Πληροφορίες

Είναι γνωστό πώς σχηματίστηκαν οι πρώτοι ιοί;

Είναι γνωστό πώς σχηματίστηκαν οι πρώτοι ιοί;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ο παλαιότερος γνωστός ιός είναι γνωστό ότι προσβάλλει προϊστορικά έντομα πριν από 300 εκατομμύρια χρόνια. Ένας ιός είναι βασικά ένας παρασιτικός κλώνος εάν το DNA ή το RNA ενθυλακωθεί σε μια πρωτεϊνική επικάλυψη. Εισέρχεται στα κύτταρα "φορώντας" μια πρωτεϊνική επικάλυψη που αποτελείται από πρωτεΐνες που απαιτούνται από ένα συγκεκριμένο κύτταρο (π.χ. πνευμονικά κύτταρα και ιός γρίπης).

Τώρα, η ερώτησή μου:

  • Γνωρίζουμε πώς σχηματίστηκαν φυσικά οι ιοί; Για να απλοποιήσουμε την ερώτηση, αν επιστρέψουμε στον πρώτο ιό, πώς θα σχηματιζόταν;

Σημειώστε ότι ψάχνω για μια επιστημονική απάντηση και όχι για εικασίες. Ενώ μπορώ να δεχτώ κάποιο βαθμό κερδοσκοπίας, η αποδεκτή απάντηση θα είναι ΔΕΝ βασίζεται εξ ολοκλήρου σε κερδοσκοπία, εάν αυτό μπορεί να αποφευχθεί.


Ένα από τα κύρια σημεία διαμάχης στη μελέτη της εξέλιξης του ιού είναι αν εμφανίζονται ή όχι πριν από τον τελευταίο παγκόσμιο κυτταρικό πρόγονο (LUCA) ή μετά (κοινώς αποδεκτό: γονίδια που «διέφυγαν» από τους οργανισμούς ξενιστές, όπως η υπόθεση διαφυγής ή η υπόθεση της αστάθειας) Το Βασικά όμως, το LUCA είναι ο πιο πρόσφατος πρόγονος από τον οποίο προέρχονται όλοι οι οργανισμοί που ζουν στη Γη.

Όλο και περισσότερα στοιχεία υποστηρίζουν ότι η καταγωγή των ιών μπορεί να προϋπήρχε του LUCA, για παράδειγμα μια ιδέα είναι ότι «υπήρχε ένας« αρχαίος κόσμος ιών »αρχέγονων αναπαραγωγέων που υπήρχε πριν από οποιονδήποτε κυτταρικό οργανισμό και ότι προήλθαν τόσο οι ιοί RNA (πρώτος) όσο και DNA (αργότερα) εκείνη τη στιγμή, δωρίζοντας ορισμένα χαρακτηριστικά στους πρώτους κυτταρικούς οργανισμούς. Ωστόσο, "μια ανταγωνιστική θεωρία είναι ότι τα κύτταρα RNA υπήρχαν πριν από το LUCA και ότι οι ιοί RNA ήταν παράσιτα σε αυτά τα κύτταρα RNA που αργότερα εξέλιξαν το DNA ως τρόπο διαφυγής από τις αποκρίσεις του κυττάρου ξενιστή. "

Ουσιαστικά, ορισμένες θεωρίες υποστηρίζουν την προ-LUCA αρχαία προέλευση του ιού και μερικές υποστηρίζουν τη μετά την LUCA. Επειδή είναι αδύνατο να αναπαραχθούν συνθήκες πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, αρκετές προσεγγίσεις με τη χρήση εξελικτικών γενετικών και μοντέλων πιθανότητας συνιστώνται από τον συγγραφέα της εργασίας, που αναφέρεται παρακάτω. Συζητά επίσης για τα συγκεκριμένα υποστηρικτικά κριτήρια για τις θεωρίες που μπορείτε να διαβάσετε λεπτομερέστερα.

Holmes, E. C. (2011). "Τι μας λέει η εξέλιξη του ιού για την προέλευση του ιού;" J Virol 85(11): 5247-5251.


Μεγάλη ερώτηση. Υπάρχουν αρκετές υποθέσεις, αλλά στην πραγματικότητα κανείς δεν «ξέρει» γιατί αυτό είναι απίστευτα δύσκολο να αποδειχθεί. Μπορεί να μην μάθουμε ποτέ με βεβαιότητα.

Τέλος πάντων, στις τρεις κύριες υποθέσεις, το έλαβα από το http://en.wikipedia.org/wiki/Viral_evolution, νομίζω ότι θα το βρείτε χρήσιμο.

«Υπάρχουν τρεις κλασικές υποθέσεις σχετικά με την προέλευση των ιών: Οι ιοί μπορεί να ήταν κάποτε μικρά κύτταρα που παρασίτωναν μεγαλύτερα κύτταρα (υπόθεση εκφυλισμού ή υπόθεση μείωσης), ορισμένοι ιοί μπορεί να έχουν εξελιχθεί από κομμάτια DNA ή RNA που «δραπέτευσαν» από τα γονίδια ενός μεγαλύτερου οργανισμού (η υπόθεση της αλητείας ή η υπόθεση διαφυγής) ή οι ιοί θα μπορούσαν να έχουν εξελιχθεί από πολύπλοκα μόρια πρωτεΐνης και νουκλεϊκού οξέος την ίδια στιγμή που τα κύτταρα εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στη γη (η υπόθεση της πρώτης ιού).

Ωστόσο, όπως ίσως έχετε μαντέψει, υπάρχουν πολλά ερωτήματα στα οποία αυτές οι θεωρίες δεν απαντούν. Η επόμενη παράγραφος:

"Καμία από αυτές τις υποθέσεις δεν έγινε αποδεκτή πλήρως: η παλινδρόμηση δεν εξήγησε γιατί ακόμη και το μικρότερο από τα κυτταρικά παράσιτα δεν μοιάζουν με ιούς σε καμία περίπτωση. Η υπόθεση διαφυγής δεν εξήγησε τα πολύπλοκα καψίδια και άλλες δομές στα σωματίδια του ιού. Η υπόθεση απορρίφθηκε γρήγορα επειδή παραβίαζε τον ορισμό των ιών, καθώς απαιτούν κύτταρα ξενιστές. Οι ιολόγοι, ωστόσο, αρχίζουν να επανεξετάζουν και να επαναξιολογούν και τις τρεις υποθέσεις."

Υπάρχουν λίγες περισσότερες πληροφορίες στη σελίδα της Βικιπαίδειας, θα σας συνιστούσα να το διαβάσετε και να κάνετε μια μικρή έρευνα για τις διαφορετικές θεωρίες, αν θέλετε να μάθετε περισσότερα.

Ελπίζω αυτό να βοηθήσει,

CDB


Οι ιοί μπορούν να προκαλέσουν παγκόσμιες πανδημίες, αλλά από πού προήλθε ο πρώτος ιός;

Ο Arinjay Banerjee λαμβάνει χρηματοδότηση από το Saskatchewan Innovation and Opportunity και το Τμήμα Κτηνιατρικής Μικροβιολογίας του Πανεπιστημίου του Saskatchewan.

Η Karen Mossman λαμβάνει χρηματοδότηση από τα Καναδικά Ινστιτούτα για την Έρευνα Υγείας και το Συμβούλιο Έρευνας Φυσικών Επιστημών και Μηχανικών του Καναδά.

Ο Vikram Misra λαμβάνει χρηματοδότηση από το Συμβούλιο Επιστημών Φυσικών Επιστημών και Μηχανικών (NSERC) του Καναδά μέσω επιχορηγήσεων Discovery και CREATE. Το

Συνεργάτες

Το Πανεπιστήμιο του Saskatchewan παρέχει χρηματοδότηση ως ιδρυτικός εταίρος του The Conversation CA.

Το Πανεπιστήμιο του Saskatchewan παρέχει χρηματοδότηση ως μέλος του The Conversation CA-FR.

Το Conversation UK λαμβάνει χρηματοδότηση από αυτούς τους οργανισμούς

Ιοί όπως ο Έμπολα, η γρίπη και ο Ζίκα γίνονται πρωτοσέλιδο. Τραβούν την προσοχή μας με τις δυνατότητές τους να προκαλέσουν εκτεταμένη ασθένεια και θάνατο.

Αλλά από πού προήλθαν για πρώτη φορά αυτοί οι ιοί;

Σε αντίθεση με τα βακτήρια, οι ιοί δεν είναι ζωντανοί οργανισμοί - δεν μπορούν να αναπαραχθούν μόνοι τους. Αντίθετα, καταλαμβάνουν κύτταρα για να πολλαπλασιαστούν, να εξαπλωθούν και να προκαλέσουν ασθένειες.

Τι θα γινόταν όμως αν δεν ήταν πάντα έτσι;

Οι επιστήμονες που μελετούν έναν λεγόμενο γιγαντιαίο ιό που ονομάζεται Tupanvirus (που ονομάστηκε για το God of Thunder της Νότιας Αμερικής Guarani) διαπίστωσαν ότι, σε αντίθεση με τους ιούς που συναντάμε σήμερα, είχε ένα σχεδόν πλήρες μηχάνημα για να φροντίσει τον εαυτό του.

Αυτή η πρόσφατη ανακάλυψη τροφοδότησε τη συζήτηση σχετικά με την προέλευση των ιών.


1. Εισαγωγή

Μετά την ανακάλυψη του μωσαϊκού ιού του καπνού το 1892 και του ιού του αφθώδους πυρετού το 1898, ο πρώτος «φιλτραρίσιμος παράγοντας» που ανακαλύφθηκε στους ανθρώπους ήταν ο ιός του κίτρινου πυρετού το 1901 [1]. Νέα είδη ανθρώπινου ιού εξακολουθούν να εντοπίζονται, με ρυθμό τρία ή τέσσερα ετησίως (βλ. παρακάτω), και οι ιοί αποτελούν πάνω από τα δύο τρίτα όλων των νέων ανθρώπινων παθογόνων [2], μια εξαιρετικά σημαντική υπερεκπροσώπηση δεδομένου ότι τα περισσότερα ανθρώπινα παθογόνα είδη είναι βακτήρια, μύκητες ή ελμινθίες. Αυτοί οι νέοι ιοί διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό ως προς τη σημασία τους, που κυμαίνονται από τη σπάνια και ήπια ασθένεια που οφείλεται στον ιό Menangle έως τις καταστροφικές επιπτώσεις του HIV-1 για τη δημόσια υγεία.

Σε αυτό το άρθρο, ακολουθούμε μια οικολογική προσέγγιση για τη μελέτη της ποικιλομορφίας των ανθρώπινων ιών (που ορίζονται ως ιοί για τους οποίους υπάρχουν ενδείξεις φυσικής μόλυνσης του ανθρώπου). Αρχικά, περιγράφουμε και αναλύουμε χρονικά, γεωγραφικά και ταξινομικά πρότυπα στην ανακάλυψη ανθρώπινων ιών (ੲ). Στη συνέχεια εξετάζουμε τις διαδικασίες με τις οποίες εμφανίζονται νέοι ανθρώπινοι ιοί (ੳ). Υπάρχουν διάφοροι ορισμοί για το ‘εμφάνιση ’ [3] εδώ, μας ενδιαφέρουν όλα τα στάδια της διαδικασίας κατά την οποία ένας ιός μετατοπίζεται από το να μην μολύνει καθόλου τους ανθρώπους σε ένα σημαντικό ανθρώπινο παθογόνο. Όπως δείχνουν οι εμπειρίες με τον HIV-1 και τις νέες παραλλαγές της γρίπης Α (και επίσης με νέα παθογόνα ζώων όπως ο παρβοϊός των σκύλων [4]), αυτή η μετατόπιση μπορεί να συμβεί γρήγορα, σε βάθος χρόνου, δεκαετιών, ετών ή ακόμη και μηνών.

Φυσικά, δεν είναι όλα τα πρόσφατα αναγνωρισμένα ανθρώπινα είδη ιών "νέα" με την έννοια ότι μόλις πρόσφατα άρχισαν να μολύνουν τους ανθρώπους, πολλά από αυτά υπήρχαν στους ανθρώπους για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά μόλις πρόσφατα αναγνωρίστηκαν (βλ. [2 ] για μια πιο λεπτομερή συζήτηση). Επιπλέον, αναγνωρίζουμε ότι το είδος ‘ ’ είναι ένας ακριβής προσδιορισμός, ειδικά για ιούς όπως η γρίπη Α όπου διαφορετικοί ορότυποι μπορεί να έχουν πολύ διαφορετικές επιδημιολογίες και επιπτώσεις στην υγεία. Πράγματι, η οριοθέτηση μεταξύ του γένους, του συμπλέγματος ειδών, του είδους και του ορότυπου (ή άλλων χαρακτηρισμών υπο-ειδικών παραλλαγών) μπορεί να είναι κάπως αυθαίρετη. Παρόλα αυτά, μια μελέτη επί του παρόντος αναγνωρισμένων ‘ειδών’ είναι ένα φυσικό σημείο εκκίνησης για προσπάθειες χαρακτηρισμού και ερμηνείας προτύπων ποικιλομορφίας ιών.


