzkiego ciała i nie zawsze powoduje szkody. Wiele utajonych i bezobjawowych wirusów jest stale obecnych w organizmie człowieka. Wirusy infekują wszystkie formy życia; dlatego komórki bakteryjne, roślinne i zwierzęce oraz materiał w jelitach również przenoszą wirusy. Kiedy wirusy wyrządzają szkody poprzez infekowanie komórek w organizmie, może rozwinąć się objawowa choroba.

Wbrew powszechnemu przekonaniu szkodliwe wirusy mogą stanowić mniejszość w porównaniu z łagodnymi wirusami w organizmie człowieka. Identyfikacja wirusów jest znacznie trudniejsza niż identyfikacja bakterii, dlatego zrozumienie łagodnych wirusów w organizmie człowieka jest bardzo podstawowe. Zbiór wszystkich wirusów w ludzkim ciele, które nie powodują chorób u zdrowych osób, jest często określany jako „zdrowy ludzki wirus”. Zdrowy wirom składa się z trzech odrębnych składników: (i) wirusów, które systematycznie dostają się do organizmu ludzkiego, głównie z pożywieniem, ale nie replikują się u ludzi; (ii) wirusy infekujące prokarioty i prawdopodobnie jednokomórkowe eukarionty, które składają się na zdrowy ludzki mikrobiom; oraz (iii) wirusy, które faktycznie replikują się i utrzymują w komórkach ludzkich.

Wpływ wirusów na zdrowie danej osoby zależy od jej układu odpornościowego .

Hipoteza higieny

Ostatnie badania powiązały pojawiającą się koncepcję hipotezy higieny z wirusami. Ta hipoteza próbuje wyjaśnić niektóre z częstych przypadków chorób, takich jak astma i egzema w świecie zachodnim, przez nadużywanie antybiotyków i środków przeciwwirusowych przez społeczeństwa zachodnie.

To nadużywanie potencjalnie zaburza nie tylko bakterie jelitowe, ale także wirusy, które od dawna żyją w harmonii z ludzkim ciałem, a teraz odgrywają rolę w regulacji ludzkiego zdrowia.

Hipoteza ogólnie odnosi się do mikroorganizmów, ale obecnie jest rozszerzana na wirusy przenoszone drogą powietrzną i powszechne infekcje wirusowe wieku dziecięcego, które stają się coraz rzadsze.

Wpływ lokalizacji skóry

Różne wirusy kolonizują ludzką skórę i różnią się w zależności od miejsca na skórze. Ten wirom skórny obejmuje ludzkie wirusy (tj. wirus brodawczaka ludzkiego ) i bakteriofagi (wirusy bakteryjne), które infekują komensalne bakterie skórne, takie jak gronkowce .

Społeczności wirusów różnią się poziomem wilgoci i stopniem ochrony przed środowiskiem zewnętrznym.

Efekt diety

Wiele badań wykazało, że bakterie i wirusy w jelitach człowieka (mikrobiom jelitowy) można zmienić poprzez zmianę diety. Jedno badanie skupiło się na wirusach bakteryjnych, zwanych bakteriofagami w jelicie odkryli istotny związek między dietą a typem obecnych bakteriofagów. Dokonano tego, porównując odległość między społecznościami bakteriofagów w jelicie u osobników zarówno przed, jak i po rozpoczęciu kontrolowanej diety. Wyniki pokazały, że odległość między społecznościami bakteriofagów jelitowych osób na tej samej diecie była znacznie mniejsza pod koniec leczenia dietetycznego niż na początku, podczas gdy nie było wzrostu podobieństwa społeczności dla osób na różnych dietach w czasie.

Dalsza lektura

• David Pride, „Wirusy w tobie: biliony wirusów tworzą ludzki wirus. Niektóre mogą nam zaszkodzić, ale inne mogą nam pomóc, jeśli wymyślimy, jak ich używać”, Scientific American, tom . 323, nr. 6 (grudzień 2020), s. 46–53.

John 3:16