Εισαγωγή στους ιούς

Το 1898, οι Friedrich Loeffler και Paul Frosch βρήκαν στοιχεία ότι η αιτία του αφθώδους πυρετού στα ζώα ήταν ένα μολυσματικό σωματίδιο μικρότερο από οποιοδήποτε βακτήριο. Αυτή ήταν η πρώτη ένδειξη για τη φύση των ιών, γενετικών οντοτήτων που βρίσκονται κάπου στη γκρίζα περιοχή μεταξύ ζωντανών και μη ζωντανών καταστάσεων.

Οι ιοί εξαρτώνται από τα κύτταρα ξενιστές που μολύνουν για αναπαραγωγή. Όταν βρίσκονται έξω από τα κύτταρα του ξενιστή, οι ιοί υπάρχουν ως πρωτεϊνικό περίβλημα ή καψίδιο, μερικές φορές κλεισμένο μέσα σε μια μεμβράνη. Το καψίδιο περικλείει είτε DNA είτε RNA που κωδικοποιεί τα στοιχεία του ιού. Ενώ σε αυτή τη μορφή έξω από το κύτταρο, ο ιός είναι μεταβολικά αδρανής, παραδείγματα τέτοιων μορφών απεικονίζονται παρακάτω.

Όταν έρχεται σε επαφή με ένα κύτταρο ξενιστή, ένας ιός μπορεί να εισάγει το γενετικό του υλικό στον ξενιστή του, αναλαμβάνοντας κυριολεκτικά τις λειτουργίες του ξενιστή. Ένα μολυσμένο κύτταρο παράγει περισσότερη ιική πρωτεΐνη και γενετικό υλικό αντί για τα συνήθη προϊόντα του. Ορισμένοι ιοί μπορεί να παραμένουν αδρανείς μέσα στα κύτταρα ξενιστές για μεγάλα χρονικά διαστήματα, προκαλώντας καμία προφανή αλλαγή στα κύτταρα ξενιστή τους (ένα στάδιο γνωστό ως λυσογόνος φάση). Αλλά όταν ένας αδρανής ιός διεγείρεται, εισέρχεται στο λυτικό φάση: σχηματίζονται νέοι ιοί, αυτοσυγκεντρώνονται και ξεσπούν έξω από το κύτταρο ξενιστή, σκοτώνοντας το κύτταρο και συνεχίζοντας να μολύνουν άλλα κύτταρα. Το παρακάτω διάγραμμα στα δεξιά δείχνει έναν ιό που επιτίθεται στα βακτήρια, γνωστή ως λάμδα βακτηριοφάγος, το οποίο έχει μέγεθος περίπου 200 νανόμετρα.

Οι ιοί προκαλούν μια σειρά ασθενειών στους ευκαρυώτες. Στους ανθρώπους, η ευλογιά, το κρυολόγημα, η ανεμοβλογιά, η γρίπη, ο έρπης ζωστήρας, ο έρπης, η πολιομυελίτιδα, η λύσσα, ο Έμπολα, ο πυρετός του Χάντα και το AIDS είναι παραδείγματα ιογενών ασθενειών. Ακόμη και ορισμένοι τύποι καρκίνου - αν και σίγουρα όχι όλοι - έχουν συνδεθεί με ιούς.

Οι ίδιοι οι ιοί δεν έχουν απολιθώματα, αλλά είναι πολύ πιθανό να έχουν αφήσει ίχνη στην ιστορία της ζωής. Έχει υποτεθεί ότι οι ιοί μπορεί να ευθύνονται για μερικές από τις εξαφανίσεις που φαίνονται στα απολιθώματα (Emiliani, 1993). Κάποτε θεωρήθηκε από κάποιους ότι εστίες ιικής ασθένειας μπορεί να ήταν υπεύθυνες για μαζικές εξαφανίσεις, όπως η εξαφάνιση των δεινοσαύρων και άλλες μορφές ζωής. Αυτή η θεωρία είναι δύσκολο να δοκιμαστεί αλλά φαίνεται απίθανη, δεδομένου ότι ένας δεδομένος ιός μπορεί τυπικά να προκαλέσει ασθένεια μόνο σε ένα είδος ή σε μια ομάδα σχετικών ειδών. Ακόμη και ένας υποθετικός ιός που θα μπορούσε να μολύνει και να σκοτώσει όλους τους δεινόσαυρους, πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια, δεν θα μπορούσε να έχει μολύνει τους αμμωνίτες ή τα τρήματα που επίσης εξαφανίστηκαν ταυτόχρονα.

Από την άλλη πλευρά, επειδή οι ιοί μπορούν να μεταφέρουν γενετικό υλικό μεταξύ διαφορετικών ειδών ξενιστών, χρησιμοποιούνται ευρέως στη γενετική μηχανική. Οι ιοί πραγματοποιούν επίσης φυσική «γενετική μηχανική»: ένας ιός μπορεί να ενσωματώσει κάποιο γενετικό υλικό από τον ξενιστή του καθώς αναπαράγεται και να μεταφέρει αυτές τις γενετικές πληροφορίες σε έναν νέο ξενιστή, ακόμη και σε έναν ξενιστή που δεν σχετίζεται με τον προηγούμενο ξενιστή. Αυτό είναι γνωστό ως μεταγωγή, και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να χρησιμεύσει ως μέσο εξελικτικής αλλαγής -- αν και δεν είναι σαφές πόσο σημαντική είναι στην πραγματικότητα η μεταγωγή του εξελικτικού μηχανισμού.

Την εικόνα του ιού της γρίπης έδωσε το Τμήμα Κτηνιατρικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Queen's του Μπέλφαστ. Η εικόνα του ιού του μωσαϊκού καπνού δόθηκε από τον Πειραματικό Σταθμό Rothamstead. Και οι δύο διακομιστές έχουν εκτεταμένα αρχεία εικόνων ιών.

Το Ινστιτούτο Μοριακής Ιολογίας του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν διαθέτει πολλές εξαιρετικές πληροφορίες για τους ιούς, συμπεριλαμβανομένων ειδήσεων, σημειώσεων μαθημάτων και μερικές υπέροχες εικόνες υπολογιστή και κινούμενα σχέδια ιών.

Τα κύτταρα ζωντανά! Ο ιστότοπος περιλαμβάνει πληροφορίες για τα μεγέθη των ιικών σωματιδίων και ένα άρθρο για τους μηχανισμούς μόλυνσης από τον ιό HIV.


Κατανόηση ενός κοινού ιού του κρυολογήματος

Οι ρινοϊοί είναι μια κύρια αιτία του κοινού κρυολογήματος και μπορεί να συμβάλλουν σε περίπου τις μισές εξάρσεις άσθματος. Οι ερευνητές έχουν πλέον ολοκληρώσει την αλληλουχία των γονιδιωμάτων όλων των γνωστών τύπων ρινοϊών, θέτοντας το έδαφος για την ανάπτυξη φαρμάκων και εμβολίων για την καταπολέμηση των ιών.

Το κρύο είναι η πιο κοινή γνωστή ασθένεια, που φέρνει το φτέρνισμα, το γρατσουνάκι του λαιμού και την καταρροή που όλοι γνωρίζουμε. Οι άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν περίπου 1 δισεκατομμύριο κρυολογήματα κάθε χρόνο.

Περισσότεροι από 200 διαφορετικοί ιοί είναι γνωστό ότι προκαλούν τα συμπτώματα του κοινού κρυολογήματος. Υπολογίζεται ότι το 30-35% όλων των κρυολογημάτων των ενηλίκων προκαλείται από ρινοϊούς. Σε άτομα με άσθμα, ιδιαίτερα στα παιδιά, οι λοιμώξεις από ρινοϊούς συνδέονται επίσης συχνά με εξάρσεις. Οι επιστήμονες είχαν προηγουμένως εντοπίσει 99 διαφορετικούς τύπους ρινοϊών. Πρόσφατα, ωστόσο, ένας αριθμός άγνωστων τύπων εντοπίστηκε σε ασθενείς με σοβαρές ασθένειες που μοιάζουν με γρίπη.

Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Stephen B. Liggett στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Maryland υποστήριξε ότι οι στρατηγικές για την καταπολέμηση των ρινοϊών θα εξαρτηθούν από την καλύτερη κατανόηση της ποικιλομορφίας και της εξέλιξης των ρινοϊών. Η ομάδα ξεκίνησε, χρησιμοποιώντας εσωτερικά κεφάλαια, για να ολοκληρώσει τις γενετικές αλληλουχίες όλων των γνωστών τύπων ρινοϊών. Η Δρ Ann Palmenberg στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin, Madison, η οποία υποστηρίζεται από το Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργιών και Λοιμωδών Νοσημάτων (NIAID) του NIH, συνεργάστηκε στην ανάλυση. Τα αποτελέσματα εμφανίστηκαν στο περιοδικό Επιστήμη στις 3 Απριλίου 2009.

Οι επιστήμονες έθεσαν σε αλληλουχία τα πλήρη γονιδιώματα 70 γνωστών ανθρώπινων ρινοϊών και 10 άλλων από δείγματα ρινικής πλύσης ασθενών με λοιμώξεις του ανώτερου αναπνευστικού ρινοϊού. Η τελική συλλογή, συμπεριλαμβανομένων των προηγουμένως δημοσιευμένων αλληλουχιών, αποτελούνταν από 138 πλήρους μήκους γονιδιώματα ανθρώπινων ρινοϊών.

Οι ερευνητές συνέκριναν όλες τις αλληλουχίες για να προσδιορίσουν πώς σχετίζονται. Με βάση αυτές τις σχέσεις, ανακάλυψαν ότι μπορεί να υπάρχουν έως και 4 διαφορετικά είδη ρινοϊού.

Οι ρινοϊοί περιέχουν όλες τις γενετικές τους πληροφορίες σε ένα κλώνο RNA (ένα μόριο που σχετίζεται με το DNA). Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όλα τα σκέλη του ιού RNA έχουν σχήμα τριφυλλιού σε ένα άκρο. Σχεδόν κάθε ιός είχε μια μοναδική αλληλουχία σε ένα τμήμα αυτής της περιοχής. Ανάλογες περιοχές σε σχετικούς ιούς έχει αποδειχθεί ότι επηρεάζουν το πόσο παθογόνοι είναι οι ιοί. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η σειρά αλληλουχίας μπορεί να παίξει παρόμοιο ρόλο στους ρινοϊούς.

Οι επιστήμονες βρήκαν επίσης στοιχεία για απομακρυσμένα στελέχη που ανταλλάσσουν τμήματα RNA. Το πού ακριβώς και το πώς οι ιοί ανταλλάσσουν γενετικό υλικό στο σώμα είναι αβέβαιο, αλλά είναι γνωστό ότι πολλοί ρινοϊοί μολύνουν ανθρώπους ταυτόχρονα.

Αυτά τα αποτελέσματα της μελέτης παρέχουν ένα πλαίσιο για την ανάλυση ανθρώπινων ρινοϊών που μπορεί να χτυπήσουν στο μέλλον. Οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μελέτες για την παρακολούθηση της κίνησης και της εξέλιξης νέων ιών. Μπορεί επίσης να αποδειχθεί πολύτιμο για την ανάπτυξη αντιιικών φαρμάκων και εμβολίων.


15 Άγνωστα γεγονότα για τους ιούς

Η μόλυνση από ιό μπορεί να προκαλέσει διάφορες ασθένειες. Είναι βασικά παράσιτα και εξαπλώνονται από τον έναν ξενιστή στον άλλο. Καθώς προκαλούν ασθένειες αλλά χρησιμοποιούνται και για κάποια ευεργετική εργασία.

Στα λατινικά, η λέξη 'Ιός' που σημαίνει 'δηλητήριο'Το Γνωρίζετε ότι στις αρχές του δέκατου ένατου αιώνα αυτή η λέξη χρησιμοποιήθηκε για οποιαδήποτε ουσία που προκαλεί τοξική ασθένεια; Τώρα όμως η λέξη ιός χρησιμοποιείται και για παθογόνα σωματίδια. Ο ιός είναι ένα μολυσματικό σωματίδιο που εμφανίζει τα χαρακτηριστικά της ζωής και της μη ζωής. Η δομή και η λειτουργία του ιού διαφέρουν από φυτά, ζώα και βακτήρια. Δεν είναι κύτταρα και δεν μπορούν να αναπαραχθούν. Ο ιός πρέπει να βασίζεται στους ξενιστές για την παραγωγή ενέργειας, την αναπαραγωγή και την επιβίωση. Το μέγεθος ενός ιού είναι περίπου 20-400 νανόμετρα. Ο ιός είναι επίσης η αιτία πολλών ανθρώπινων ασθενειών, όπως η γρίπη των ιών, η ανεμοβλογιά και το κοινό κρυολόγημα κ.λπ.

Ο Ρώσος επιστήμονας Ivanovsky εξήγησε για πρώτη φορά το 1892 ότι σωματίδια ιού υπάρχουν στο εκχύλισμα των φύλλων των φυτών καπνού που πάσχουν από μωσαϊκή ασθένεια. Οι περισσότεροι ιοί είναι τόσο μικροί που είναι αδύνατο να τους δούμε μέσα από ένα σύνθετο μικροσκόπιο.

Ενδιαφέροντα και άγνωστα γεγονότα για τους ιούς

1. Γνωρίζετε ότι ο μικρότερος ιός είναι Ιός νέκρωσης καπνού, το οποίο έχει μέγεθος περίπου 17 nm; Αντίθετα, ο μεγαλύτερος ιός είναι ο Ιός πυρετού πατάτας που είναι περίπου 400 nm.

2. Απολιθώματα του Κυανοβακτήρια φυλάσσονται σε βράχο 3,2 δισεκατομμυρίων ετών στο Palaeobotany Institute of Lucknow.

3. Βακτηριοφάγος ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα από Frederick W. Twort στη Μεγάλη Βρετανία (1915) και Felix d Herelle στη Γαλλία (1917). Αυτοί οι ιοί που εισέρχονται στα βακτήρια και πολλαπλασιάζονται ή ομάδα ιών που μολύνουν βακτήρια ονομάζονται βακτηριοφάγοι ή βακτηριοφάγοι.

4. Η πρωτεϊνική επικάλυψη του ιού ονομάζεται α καψίδιο.

5. Οι Bawden και Darlington ανέφεραν ότι οι ιοί αποτελούνται από νουκλεοπρωτεΐνη.

Ποιες είναι οι ασθένειες που προκαλούνται λόγω έλλειψης νερού;
6. Ιοειδή είναι μικρά παθογόνα του ιού. Δεν περιέχουν πρωτεϊνικό πυρήνα παρόμοιο με ιούς. Μόνο οι συνθέσεις των ιοειδών που αποτελούνται από RNA ονομάζονται μεταϊοί.

7. Κυανοβακτήρια θεωρούνται οι πρώτοι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί.

8. Μονόκλωνο RNA βρίσκεται στον ιό της λύσσας ή της υδροφοβίας.

9. Δίκλωνο DNA βρίσκεται στον ιό του μικρού Pox.

10. Γνωρίζετε ότι το μολυσματικό μέρος του ιού είναι νουκλεϊκό οξύ?

11. Ο Stanley είναι ο πρώτος που διαχώρισε τον ιό ως α κρύσταλλο.

12. Αντιβιοτικά δεν επηρεάζουν τους ιούς επειδή οι ιοί δεν έχουν δικές τους μεταβολικές διεργασίες και ζουν πάντα στα κύτταρα ξενιστές, επομένως οι τοξικές επιδράσεις των αντιβιοτικών εμφανίζονται μόνο στο κύτταρο ξενιστή.

13. Γνωρίζετε ότι το κοινό κρυολόγημα προκαλείται από Ρινοϊός?

14. Το πλήρες όνομα του AIDS ιός είναι Σύνδρομο Επίκτητης ΑνοσοανεπάρκειαςΤο Αυτή η ασθένεια προκαλείται από έναν ιό. Οι ιοί που μεταδίδουν το AIDS είναι γνωστοί με διαφορετικά ονόματα:
- Ανθρώπινος Τ λεμφοτροπικός ιός III (HLV-III)
- Ιός που σχετίζεται με τη λεμφαδενοπάθεια (LAV)
- ρετροϊός που σχετίζεται με το AIDS (ARV)

15. Πολυάριθμος βακτηριοφάγους υπάρχουν στο νερό του ποταμού Γκάνγκα. Καταστρέφουν τα παθογόνα βακτήρια που υπάρχουν στο μολυσμένο νερό του ποταμού. Επομένως, διατηρούν καθαρό το νερό του ποταμού Γάγγα δουλεύοντας ως οδοκαθαριστές. Και αυτοί οι ιοί που μολύνουν και σκοτώνουν βακτήρια θα μπορούσαν να προσφέρουν μια χρήσιμη εναλλακτική λύση στα αντιβιοτικά με τη μορφή θεραπείας με φάγους.
Αν και, οι ιοί είναι ο αιτιολογικός παράγοντας πολλών ασθενειών. Αλλά από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιούνται επίσης ως βακτηριοφάγοι για να καταστρέψουν επιβλαβή βακτήρια από το νερό. Επομένως, η θεραπεία Phage είναι η χρήση βακτηριοφάγων για τη θεραπεία παθολογικών λοιμώξεων (που προκαλούν ασθένειες) που προκαλούνται από βακτήρια.


Λειτουργία

Ο πρωταρχικός ρόλος του ιού ή του βιριόντος είναι να "παραδίδει το γονιδίωμά του DNA ή RNA στο κύτταρο ξενιστή, έτσι ώστε το γονιδίωμα να μπορεί να εκφραστεί (μεταγραφεί και μεταφραστεί) από το κύτταρο ξενιστή,&rdquo σύμφωνα με το "Medical Microbiology".

Πρώτον, οι ιοί πρέπει να έχουν πρόσβαση στο εσωτερικό ενός σώματος ξενιστή & rsquos. Οι αναπνευστικές οδοί και οι ανοιχτές πληγές μπορούν να λειτουργήσουν ως πύλες εισόδου για ιούς. Μερικές φορές τα έντομα παρέχουν τον τρόπο εισόδου. Ορισμένοι ιοί θα μπουν στο σάλιο ενός εντόμου και θα εισέλθουν στο σώμα του ξενιστή μετά τα τσιμπήματα των εντόμων. Σύμφωνα με τους συγγραφείς του &ldquoMolecular Biology of the Cell, 4th Ed&rdquo (Garland Science, 2002) τέτοιοι ιοί μπορούν να αναπαραχθούν τόσο μέσα στα κύτταρα των εντόμων όσο και στα κύτταρα του ξενιστή, εξασφαλίζοντας μια ομαλή μετάβαση από το ένα στο άλλο. Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν τους ιούς που προκαλούν κίτρινο πυρετό και δάγκειο πυρετό.

Στη συνέχεια, οι ιοί θα προσκολληθούν στις επιφάνειες των κυττάρων του ξενιστή. Το κάνουν αναγνωρίζοντας και δεσμεύοντας τους υποδοχείς της κυτταρικής επιφάνειας, όπως δύο αλληλένδετα κομμάτια παζλ.Πολλοί διαφορετικοί ιοί μπορούν να συνδεθούν στον ίδιο υποδοχέα και ένας μόνο ιός μπορεί να δεσμεύσει διαφορετικούς υποδοχείς της κυτταρικής επιφάνειας. Ενώ οι ιοί τα χρησιμοποιούν προς όφελός τους, οι υποδοχείς της κυτταρικής επιφάνειας έχουν σχεδιαστεί για να εξυπηρετούν το κύτταρο.

Αφού ένας ιός συνδεθεί στην επιφάνεια του κυττάρου ξενιστή, μπορεί να αρχίσει να κινείται κατά μήκος της εξωτερικής επικάλυψης ή της μεμβράνης του κυττάρου ξενιστή. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι εισόδου. Ο HIV, ένας ιός με φάκελο, συγχωνεύεται με τη μεμβράνη και ωθείται προς τα μέσα. Ένας άλλος ιός με περίβλημα, ο ιός της γρίπης, καταποντίζεται από το κύτταρο. Ορισμένοι ιοί χωρίς περίβλημα, όπως ο ιός της πολιομυελίτιδας, δημιουργούν ένα πορώδες κανάλι εισόδου και διαπερνούν τη μεμβράνη.

Μόλις εισέλθουν, οι ιοί απελευθερώνουν το γονιδίωμά τους και επίσης διαταράσσουν ή παραβιάζουν διάφορα μέρη του κυτταρικού μηχανήματος. Τα ιικά γονιδιώματα κατευθύνουν τα κύτταρα-ξενιστές να παράγουν τελικά ιικές πρωτεΐνες (πολλές φορές σταματούν τη σύνθεση οποιουδήποτε RNA και πρωτεϊνών που μπορεί να χρησιμοποιήσει το κύτταρο ξενιστής). Τελικά, οι ιοί στοιβάζουν το κατάστρωμα υπέρ τους, τόσο μέσα στο κύτταρο ξενιστή όσο και μέσα στον ίδιο τον ξενιστή δημιουργώντας συνθήκες που τους επιτρέπουν να εξαπλωθούν. Για παράδειγμα, όταν πάσχετε από κοινό κρυολόγημα, ένα φτάρνισμα εκπέμπει 20.000 σταγονίδια που περιέχουν σωματίδια ρινοϊού ή κορωνοϊού, σύμφωνα με τη «Molecular Biology of the Cell». Το άγγιγμα ή η εισπνοή αυτών των σταγονιδίων είναι το μόνο που χρειάζεται για να εξαπλωθεί το κρυολόγημα.


Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν ιό χωρίς αναγνωρίσιμα γονίδια

Οι ιοί είναι μερικοί από τους πιο μυστηριώδεις οργανισμούς στη Γη. Είναι από τις πιο μικροσκοπικές μορφές ζωής στον κόσμο και επειδή κανένας δεν μπορεί να επιβιώσει και να αναπαραχθεί χωρίς έναν ξενιστή, ορισμένοι επιστήμονες αναρωτήθηκαν αν θα έπρεπε να θεωρηθούν ζωντανά όντα. Τώρα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα που δεν έχει αναγνωρίσιμα γονίδια, καθιστώντας το ανάμεσα στους πιο παράξενους από όλους τους γνωστούς ιούς. Πόσους ιούς όμως γνωρίζουμε πραγματικά; Μια άλλη ομάδα μόλις ανακάλυψε χιλιάδες νέους ιούς που κρύβονται στους ιστούς δεκάδων ζώων.

Τα ευρήματα μιλάνε για το "πόσο πρέπει να καταλάβουμε" για τους ιούς, λέει ένας από τους ερευνητές, ο Jônatas Abrahão, ιολόγος στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο του Minas Gerais, Belo Horizonte.

Ο Abrahão έκανε την ανακάλυψή του ενώ κυνηγούσε γιγάντιους ιούς. Αυτά τα μικρόβια - περίπου στο μέγεθος των βακτηρίων - ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά σε αμοιβάδες το 2003. Σε μια τοπική τεχνητή λίμνη, ο ίδιος και οι συνεργάτες του βρήκαν όχι μόνο νέους γιγάντιους ιούς, αλλά και έναν ιό που - λόγω του μικρού του μεγέθους - δεν έμοιαζε με τους περισσότερους μολύνουν σε αμοιβάδες. Το ονόμασαν Yaravirus. (Η Γιάρα είναι η «μητέρα των υδάτων» σύμφωνα με τη μυθολογία των ιθαγενών Τούπι-Γκουαρανί.)

Το μέγεθος του Yaravirus δεν ήταν το μόνο παράξενο σε αυτό. Όταν η ομάδα ανάλυσε το γονιδίωμά της, κανένα από τα γονίδια της δεν ταίριαζε με κανένα επιστήμονα που είχε συναντήσει πριν, αναφέρει η ομάδα στον διακομιστή εκτύπωσης bioRxiv.

Η ιογενής καινοτομία δεν εκπλήσσει την Elodie Ghedin του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης, η οποία αναζητά ιούς στα λύματα και στα αναπνευστικά συστήματα. Περισσότερο από το 95% των ιών στα δεδομένα λυμάτων «δεν έχουν αντιστοιχία με τα γονιδιώματα αναφοράς [στις βάσεις δεδομένων]», λέει. Όπως και η Abrahão, λέει, «Φαίνεται να ανακαλύπτουμε συνεχώς νέους ιούς».

Μερικά από τα γονίδια του Yaravirus μοιάζουν με αυτά ενός γιγαντιαίου ιού, αλλά δεν είναι ακόμα σαφές πώς σχετίζονται αυτά τα δύο, λέει ο Abrahão. Αυτός και οι συνάδελφοί του εξακολουθούν να ερευνούν άλλες πτυχές του τρόπου ζωής του νέου ιού.

Ενώ ο Abrahão κυνηγούσε τους ιούς έναν έναν, ο Christopher Buck και ο μεταπτυχιακός φοιτητής Michael Tisza, ιολόγοι στο Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου, έριχναν ένα πολύ ευρύτερο δίχτυ. Έψαχναν σε μεγάλο βαθμό σε ιστούς ζώων για ιούς που κρατούν το γενετικό υλικό τους σε κύκλο. Οι λεγόμενοι κυκλικοί ιοί περιλαμβάνουν ιούς θηλωμάτων, ένας από τους οποίους, ο ιός ανθρώπινου θηλώματος, μπορεί να προκαλέσει καρκίνο του τραχήλου της μήτρας και ένας άλλος ιός που είναι συνήθως αβλαβής για τους ανθρώπους. Αλλά ο Μπακ έχει στοιχεία ότι το τελευταίο μπορεί να σχετίζεται με τον καρκίνο της ουροδόχου κύστης σε ασθενείς με μεταμόσχευση νεφρού και σε άλλα άτομα.

Για να βρουν αυτούς τους ιούς, οι ερευνητές απομόνωσαν ιικά σωματίδια από δεκάδες δείγματα ιστών από ανθρώπους και άλλα ζώα και τα εξέτασαν για κυκλικά γονιδιώματα. Η ομάδα επιβεβαίωσε ότι το DNA ανήκε σε ιούς αναζητώντας ένα γονίδιο που κωδικοποιεί το κέλυφος ενός ιού. Αυτές οι αλληλουχίες γονιδίων είναι συχνά μη αναγνωρίσιμες, αλλά ο Tisza έγραψε ένα πρόγραμμα υπολογιστή που προέβλεψε ποια γονίδια ήταν πιο πιθανό να κωδικοποιήσουν τις χαρακτηριστικές πτυχές αυτών των κελυφών.

Συνολικά, η ομάδα ανακάλυψε περίπου 2500 κυκλικούς ιούς, περίπου 600 από τους οποίους είναι νέοι στην επιστήμη. Είναι ακόμα ασαφές τι αντίκτυπο έχουν, αν υπάρχουν, αυτά τα μικρόβια στην ανθρώπινη υγεία, αναφέρει η ομάδα στο eLife. Αλλά ο Μπακ λέει ότι τα δεδομένα θα επιτρέψουν στους γιατρούς και τους επιστήμονες να αρχίσουν να κάνουν αυτές τις συνδέσεις. Η προσέγγιση "είναι ένα σημαντικό εργαλείο για να μάθουμε την κατανομή εκατοντάδων ή χιλιάδων ιικών γονιδιωμάτων", λέει ο Abrahão.

Οι νέες μελέτες έχουν επιπτώσεις πέρα ​​από το να καταλάβουμε ποιοι ιοί προκαλούν ασθένεια. Ορισμένοι ιοί που ζουν στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να μας βοηθήσουν να διατηρηθούμε υγιείς και άλλοι είναι απαραίτητοι για την ομαλή λειτουργία των οικοσυστημάτων βοηθώντας στην ανακύκλωση βασικών θρεπτικών συστατικών. «Δεν θα μπορούσαμε να επιβιώσουμε χωρίς [αυτούς]», λέει ο Curtis Suttle, ιολόγος περιβάλλοντος στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας, Βανκούβερ, ο οποίος δεν συμμετείχε σε καμία από τις δύο μελέτες. «Υπάρχουν τεράστια οφέλη για την ανακάλυψη και τον χαρακτηρισμό των ιών».


Πώς οι επιστήμονες αναγνωρίζουν έναν ιό

Οι επιστήμονες της δημόσιας υγείας επιβεβαίωσαν ότι ένας κοινός ιός - ένας κορωνοϊός - που έχει γίνει πιο σοβαρός ως η πιθανή αιτία σοβαρού οξέος αναπνευστικού συνδρόμου (SARS). Πολλοί άνθρωποι αναρωτιούνται πώς γνωρίζουν οι επιστήμονες ότι η αιτία είναι ένας ιός και, το πιο σημαντικό, ο συγκεκριμένος ιός.

Το 1890, ο Robert Koch περιέγραψε τους βασικούς κανόνες που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να καθορίσουν εάν ένας μολυσματικός οργανισμός προκαλεί μια συγκεκριμένη ασθένεια. Αυτοί οι τέσσερις κανόνες ονομάζονται "αξιώματα του Κοχ".

  1. Ο οργανισμός πρέπει να βρίσκεται σε άτομα με τη νόσο και να απουσιάζει σε άτομα χωρίς τη νόσο.
  2. Ο οργανισμός πρέπει να μπορεί να αναπτυχθεί από ιστούς ή άλλα δείγματα του προσβεβλημένου ατόμου στο εργαστήριο.
  3. Ο οργανισμός πρέπει να προκαλέσει την ασθένεια όταν χορηγείται σε ένα υγιές άτομο που δεν επηρεάζεται.
  4. Ο οργανισμός πρέπει και πάλι να αναπτυχθεί από αυτό το δεύτερο άτομο.

Στην περίπτωση του SARS, γνωρίζουμε ότι ο κορωνοϊός είχε βρεθεί και αναπτυχθεί από πολλά άτομα που ήταν άρρωστα με τα συμπτώματα του SARS -- εκπληρώνοντας έτσι τα δύο πρώτα από τα αξιώματα του Koch. Επειδή θα ήταν ανήθικο να εκθέσουμε άτομα με τον ιό, οι επιστήμονες της δημόσιας υγείας χρησιμοποιούν μια επιστήμη που ονομάζεται επιδημιολογία για να αποδείξουν ότι μόνον οι άνθρωποι που εκτίθενται στον ιό έχουν προσβληθεί από τη μόλυνση. Αυτή η τεχνική βασίζεται στη συνέντευξη και τη μελέτη ομάδων ατόμων που έχουν αρρωστήσει και τη σύγκρισή τους με άτομα που δεν έχουν προσβληθεί από τη νόσο. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι η ασθένεια θα εμφανιστεί εάν ένα άτομο εκτίθεται στην ασθένεια. Στη συνέχεια κοιτάζουν για να δουν εάν πρόσφατα ακούσια εκτεθειμένοι άνθρωποι εμφανίζουν την ασθένεια και ότι ο οργανισμός έχει αναπτυχθεί από αυτούς. Αυτό πληροί κατ' αρχήν τον τρίτο και τον τέταρτο κανόνα του Koch.

Συνεχίζεται

Στην περίπτωση του SARS, οι επιστήμονες απέδειξαν σαφώς ότι ο ιός σχετίζεται με άτομα με τη νόσο και ο ιός έχει απομονωθεί από αυτούς τους ασθενείς. Η επιδημιολογία δείχνει επίσης ότι η ασθένεια εμφανίζεται σε άτομα που εκτίθενται στη νόσο συχνότερα από άτομα που δεν έχουν εκτεθεί σαφώς στη νόσο. Τέλος, ο ιός έχει αναπτυχθεί από τα άτομα που εκτέθηκαν στη συνέχεια. Επιπλέον, οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν ζώα για να επιδείξουν αυτούς τους δύο τελευταίους κανόνες εκθέτοντας το ζώο στον κοροναϊό και να δουν εάν προκαλεί μια ασθένεια όπως το SARS.


Η πιο θανατηφόρα γρίπη: Η πλήρης ιστορία της ανακάλυψης και της ανασυγκρότησης του πανδημικού ιού του 1918

Μια έγχρωμη εικόνα του ιού του 1918 που λήφθηκε από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM). Ο ιός του 1918 προκάλεσε την πιο θανατηφόρα πανδημία γρίπης στην καταγεγραμμένη ανθρώπινη ιστορία, στοιχίζοντας τη ζωή σε περίπου 50 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Φωτογραφική πίστωση: C. Goldsmith - Public Health Image Library #11098.

Κλείσε

Μια έγχρωμη εικόνα του ιού του 1918 που λήφθηκε από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM). Ο ιός του 1918 προκάλεσε την πιο θανατηφόρα πανδημία γρίπης στην καταγεγραμμένη ανθρώπινη ιστορία, στοιχίζοντας τη ζωή σε περίπου 50 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Φωτογραφική πίστωση: C. Goldsmith - Public Health Image Library #11098.

Η 100ή επέτειος της πανδημίας του 1918 και η 10η επέτειος της πανδημίας H1N1 του 2009 είναι ορόσημα που παρέχουν την ευκαιρία να προβληματιστούμε για το πρωτοποριακό έργο που οδήγησε στην ανακάλυψη, την αλληλουχία και την ανακατασκευή του ιού της πανδημίας της γρίπης του 1918. Αυτή η συλλογική προσπάθεια προώθησε την κατανόηση της πιο θανατηφόρας πανδημίας γρίπης στη σύγχρονη ιστορία και βοήθησε την παγκόσμια κοινότητα δημόσιας υγείας να προετοιμαστεί για σύγχρονες πανδημίες, όπως ο H1N1 του 2009, καθώς και μελλοντικές απειλές πανδημίας.

Η πανδημία γρίπης H1N1 του 1918, που μερικές φορές αναφέρεται ως &ldquoΙσπανική γρίπη, σκότωσε περίπου 50 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένων περίπου 675.000 ανθρώπων στις Ηνωμένες Πολιτείες. 1,2,3,4 Ένα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό αυτού του ιού ήταν το υψηλό ποσοστό θνησιμότητας που προκάλεσε σε υγιείς ενήλικες ηλικίας 15 έως 34 ετών. 3 Η πανδημία μείωσε το μέσο προσδόκιμο ζωής στις Ηνωμένες Πολιτείες κατά περισσότερα από 12 χρόνια. 3 Δεν έχει παρατηρηθεί συγκρίσιμο ποσοστό θνησιμότητας σε καμία από τις γνωστές περιόδους γρίπης ή πανδημίες που έχουν συμβεί είτε πριν είτε μετά την πανδημία του 1918. 3

Ο ιός&rsquo μοναδική σοβαρότητα μπερδεύει τους ερευνητές για δεκαετίες και προκάλεσε πολλά ερωτήματα, όπως &ldquoΓιατί ήταν ο ιός του 1918 τόσο θανατηφόρος;&rdquo, &ldquoΑπό πού προήλθε ο ιός;&rdquo και &ldquoΤι μπορεί να μάθει η κοινότητα δημόσιας υγείας από τον ιό του 1918 για να προετοιμαστεί καλύτερα υπέρ και υπεράσπιση από μελλοντικές πανδημίες;&rdquo Αυτές οι ερωτήσεις ώθησαν μια ομάδα ειδικών ερευνητών και κυνηγών ιών να αναζητήσουν τον χαμένο ιό του 1918, να καθορίσουν την αλληλουχία του γονιδιώματός του, να αναδημιουργήσουν τον ιό σε ένα εξαιρετικά ασφαλές και ελεγχόμενο εργαστηριακό περιβάλλον στο CDC και τελικά να μελετήσουν τα μυστικά του για καλύτερη προετοιμασία για μελλοντικές πανδημίες. Ακολουθεί μια ιστορική αφήγηση αυτών των προσπαθειών, πλήρης με αναφορές και περιγραφές των συνεισφορών όλων των αξιόλογων ανδρών και γυναικών που συμμετείχαν.

[Σημείωση: Για μια λίστα συνηθισμένων ερωτήσεων και απαντήσεων που σχετίζονται με αυτήν την εργασία, ανατρέξτε στο Q & ampA: Ανασυγκρότηση του ιού της πανδημίας γρίπης του 1918.]

Ανακαλύπτοντας έναν χαμένο δολοφόνο

Ο χώρος του ομαδικού τάφου στο Brevig Mission της Αλάσκας, όπου 72 από το μικρό χωριό&rsquos 80 ενήλικες κατοίκους θάφτηκαν αφού υπέκυψαν στον θανατηφόρο ιό της πανδημίας του 1918. Φωτογραφία: Angie Busch Alston.

Κλείσε

Ο χώρος του ομαδικού τάφου στο Brevig Mission της Αλάσκας, όπου 72 από το μικρό χωριό&rsquos 80 ενήλικες κατοίκους θάφτηκαν αφού υπέκυψαν στον θανατηφόρο ιό της πανδημίας του 1918. Φωτογραφία: Angie Busch Alston.

Αυτή η φωτογραφία του 1951 δείχνει τον Johan Hultin (στα αριστερά) και συναδέλφους του στο πανεπιστήμιο κατά την αρχική του προσπάθεια να αποκτήσει τον ιό του 1918 από τα σώματα των θυμάτων που θάφτηκαν στο μόνιμο παγετό στον τόπο ταφής της αποστολής Brevig. Φωτογραφία: Johan Hultin

Κλείσε

Αυτή η φωτογραφία του 1951 δείχνει τον Johan Hultin (στα αριστερά) και τους συναδέλφους του στο πανεπιστήμιο κατά την αρχική του προσπάθεια να αποκτήσει τον ιό του 1918 από πτώματα θυμάτων που ήταν θαμμένα στον μόνιμο παγετό στον τόπο ταφής της Brevig Mission. Φωτογραφία: Johan Hultin

Για δεκαετίες, ο ιός του 1918 είχε χαθεί στην ιστορία, ένα λείψανο μιας εποχής που η κατανόηση των μολυσματικών παθογόνων και τα εργαλεία για τη μελέτη τους ήταν ακόμη σε σπάργανο. Μετά την πανδημία του 1918, γενιές επιστημόνων και ειδικών στη δημόσια υγεία έμειναν μόνο με τα επιδημιολογικά στοιχεία της θνησιμότητας του ιού της πανδημίας του 1918 και των επιβλαβών επιπτώσεων που είχε στους παγκόσμιους πληθυσμούς. Ένα μικρό χωριό δίπλα στον ωκεανό στην Αλάσκα που ονομάζεται Brevig Mission θα γίνει ταυτόχρονα μαρτυρία αυτής της θανατηφόρας κληρονομιάς καθώς και καθοριστικό για την τελική ανακάλυψη του ιού και του rsquo του 1918.

Σήμερα, λιγότεροι από 400 άνθρωποι ζουν στην αποστολή Brevig, αλλά το φθινόπωρο του 1918, περίπου 80 ενήλικες ζούσαν εκεί, κυρίως ινουίτες ιθαγενείς. Ενώ υπάρχουν διαφορετικές αφηγήσεις σχετικά με το πώς έφτασε ο ιός του 1918 στο μικρό χωριό, είτε από εμπόρους από μια κοντινή πόλη που ταξίδεψαν με έλκηθρα που τραβούσαν σκύλους ή ακόμα και από έναν τοπικό διανομέα αλληλογραφίας και ο αντίκτυπός του στον πληθυσμό του χωριού είναι καλά τεκμηριωμένη. Κατά την πενθήμερη περίοδο 15-20 Νοεμβρίου 1918, η πανδημία του 1918 στοίχισε τη ζωή σε 72 από τα χωριά&rsquo 80 ενήλικες κατοίκους.

Αργότερα, κατόπιν εντολής της τοπικής αυτοδιοίκησης, ένας ομαδικός τάφος που σημειώθηκε μόνο με μικρούς λευκούς σταυρούς δημιουργήθηκε σε έναν λόφο δίπλα στο χωριό και βρήκε ένα ζοφερό μνημείο σε μια κοινότητα που εξαλείφθηκε από την ύπαρξη. Ο τάφος παγώθηκε στο μόνιμο παγετό και έμεινε ανέγγιχτος μέχρι το 1951. Εκείνη τη χρονιά, ο Γιόχαν Χούλτιν, ένας 25χρονος Σουηδός μικροβιολόγος και Ph.D. φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Αϊόβα, ξεκίνησε μια αποστολή στην αποστολή Brevig με την ελπίδα να βρει τον ιό του 1918 και στην πορεία να αποκαλύψει νέες ιδέες και απαντήσεις. Ο Χούλτιν πίστευε ότι μέσα σε εκείνο το διατηρητέο ​​ταφικό έδαφος θα μπορούσε ακόμη να βρει ίχνη του ίδιου του ιού του 1918, κατεψυγμένα εγκαίρως στους ιστούς των χωρικών των οποίων είχε ζητήσει τη ζωή.

Το 1951, ο Χούλτιν πήρε με επιτυχία άδεια από τους πρεσβύτερους του χωριού να ανασκάψουν τον τόπο ταφής της Αποστολής Μπρέβιγκ. Με τη βοήθεια αρκετών συναδέλφων του στο πανεπιστήμιο, ο Χούλτιν έστησε ένα χώρο ανασκαφής πάνω από τον τάφο. Η ανασκαφή κράτησε μέρες, καθώς ο Χουλτίν έπρεπε να δημιουργήσει φωτιές για να ξεπαγώσει η γη αρκετά ώστε να επιτρέψει το σκάψιμο. Μετά από δύο ημέρες, η Hultin συνάντησε το σώμα ενός μικρού κοριτσιού &mdash το σώμα της εξακολουθούσε να διατηρείται φορώντας ένα μπλε φόρεμα και τα μαλλιά της ήταν στολισμένα με κόκκινες κορδέλες 5 . Τελικά, ο Hultin απέκτησε επιτυχώς πνευμονικό ιστό από τέσσερα επιπλέον σώματα που ήταν θαμμένα στην τοποθεσία, αλλά οι υλικοτεχνικοί και τεχνολογικοί περιορισμοί της χρονικής περιόδου θα αποδεικνύονταν τρομεροί.

Σε μια συνομιλία που είχε ο Hultin δεκαετίες αργότερα με τον μικροβιολόγο του CDC Dr. Terrence Tumpey (βλ. μέρος III & nda στην ανακατασκευή), ο Hultin εξηγούσε πώς κατά τη διάρκεια του ταξιδιού της επιστροφής από την Αλάσκα στο Πανεπιστήμιο της Αϊόβα, πέταξε με ένα αεροπλάνο με έλικα DC-3 που αναγκάστηκε να κάνει πολλές στάσεις κατά τη διάρκεια του ταξιδιού για ανεφοδιασμό. Σε κάθε στάση, ο Hultin & ndash πάντα πολυμήχανος & ndash επέβαινε στο αεροπλάνο και προσπαθούσε να παγώσει εκ νέου τα δείγματα των πνευμόνων χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα από έναν πυροσβεστήρα.

Ο θόρυβος που προκλήθηκε από αυτή τη δραστηριότητα προφανώς τράβηξε μπερδεμένα βλέμματα από τους συνεπιβάτες και τους θεατές. Μόλις επέστρεψε στην Αϊόβα, ο Hultin προσπάθησε να εγχύσει τον ιστό του πνεύμονα σε αυγά κοτόπουλου για να κάνει τον ιό να αναπτυχθεί. 5 Δεν το έκανε. Τελικά, ίσως δεν αποτελεί έκπληξη, ο Hultin δεν μπόρεσε να ανακτήσει τον ιό του 1918 από αυτήν την αρχική προσπάθεια.

Μια εικόνα του Johan Hultin που εργαζόταν στο εργαστήριο το 1951. Η αρχική προσπάθεια της Hultin & rsquos να σώσει τον ιό του 1918 ήταν ανεπιτυχής. Σημείωση: η χρήση ενός στόματος & rsquos για να μεταφέρετε τον ιό σε μια πιπέτα δεν θεωρείται ασφαλής εργαστηριακή πρακτική σήμερα. Οι πρακτικές ασφάλειας των εργαστηρίων έχουν βελτιωθεί σημαντικά στη σύγχρονη εποχή. Φωτογραφία: Johan Hultin.

Κλείσε

Μια εικόνα του Johan Hultin που εργαζόταν στο εργαστήριο το 1951. Η αρχική προσπάθεια της Hultin & rsquos να σώσει τον ιό του 1918 ήταν ανεπιτυχής. Σημείωση: η χρήση ενός στόματος & rsquos για να μεταφέρετε τον ιό σε μια πιπέτα δεν θεωρείται ασφαλής εργαστηριακή πρακτική σήμερα. Οι πρακτικές ασφάλειας των εργαστηρίων έχουν βελτιωθεί σημαντικά στη σύγχρονη εποχή. Φωτογραφική πίστωση: Johan Hultin.

Μια εικόνα του Δρ Τζέφερυ Τάουμπενμπεργκερ και της Δρ. Αν Ριντ που εξετάζουν μια γενετική αλληλουχία από τον ιό του 1918. Αποδίδεται η αλληλουχία του γονιδιώματος του ιού του 1918. Φωτογραφική πίστωση: Εθνικό Μουσείο Υγείας και Ιατρικής Online Έκθεση - MIS 377212.

Κλείσε

Μια εικόνα των Dr. Jeffery Taubenberger και Dr. Ann Reid που εξετάζουν μια γενετική αλληλουχία από τον ιό του 1918. Αποδίδεται η αλληλουχία του γονιδιώματος του ιού του 1918. Φωτογραφία: Online Έκθεση Εθνικού Μουσείου Υγείας και Ιατρικής - MIS 377212.

Μόνο 46 χρόνια αργότερα, το 1997, ο Hultin θα είχε άλλη μια ευκαιρία να κυνηγήσει τον ιό του 1918. Εκείνη τη χρονιά, ο Hultin βρήκε ένα άρθρο στο περιοδικό Επιστήμη συγγραφέας των Jeffery Taubenberger et al. με τίτλο, & ldquoInitial Genetic Character of the 1918 & ldquoSpanish & rdquo Influenza Virus. & rdquo 6 Τότε, ο Δρ Taubenberger ήταν ένας νέος μοριακός παθολόγος που εργαζόταν για το Ινστιτούτο Παθολογίας των Ενόπλων Δυνάμεων στην Ουάσιγκτον, DC

Στο άρθρο, ο Taubenberger και η ομάδα του περιέγραψαν την αρχική τους εργασία για να ακολουθήσουν μέρος του γονιδιώματος του ιού του 1918. Το γονιδίωμα είναι ο πλήρης κατάλογος των γενετικών οδηγιών που αποτελούν έναν οργανισμό, παρόμοιο με ένα σχέδιο που χρησιμοποιείται για την κατασκευή. Πολλοί άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με την έννοια του DNA, το οποίο είναι δίκλωνο και καθορίζει τα θεμελιώδη γενετικά χαρακτηριστικά σχεδόν όλων των ζωντανών όντων. Ωστόσο, το γονιδίωμα ενός ιού της γρίπης αποτελείται από μονόκλωνο RNA. Η ομάδα της ομάδας Taubenberger&rsquos εξήγαγε επιτυχώς RNA του ιού του 1918 από πνευμονικό ιστό που ελήφθη από έναν 21χρονο άνδρα στρατιωτικό των ΗΠΑ που σταθμεύει στο Φορτ Τζάκσον της Νότιας Καρολίνας. Ο στρατιώτης είχε εισαχθεί στο νοσοκομείο camp&rsquos στις 20 Σεπτεμβρίου 1918, με διάγνωση λοίμωξης από γρίπη και πνευμονία. Πέθανε έξι ημέρες αργότερα, στις 26 Σεπτεμβρίου 1918, και ένα δείγμα του πνευμονικού ιστού του συλλέχθηκε και διατηρήθηκε για μετέπειτα μελέτη.

Από αυτόν τον ιστό, η ομάδα Taubenberger & rsquos μπόρεσε να ακολουθήσει εννέα θραύσματα ιικού RNA από τέσσερα από τα οκτώ τμήματα του ιού & rsquo γονιδίων. Αυτή η εργασία δεν αντιπροσωπεύει μια πλήρη αλληλουχία ολόκληρου του γονιδιώματος του ιού & rsquo του 1918, αλλά παρείχε μια σαφέστερη εικόνα του πανδημικού ιού από ποτέ. Με βάση τα δεδομένα του ιού 1918 & rsquo Taubenberger που συγκεντρώθηκαν το 1997, αυτός και οι συνεργάτες του αρχικά ισχυρίστηκαν ότι ο ιός του 1918 ήταν ένας νέος ιός γρίπης Α (H1N1) που ανήκε σε μια υποομάδα ιών που προήλθαν από ανθρώπους και χοίρους, σε αντίθεση με τα πουλιά. Το 6 Ωστόσο, υπήρχαν ακόμη πολλά να μάθουμε για τον ιό.

Μετά την ανάγνωση του άρθρου Taubenberger & rsquos, ο Hultin εμπνεύστηκε για άλλη μια φορά την προσπάθεια να ανακτήσει τον ιό του 1918. Ο Hultin έγραψε μια επιστολή στον Taubenberger, ρωτώντας αν ο Taubenberger θα ενδιαφερόταν αν μπορούσε να επιστρέψει στην αποστολή Brevig και να πάρει πνευμονικούς ιστούς από θύματα του ιού του 1918 που θάφτηκαν στο μόνιμο παγετό της Αλάσκας. Κατά τη διάρκεια ενός τηλεφωνήματος επιστροφής, ο Taubenberger απάντησε, ναι. Μια εβδομάδα αργότερα, ο Hultin αναχώρησε για την αποστολή Brevig για άλλη μια φορά με πενιχρά εργαλεία για το έργο. Δανείστηκε περίφημα τη γυναίκα του & τα ψαλίδια κήπου rsquos για να βοηθήσει στην ανασκαφή.

Είχαν περάσει σαράντα έξι χρόνια από το πρώτο ταξίδι του Hultin & rsquos στον τάφο και ήταν τώρα 72 ετών. Ζήτησε για άλλη μια φορά άδεια να ανασκάψει τον τάφο από το συμβούλιο του χωριού & mdash που πήρε & mdash και προσέλαβε επίσης ντόπιους για να βοηθήσουν στο έργο. Ο Hultin πλήρωσε για το ταξίδι μόνος του με προσωπικό κόστος περίπου 3.200 $. 7 Η ανασκαφή κράτησε περίπου πέντε ημέρες, αλλά αυτή τη φορά ο Hultin έκανε ένα αξιοσημείωτο εύρημα.

Θάφτηκε και διατηρήθηκε από το μόνιμο παγετό περίπου 7 πόδια βάθος ήταν το σώμα μιας γυναίκας Ινουίτ που ο Hultin ονόμασε & ldquoLucy. & Rdquo Η Lucy, θα μάθει ο Hultin, ήταν μια παχύσαρκη γυναίκα που πιθανότατα πέθανε στα μέσα της δεκαετίας του '20 λόγω επιπλοκών από τον ιό του 1918. Οι πνεύμονές της ήταν τέλεια παγωμένοι και διατηρήθηκαν στον μόνιμο παγετό της Αλάσκας. Ο Hultin τα αφαίρεσε, τα τοποθέτησε σε συντηρητικό υγρό και αργότερα τα έστειλε χωριστά στον Taubenberger και στους συνεργάτες του ερευνητές, συμπεριλαμβανομένου του Dr.Ann Reid, στο Ινστιτούτο Παθολογίας των Ενόπλων Δυνάμεων. 5 Δέκα ημέρες αργότερα, ο Hultin έλαβε μια κλήση από τους επιστήμονες για να επιβεβαιώσει & mdash ίσως σε όλους & rsquos συλλογική έκπληξη & mdash ότι το θετικό γενετικό υλικό του ιού 1918 είχε πράγματι ληφθεί από τον πνευμονικό ιστό Lucy & rsquos.

Μια φωτογραφία του Johan Hultin στον τάφο της Brevig Mission το 1997, 46 χρόνια μετά την πρώτη του προσπάθεια να σώσει τον ιό της πανδημίας της γρίπης του 1918. Ο Χούλτιν είδε ότι οι μικροί σταυροί που κάλυπταν προηγουμένως την τοποθεσία έλειπαν, οπότε ο Χουλτίν κατασκεύασε δύο μεγάλους σταυρούς (φαίνονται παραπάνω) μέσα στο ξυλουργείο ενός τοπικού σχολείου για να σημαδέψει τον τάφο. Φωτογραφική πίστωση: Johan Hultin.

Κλείσε

Μια φωτογραφία του Johan Hultin στον τάφο της Brevig Mission το 1997, 46 χρόνια μετά την πρώτη του προσπάθεια να σώσει τον ιό της πανδημίας της γρίπης του 1918. Ο Χούλτιν είδε ότι οι μικροί σταυροί που κάλυπταν προηγουμένως την τοποθεσία έλειπαν, οπότε ο Χουλτίν κατασκεύασε δύο μεγάλους σταυρούς (φαίνονται παραπάνω) μέσα στο ξυλουργείο ενός τοπικού σχολείου για να σημαδέψει τον τάφο. Φωτογραφική πίστωση: Johan Hultin.

Ο Johan Hultin σε ηλικία 72 ετών, κατά τη διάρκεια του δεύτερου ταξιδιού του στο νεκροταφείο Brevig Mission το 1997. Φωτογραφία: Johan Hultin.

Κλείσε

Johan Hultin σε ηλικία 72 ετών, κατά τη διάρκεια του δεύτερου ταξιδιού του στον τάφο της αποστολής Brevig το 1997. Φωτογραφία: Johan Hultin.

Μια εικόνα του Γιόχαν Χουλτίν που ανασκάπτει ένα σώμα από τον τάφο της αποστολής Brevig. Η γυναίκα του & τα ψαλίδια κήπου rsquos, τα οποία δάνεισε ο Χούλτιν για να πραγματοποιήσει την ανασκαφή, φαίνονται στο κέντρο της εικόνας. Φωτογραφία: Johan Hultin.

Κλείσε

Μια εικόνα του Γιόχαν Χουλτίν που ανασκάπτει ένα σώμα από τον τάφο της αποστολής Brevig. Τα ψαλίδια κήπου της συζύγου του, τα οποία δανείστηκε ο Hultin για να πραγματοποιήσει την ανασκαφή, φαίνονται στο κέντρο της εικόνας. Φωτογραφία: Johan Hultin.

Χτίζοντας το Σχέδιο

Αυτή είναι η εικόνα ενός ιού της γρίπης. Η αιμαγλουτινίνη (HA) είναι μια επιφανειακή πρωτεΐνη του ιού που παίζει ρόλο στο να επιτρέψει στον ιό της γρίπης να εισέλθει και να μολύνει ένα υγιές κύτταρο. Φωτογραφία: Dan Higgins, CDC.

Κλείσε

Αυτή είναι μια εικόνα ενός ιού γρίπης. Η αιμοσυγκολλητίνη (ΗΑ) είναι μια επιφανειακή πρωτεΐνη του ιού που παίζει ρόλο στο να επιτρέπει στον ιό της γρίπης να εισέλθει και να μολύνει ένα υγιές κύτταρο. Φωτογραφία: Dan Higgins, CDC.

Ο αρχικός αντίκτυπος αυτής της ανακάλυψης θα περιγραφεί για πρώτη φορά σε ένα έγγραφο του Φεβρουαρίου 1999 στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) με τίτλο & ldquoOrigin and evolution of the 1918 & ldquoSpanish & rdquo influenza virus hemagglutinin, & rdquo από Ann Reid et al. 8 Ο Hultin αναγνωρίστηκε ως συν-συγγραφέας. Στην εργασία, οι συγγραφείς περιέγραψαν την προσπάθειά τους να προσδιορίσουν (δηλ. Να χαρακτηρίσουν) το γονίδιο του ιού 1918 & rsquos αιμοσυγκολλητίνης & ldquoHA & rdquo.

Το γονίδιο HA ενός ιού γρίπης καθορίζει τις ιδιότητες του ιού & rsquos επιφανειακών πρωτεϊνών. Αυτές οι πρωτεΐνες επιφανείας HA επιτρέπουν στον ιό της γρίπης να εισέλθει και να μολύνει ένα υγιές κύτταρο της αναπνευστικής οδού. Το ΗΑ στοχεύεται επίσης από αντισώματα που παράγονται από το ανοσοποιητικό σύστημα για την καταπολέμηση της μόλυνσης. Τα σύγχρονα εμβόλια γρίπης λειτουργούν στοχεύοντας έναν ιό γρίπης & rsquo μοναδικό HA (γεγονός που ο ιολόγος Δρ Peter Palese, που παρουσιάστηκε αργότερα σε αυτό το άρθρο, βοήθησε τον πρωτοπόρο).

Στη μελέτη του 1999, οι συγγραφείς πέτυχαν να προσδιορίσουν την αλληλουχία της γονιδιακής αλληλουχίας HA πλήρους μήκους του ιού του 1918. Για να επιτευχθεί αυτό, οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν θραύσματα RNA του ιού που ελήφθησαν από τα σώματα του 21χρονου άντρα που είχε ήδη περιγραφεί στο Fort Jackson, & ldquoLucy & rdquo από την αποστολή Brevik, και ένα τρίτο άτομο, 30χρονο άνδρα υπηρεσίας που ήταν σταθμευμένο. στο Camp Upton της Νέας Υόρκης. Αυτός ο άνδρας εισήχθη στο νοσοκομείο του στρατοπέδου με γρίπη στις 23 Σεπτεμβρίου 1918, είχε μια ταχεία κλινική πορεία ασθένειας και πέθανε από οξεία αναπνευστική ανεπάρκεια στις 26 Σεπτεμβρίου 1918.

Τα αποτελέσματα της αλληλουχίας έδειξαν ότι ο πρόγονος του ιού του 1918 μολύνει τους ανθρώπους κάποια στιγμή μεταξύ 1900 και 1915. Οι Δρ. Οι Reid και Taubenberger παρατήρησαν ότι το γονίδιο HA του 1918 είχε έναν αριθμό θηλαστικών σε αντίθεση με τις προσαρμογές των πτηνών και ήταν περισσότερο σαν άνθρωπο ή χοίρειο ανάλογα με τη μέθοδο ανάλυσης. Η φυλογενετική ανάλυση, η οποία χρησιμοποιείται για να ομαδοποιήσει τους ιούς της γρίπης σύμφωνα με την εξελικτική τους ανάπτυξη και ποικιλομορφία, τοποθέτησε τον ιό του 1918&rsquo HA εντός και γύρω από τη ρίζα του κλάδου των θηλαστικών. Αυτό σημαίνει ότι πιθανότατα ήταν ένας πρόγονος ή στενά συνδεδεμένος με τους πρώτους ιούς της γρίπης που είναι γνωστό ότι μολύνουν θηλαστικά. Ωστόσο, οι συγγραφείς πίστευαν ότι ο ιός πιθανότατα έλαβε το ΗΑ του από ιούς των πτηνών, αλλά δεν ήταν σίγουροι για πόσο καιρό ο ιός μπορεί να προσαρμόστηκε σε ένα θηλαστικό ξενιστή πριν εμφανιστεί σε πανδημική μορφή.

Σύμφωνα με τους συγγραφείς, το υπάρχον στέλεχος με το οποίο οι αλληλουχίες του ιού του 1918 συνδέονταν στενότερα ήταν & ldquoA/sw/Iowa/30, & rdquo το παλαιότερο κλασικό στέλεχος της γρίπης των χοίρων. Οι συγγραφείς σημείωσαν ότι τα σύγχρονα στελέχη του ιού της γρίπης των πτηνών είναι πολύ διαφορετικά από τον ιό της πανδημίας του 1918 και δυστυχώς τα παλαιότερα στελέχη των πτηνών από την εποχή της πανδημίας του 1918 δεν ήταν διαθέσιμα για μελέτη. Οι συγγραφείς σημείωσαν επίσης ότι ο ιός 1918 & rsquo HA1 είχε μόνο τέσσερις θέσεις γλυκοζυλίωσης, οι οποίες είναι διαφορετικές από τις σύγχρονες ανθρώπινες HA & rsquos που έχουν συσσωρεύσει έως και πέντε επιπλέον θέσεις γλυκοσυλίωσης μέσω της διαδικασίας της αντιγονικής μετατόπισης. Η αντιγονική μετατόπιση αναφέρεται σε μικρές αλλαγές στα γονίδια των ιών της γρίπης που συμβαίνουν συνεχώς με την πάροδο του χρόνου καθώς ο ιός αντιγράφει τον εαυτό του. Η αντιγονική μετατόπιση είναι ένας λόγος για τον οποίο υπάρχει μια περίοδος γρίπης κάθε χρόνο και επίσης ένας λόγος για τον οποίο οι άνθρωποι μπορούν να νοσήσουν από τη γρίπη πολλές φορές στη ζωή τους.

Πιστεύεται ότι οι θέσεις γλυκοζυλίωσης είναι απαραίτητες για τη λειτουργία των ιών της γρίπης και η συμπερίληψη πρόσθετων θέσεων γλυκοζυλίωσης πιστεύεται ότι είναι μια προσαρμογή του ιού στους ανθρώπινους ξενιστές. Επίσης, πρέπει να σημειωθεί ότι οι συγγραφείς δεν είδαν καμία γενετική αλλαγή στον ιό του 1918 & rsquo HA που θα εξηγούσε την εξαιρετική μολυσματικότητά του.

Σε αντίθεση με τα σύγχρονα λοιμογόνα στελέχη της γρίπης των πτηνών, όπως οι ιοί της γρίπης των πτηνών A (H5) και (H7), ο ιός & rsquo HA του 1918 δεν διέθετε μια μετάλλαξη & θέσης έκπλυσης, η οποία είναι αναγνωρισμένος γενετικός δείκτης για τη μολυσματικότητα, δηλαδή τη σοβαρότητα ή τη βλαβερότητα ενός ασθένεια. Η εισαγωγή αμινοξέων στη θέση διάσπασης ΗΑ μπορεί να επιτρέψει σε έναν ιό της γρίπης να αναπτυχθεί σε ιστούς έξω από τα φυσιολογικά κύτταρα-ξενιστές του. Ελλείψει τέτοιων προφανών δεικτών, η Δρ. Reid και οι συνεργάτες της ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι υπήρχαν πιθανώς πολλοί γενετικοί παράγοντες υπεύθυνοι για τη σοβαρότητα του ιού του 1918.

Ο μικροβιολόγος Δρ Peter Palese και η ομάδα του δημιούργησαν τα πλασμίδια που χρησιμοποίησε ο Δρ Terrence Tumpey για την ανασυγκρότηση του πανδημικού ιού του 1918. Το Palese έχει πολλά επιτεύγματα, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας των πρώτων γενετικών χαρτών των ιών της γρίπης A, B και C, καθώς και τον καθορισμό του μηχανισμού που χρησιμοποιείται από την πλειονότητα των σημερινών αντιικών φαρμάκων κατά της γρίπης. Πηγή φωτογραφίας: Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Palese)

Κλείσε

Ο μικροβιολόγος Δρ Peter Palese και η ομάδα του δημιούργησαν τα πλασμίδια που χρησιμοποίησε ο Δρ Terrence Tumpey για την ανασυγκρότηση του πανδημικού ιού του 1918. Το Palese έχει πολλά επιτεύγματα, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας των πρώτων γενετικών χαρτών των ιών της γρίπης A, B και C, καθώς και τον καθορισμό του μηχανισμού που χρησιμοποιείται από την πλειονότητα των σημερινών αντιικών φαρμάκων κατά της γρίπης. Πιστωτική φωτογραφία: Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Palese)

Ένα έγγραφο παρακολούθησης που δημοσιεύτηκε τον Ιούνιο του 2000, με τίτλο & ldquoCharacterization of the 1918 & ldquoSpanish & rdquo Influenza Virus Neuraminidase Gene, & rdquo περιγράφει την αλληλουχία του γονιδίου του ιού 1918 & rsquo νευραμινιδάσης (NA). 9 Σε έναν ιό γρίπης, το γονίδιο νευραμινιδάσης είναι υπεύθυνο για την κωδικοποίηση του ιού & rsquo πρωτεϊνών επιφανείας ΝΑ (βλ. Προηγούμενη εικόνα ιού για αναφορά). Ένας ιός γρίπης & πρωτεΐνες rsquo NA επιφανείας επιτρέπουν στον ιό της γρίπης να διαφύγει από ένα μολυσμένο κύτταρο και να μολύνει άλλα κύτταρα. Επομένως, παίζει σημαντικό ρόλο στη διάδοση της λοίμωξης από γρίπη. Ο συγγραφέας σημείωσε ότι η ΝΑ στοχεύει επίσης στο ανοσοποιητικό σύστημα και ότι τα αντισώματα κατά της ΝΑ δεν εμποδίζουν τη μόλυνση, αλλά περιορίζουν σημαντικά την ικανότητα εξάπλωσης του ιού.

Αξιοσημείωτο, οι συγγραφείς μπόρεσαν να ακολουθήσουν ολόκληρο τον κώδικα του ιού 1918 & rsquo NA από το δείγμα ιού που ελήφθη από το σώμα & ldquoLucy & rsquos & rdquo. Έτσι και εδώ, η δουλειά της Hultin&rsquos αποδείχθηκε ανεκτίμητη. Οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι το γονίδιο ΝΑ του ιού του 1918 μοιράστηκε πολλές ακολουθίες και δομικά χαρακτηριστικά με τα στελέχη του ιού της γρίπης των θηλαστικών και των πτηνών. 9 Η φυλογενετική ανάλυση έδειξε ότι το γονίδιο NA του ιού του 1918 βρισκόταν ενδιάμεσα μεταξύ θηλαστικών και πτηνών, υποδηλώνοντας ότι πιθανότατα εισήχθη στα θηλαστικά λίγο πριν από την πανδημία του 1918. Επιπλέον, ο ιός του 1918&rsquo NA που ελήφθη από τη Lucy έδειξε ότι είναι πολύ παρόμοιος με τον πρόγονο όλων των επόμενων απομονώσεων χοίρων και ανθρώπων. 9

Συνολικά, η φυλογενετική ανάλυση φάνηκε να δείχνει ότι η τελική πηγή του ιού 1918 & rsquo NA ήταν στη φύση των πτηνών, αλλά οι συγγραφείς δεν μπόρεσαν να προσδιορίσουν τη διαδρομή από την πηγή των πτηνών στην τελική πανδημία του ιού και rsquo. Όσον αφορά τα γενετικά χαρακτηριστικά της ΝΑ που θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη σοβαρότητα του ιού και του rsquo του 1918, οι ερευνητές δεν μπόρεσαν για άλλη μια φορά να βρουν κανένα μοναδικό χαρακτηριστικό του ΝΑ του 1918 που συνέβαλε στον ιό και την ιογονικότητα. 9 Για παράδειγμα, σε ορισμένους σύγχρονους ιούς γρίπης, η απώλεια μιας θέσης γλυκοζυλίωσης στο NA στο αμινοξύ 146 (στο WSN/33) συμβάλλει στη λοιμογόνο δύναμη και επίσης έχει ως αποτέλεσμα ο ιός να επιτίθεται στο νευρικό σύστημα στα ποντίκια. Ωστόσο, αυτή η αλλαγή δεν βρέθηκε στο ΝΑ του ιού του 1918.

Μετά από αυτή τη μελέτη, δημοσιεύτηκε μια σειρά πρόσθετων μελετών, καθεμία από τις οποίες περιγράφει λεπτομερώς τα ευρήματα από καθένα από τα εναπομείναντα γονίδια του ιού του 1918 και rsquo (οι ιοί γρίπης έχουν συνολικά 8 γονίδια). Το 2001, μια εργασία του Christopher Basler et al. που δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academic of Science (PNAS) περιέγραψε την αλληλουχία του γονιδίου του ιού 1918&rsquo nonstructural (NS). 10 Μια μελέτη του 2002 στο Journal of Virology από τους Ann Reid et al. περιέγραψε την αλληλουχία του γονιδίου της μήτρας του ιού&rsquo. 11 Δύο χρόνια αργότερα, μια μελέτη του 2004 Journal of Virology περιέγραψε την αλληλουχία του γονιδίου του ιού & rsquo nucleoprotein (NP) του 1918. 12 Το 2005, τα γονίδια της πολυμεράσης του ιού&rsquo αλληλουχήθηκαν από τους Taubenberger et al και περιγράφηκαν σε άρθρο του Nature. 13 Αυτή η τελική μελέτη οδήγησε στη διαδικασία δεκαετούς σχεδόν αλληλουχίας ολόκληρου του γονιδιώματος του ιού του 1918.

Με ολόκληρο το γονιδίωμα του ιού του 1918 να έχει πλέον αλληλουχηθεί, υπήρχαν οι απαραίτητες πληροφορίες για την ανακατασκευή μιας ζωντανής έκδοσης του ιού του 1918. Ωστόσο, χρειάστηκε ένα ακόμη ενδιάμεσο βήμα για να ξεκινήσει η αντίστροφη γενετική διαδικασία, η οποία ήταν η δημιουργία πλασμιδίων για καθένα από τα οκτώ γονιδιακά τμήματα του ιού του 1918 & rsquo.

Αυτό το έργο ανέλαβαν ο διάσημος μικροβιολόγος, ο Δρ. Peter Palese και ο Δρ. Adolfo Garcia-Sastre στο Mount Sinai School of Medicine στη Νέα Υόρκη. Ένα πλασμίδιο είναι μια μικρή κυκλική αλυσίδα DNA που μπορεί να ενισχυθεί (ή να αναπαραχθεί) στο εργαστήριο. Χρόνια νωρίτερα, ο Δρ. Palese βοήθησε να γίνει πρωτοπόρος στη χρήση πλασμιδίων στην αντίστροφη γενετική για την παραγωγή βιώσιμων ιών γρίπης. Οι τεχνικές που ανέπτυξε επέτρεψαν τη μελέτη των σχέσεων μεταξύ της δομής και της λειτουργίας των ιικών γονιδίων και αυτές οι προσπάθειες άνοιξαν το δρόμο για τις τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την ανασύσταση του ιού του 1918. Μόλις ο Δρ Palese και οι συνεργάτες του στο Mount Sinai ολοκλήρωσαν τη δημιουργία των πλασμιδίων, μεταφέρθηκαν στο CDC, ώστε να ξεκινήσει η επίσημη διαδικασία ανοικοδόμησης.

Η Ανασυγκρότηση

Η απόφαση για την ανασυγκρότηση του πιο θανατηφόρου ιού της πανδημίας της γρίπης του 20ου αιώνα ελήφθη με ιδιαίτερη προσοχή και προσοχή στην ασφάλεια. Ανώτεροι κυβερνητικοί αξιωματούχοι αποφάσισαν την έδρα του CDC στην Ατλάντα ως τόπο ανακατασκευής. Το CDC διεξήγαγε δύο βαθμίδες εγκρίσεων: την πρώτη από την Επιτροπή Ιδρυματικής Βιοασφάλειας CDC&rsquos και τη δεύτερη από την Επιτροπή Ιδρυματικής Φροντίδας και Χρήσης Ζώων CDC&rsquos, πριν ξεκινήσουν οι εργασίες στο εργαστήριο. Η εργασία θα εκτελεστεί χρησιμοποιώντας αυστηρές προφυλάξεις και εγκαταστάσεις βιοασφάλειας και βιοασφάλειας, συμπεριλαμβανομένων πρακτικών και εγκαταστάσεων που είναι γνωστές ως Βιοασφάλεια Επιπέδου 3 (BSL-3) και διευκολύνσεις με βελτιώσεις.

Μια εικόνα του Δρ Terrence Tumpey που εργάζεται σε BSL3 βελτιωμένες εργαστηριακές συνθήκες. Αυτό περιλαμβάνει (αλλά δεν περιορίζεται σε) τη χρήση τροφοδοτούμενης αναπνευστικής συσκευής καθαρισμού αέρα (PAPR), διπλών γαντιών, στολής και εργασίας σε ντουλάπι βιοασφάλειας Κλάσης II (BSC). Σήμερα, ο Δρ Tumpey είναι ο επικεφαλής του κλάδου του κλάδου ανοσολογίας και παθογένεσης στο τμήμα CDC & rsquos Influenza Division. Φωτογραφική πίστωση: James Gathany - Public Health Image Library #7989.

Κλείσε

Μια εικόνα του Δρ Terrence Tumpey που εργάζεται σε BSL3 βελτιωμένες εργαστηριακές συνθήκες. Αυτό περιλαμβάνει (αλλά δεν περιορίζεται σε) τη χρήση τροφοδοτούμενης αναπνευστικής συσκευής καθαρισμού αέρα (PAPR), διπλών γαντιών, στολής και εργασίας σε ντουλάπι βιοασφάλειας Κλάσης II (BSC). Σήμερα, ο Δρ Tumpey είναι ο επικεφαλής του κλάδου του κλάδου ανοσολογίας και παθογένεσης στο τμήμα CDC & rsquos Influenza Division. Φωτογραφική πίστωση: James Gathany - Public Health Image Library #7989.

Για αναφορά, υπάρχουν τέσσερα επίπεδα βιοασφάλειας που αντιστοιχούν στον βαθμό κινδύνου που θέτει η έρευνα, με 1 να παρουσιάζει τον μικρότερο κίνδυνο και 4 τον μεγαλύτερο κίνδυνο. Κάθε επίπεδο βιοασφάλειας αντιστοιχεί επίσης σε συγκεκριμένες εργαστηριακές πρακτικές και τεχνικές, απαιτήσεις εκπαίδευσης προσωπικού, εργαστηριακό εξοπλισμό και εργαστηριακές εγκαταστάσεις που είναι κατάλληλες για τις επεμβάσεις που εκτελούνται. Η αυστηρότητα αυτών των σκέψεων & ndash που κυμαίνεται και πάλι από το 1 ως το χαμηλότερο έως το 4 ως το υψηλότερο & mdash έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει το προσωπικό που εκτελεί την εργασία, το περιβάλλον και την κοινότητα.

Κάθε επίπεδο βιοασφάλειας περιλαμβάνει εκτιμήσεις για αυτό που είναι γνωστό ως εμπόδια & ldquoprimary & rdquo και & ldquosecondary & rdquo. Παραδείγματα πρωταρχικών φραγμών περιλαμβάνουν ντουλάπια ασφαλείας, θάλαμοι απομόνωσης, γάντια και ρόμπες, ενώ τα δευτερεύοντα εμπόδια περιλαμβάνουν ζητήματα όπως η κατασκευή της εγκατάστασης και η διήθηση αέρα HEPA στο εργαστήριο. Τα συγκεκριμένα κριτήρια για κάθε επίπεδο βιοασφάλειας περιγράφονται λεπτομερώς στη δημοσίευση του CDC/NIH Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories.

Ένα εργαστήριο BSL3 με βελτιώσεις περιλαμβάνει έναν αριθμό πρωτογενών και δευτερογενών φραγμών και άλλα ζητήματα. Για παράδειγμα, όλο το προσωπικό πρέπει να φορά έναν αναπνευστήρα καθαρισμού αέρα (PAPR), διπλά γάντια, τρίψιμο, καλύμματα παπουτσιών και χειρουργικό φόρεμα. Πρέπει επίσης να κάνουν ντους πριν βγουν από το εργαστήριο. Επιπλέον, όλες οι εργασίες με τον ιό ή τα ζώα πρέπει να διεξάγονται μέσα σε πιστοποιημένο ερμάριο βιοασφάλειας Κλάσης II (BSC), και η ροή του αέρα εντός του εργαστηρίου ελέγχεται κατευθυντικά και φιλτράρεται έτσι ώστε να μην μπορεί να βγει κατά λάθος από το εργαστήριο.

Για την ανασυγκρότηση του ιού του 1918, δημιουργήθηκαν πρόσθετοι κανόνες που διέπουν τα πειράματα που θα διεξαχθούν. Για παράδειγμα, για την αποφυγή μπερδέματος και διασταυρούμενης μόλυνσης, οι εργασίες για τον ιό του 1918 δεν θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν παράλληλα με εργασίες για άλλους ιούς γρίπης.

Ως μέρος των εκτιμήσεων ασφάλειας και ασφάλειας, το Γραφείο Διευθυντή του CDC&rsquos αποφάσισε ότι μόνο ένα άτομο θα λάβει άδεια, πρόσβαση στο εργαστήριο και την τεράστια ευθύνη της ανακατασκευής του ιού του 1918. Αυτό το άτομο ήταν εκπαιδευμένος μικροβιολόγος Δρ Terrence Tumpey, ο οποίος εγκρίθηκε για το έργο από τον τότε διευθυντή του CDC, Dr. Julie Gerberding. Η ανασυγκρότηση του ιού του 1918 εγκρίθηκε επίσης από το Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργιών και Λοιμωδών Νόσων (NIAID) εντός των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας (NIH), το οποίο χρηματοδότησε εν μέρει το έργο.

Ο Δρ Tumpey ήταν παλαιότερα μικροβιολόγος του Τμήματος Γεωργίας των ΗΠΑ στο Εργαστήριο Έρευνας Νοτιοανατολικής Πτηνοτροφίας στην Αθήνα, Γεωργία. Νωρίτερα στην καριέρα του, είχε υποβάλει αίτηση για μεταδιδακτορική υποτροφία στην Αμερικανική Εταιρεία Μικροβιολογίας (ASM) με τη μικροβιολόγο και εμπειρογνώμονα για τη γρίπη του CDC, Δρ. Jacqueline Katz, η οποία πρόσφατα συνταξιοδοτήθηκε ως Αναπληρώτρια Διευθύντρια του CDC&rsquos Influenza Division. Αυτή η διετής υποτροφία στο CDC & rsquos Influenza Division θα σηματοδοτήσει την αρχή της καριέρας του Dr. Tumpey & rsquos στο CDC. Μεταφέρει επίσημα την απασχόληση στο CDC με σκοπό τη μελέτη των επιπτώσεων της ανθρώπινης υγείας από ιούς της γρίπης, συμπεριλαμβανομένου του πανδημικού ιού του 1918.

Ο ιός του 1918 ήταν εξαιρετικά λοιμογόνος. Η εικόνα α) δείχνει ιστό πνεύμονα ποντικού μολυσμένο με ανθρώπινο ιό εποχικής γρίπης H1N1. Η εικόνα γ) δείχνει την επίδραση του ιού του 1918 στον ιστό των πνευμόνων του ποντικιού. Ο ιός του 1918 αναπαράγεται γρήγορα και προκαλεί σοβαρή ασθένεια στους ιστούς των πνευμόνων των ποντικών. Το 1918, ο ιός προκάλεσε σοβαρή ασθένεια στους πνεύμονες των ατόμων που είχαν μολυνθεί, επίσης. Φωτογραφία: CDC, Επιστήμη.

Κλείσε

Ο ιός του 1918 ήταν εξαιρετικά μολυσματικός. Η εικόνα α) δείχνει πνευμονικό ιστό ποντικού μολυσμένο με έναν ανθρώπινο ιό της εποχικής γρίπης H1N1. Η εικόνα γ) δείχνει την επίδραση του ιού του 1918 στον πνευμονικό ιστό του ποντικού. Ο ιός του 1918 αναπαράγεται γρήγορα και προκαλεί σοβαρή ασθένεια στους ιστούς των πνευμόνων των ποντικών. Το 1918, ο ιός προκάλεσε σοβαρή ασθένεια στους πνεύμονες των ατόμων που είχαν μολυνθεί, επίσης. Πίστωση φωτογραφίας: CDC, Επιστήμη.

Οι εργασίες του Δρ Tumpey & rsquos για την ανασυγκρότηση του πλήρους ιού του 1918 ξεκίνησαν το καλοκαίρι του 2005. Για να μειώσει τον κίνδυνο για τους συναδέλφους και το κοινό, έπρεπε να δουλέψει μόνο για τον ιό και μόνο μετά από ώρες όταν οι συνάδελφοί του είχαν βγει από τα εργαστήρια για εκείνη την ημέρα και πήγε σπίτι. Απαιτήθηκε βιομετρική σάρωση δακτυλικών αποτυπωμάτων για πρόσβαση στο εργαστήριο BSL-3E και οι καταψύκτες αποθήκευσης ιών ήταν προσβάσιμοι μόνο μέσω σάρωσης ίριδας των ματιών του. Ο Δρ Tumpey κλήθηκε να λάβει μια προδιαγεγραμμένη προληπτική (προληπτική) ημερήσια δόση του αντιιικού φαρμάκου της γρίπης, το oseltamivir, ως πρόσθετη προφύλαξη ασφάλειας για να αποτρέψει τη μόλυνση. Σε περίπτωση μόλυνσης, ενημερώθηκε ότι θα τεθεί σε καραντίνα και θα του απαγορευτεί η επαφή με τον έξω κόσμο. Κατάλαβε και αποδέχθηκε αυτήν την ευθύνη και τις συνέπειές της.

Χρησιμοποιώντας αντίστροφη γενετική, ο Δρ Tumpey πήρε τα πλασμίδια που δημιούργησε ο Δρ Palese για καθένα από τα οκτώ γονιδιακά τμήματα του ιού του 1918 και τα εισήγαγε σε ανθρώπινα νεφρικά κύτταρα. Στη συνέχεια, τα πλασμίδια έδωσαν οδηγίες στα κύτταρα να ανακατασκευάσουν το RNA του πλήρους ιού του 1918. Για πολλές εβδομάδες τον Ιούλιο του 2005, συνάδελφοι και συνεργάτες ρώτησαν τον Δρ Tumpey εάν ​​είχε τον ιό του 1918 και αν είχε εμφανιστεί ακόμη στην κυτταροκαλλιέργεια.

Την ημέρα που εμφανίστηκε ο ιός του 1918 στην κυτταροκαλλιέργεια του, ο Δρ. Tumpey γνώριζε ότι είχε γραφτεί ιστορία και στην πραγματικότητα, ένας ιστορικός ιός είχε επιστρέψει από την εξαφάνιση. Έστειλε ένα παιχνιδιάρικο, εμπνευσμένο από τον Νιλ Άρμστρονγκ email αργότερα εκείνη την ημέρα σε συναδέλφους και συνεργάτες, το οποίο έλεγε απλώς &ldquoΑυτό&rsquo ένα μικρό βήμα για τον άνθρωπο, ένα τεράστιο άλμα για την ανθρωπότητα.&rdquo Τότε όλοι ήξεραν τι είχε επιτευχθεί. Ο Δρ Tumpey είχε γίνει ο πρώτος άνθρωπος που ανακατασκεύασε τον πλήρη ιό του 1918. Το επόμενο βήμα ήταν να το μελετήσουμε και να ξεκλειδώσουμε τα θανατηφόρα μυστικά του.

Οι εργαστηριακές μελέτες για τον ανακατασκευασμένο ιό του 1918 ξεκίνησαν τον Αύγουστο του 2005. Μια αναφορά αυτής της εργασίας, &ldquoCharacterization of the Reconstructed Spanish Influenza Pandemic Virus&rdquo, δημοσιεύτηκε στο τεύχος του Science στις 7 Οκτωβρίου 2005. 14 Για να αξιολογηθεί η παθογένεια του ιού του 1918 & rsquo (δηλαδή, η ικανότητα του ιού να προκαλεί ασθένεια και να βλάπτει έναν ξενιστή), διεξήχθησαν μελέτες σε ζώα που περιελάμβαναν ποντίκια. Τα ποντίκια μολύνθηκαν με τον ιό του 1918 και συλλέχθηκαν και τεκμηριώθηκαν μέτρα νοσηρότητας (δηλαδή απώλεια βάρους, αντιγραφή ιού και τίτλοι θανατηφόρων δόσεων 50%.Για σύγκριση, άλλα ποντίκια μολύνθηκαν με διαφορετικούς ιούς γρίπης που σχεδιάστηκαν μέσω της αντίστροφης γενετικής ώστε να έχουν ποικίλους συνδυασμούς γονιδίων από τον ιό του 1918 και τους σύγχρονους ιούς της εποχικής γρίπης Α(Η1Ν1). Αυτοί οι ιοί ονομάζονται &ldquorecombinant viruses.&rdquo

Ο πλήρως ανακατασκευασμένος ιός του 1918 ήταν εντυπωσιακός ως προς την ικανότητά του να αναπαράγεται γρήγορα, δηλαδή να δημιουργεί αντίγραφα του εαυτού του και να εξαπλώνει μόλυνση στους πνεύμονες μολυσμένων ποντικών. Για παράδειγμα, τέσσερις ημέρες μετά τη μόλυνση, η ποσότητα του ιού του 1918 που βρέθηκε στον πνευμονικό ιστό μολυσμένων ποντικών ήταν 39.000 φορές υψηλότερη από εκείνη που παρήχθη από έναν από τους ανασυνδυασμένους ιούς της γρίπης. 14

Η αριστερή εικόνα δείχνει την αναπαραγωγή ενός ιού της ανθρώπινης εποχικής γρίπης που ονομάζεται Tx/91 σε κυτταρική καλλιέργεια. Η εικόνα στα δεξιά δείχνει πώς όταν το γονίδιο της πολυμεράσης (PB1) αυτού του ίδιου ιού ανταλλάσσεται με αυτό του ιού του 1918, η προκύπτουσα ικανότητα του ιού να αναδιπλασιάζεται (δηλαδή να δημιουργεί αντίγραφα του εαυτού του) βελτιώνεται σημαντικά. Φωτογραφία: Terrence Tumpey, CDC.

Κλείσε

Η αριστερή εικόνα δείχνει την αντιγραφή ενός ανθρώπινου ιού εποχικής γρίπης που ονομάζεται Tx/91 σε κυτταρική καλλιέργεια. Η εικόνα στα δεξιά δείχνει πώς όταν το γονίδιο πολυμεράσης (PB1) αυτού του ίδιου ιού ανταλλάσσεται με αυτό του ιού του 1918, η προκύπτουσα ικανότητα ιού & rsquo να αναπαραχθεί (δηλ. Να δημιουργήσει αντίγραφα του ίδιου) ενισχύεται πολύ. Φωτογραφική πίστωση: Terrence Tumpey, CDC.

Επιπλέον, ο ιός του 1918 ήταν εξαιρετικά θανατηφόρος στα ποντίκια. Μερικά ποντίκια πέθαναν μέσα σε τρεις ημέρες από τη μόλυνση με τον ιό του 1918 και τα ποντίκια έχασαν έως και το 13% του σωματικού τους βάρους μέσα σε δύο ημέρες από τη μόλυνση με τον ιό του 1918. Ο ιός του 1918 ήταν τουλάχιστον 100 φορές πιο θανατηφόρος από έναν από τους άλλους ανασυνδυασμένους ιούς που δοκιμάστηκαν. 14 Πειράματα έδειξαν ότι ο ιός 1918 & rsquo HA γονίδιο έπαιξε μεγάλο ρόλο στη σοβαρότητά του. Όταν το γονίδιο HA του ιού του 1918 αντικαταστάθηκε με αυτό ενός σύγχρονου ιού της γρίπης της εποχικής γρίπης Α (H1N1), γνωστού ως &ldquoA/Texas/36/91&rdquo ή Tx/91 για συντομία, και συνδυάστηκε με τα υπόλοιπα επτά γονίδια του 1918 ιός, ο ανασυνδυασμένος ιός που προέκυψε δεν σκότωσε μολυσμένα ποντίκια και δεν οδήγησε σε σημαντική απώλεια βάρους. 14

Άλλα πειράματα διεξήχθησαν για να διαπιστωθεί εάν η μόλυνση με τον ιό του 1918 θα μπορούσε να εξαπλωθεί σε άλλα ζωτικά όργανα ποντικών και mdash όπως ο εγκέφαλος, η καρδιά, το συκώτι και η σπλήνα. Οι εργαστηριακές δοκιμές δεν εντόπισαν ιό σε αυτά τα όργανα, υποδηλώνοντας ότι ο ιός του 1918 δεν προκάλεσε συστηματική μόλυνση στα θύματά του.

Ωστόσο, ένα καλά τεκμηριωμένο αποτέλεσμα του ιού του 1918 ήταν η ταχεία και σοβαρή πνευμονική βλάβη. Το 1918, τα θύματα του πανδημικού ιού παρουσίασαν πνεύμονες γεμάτους υγρό, καθώς και σοβαρή πνευμονία και φλεγμονή των ιστών του πνεύμονα. Μέσα σε τέσσερις ημέρες μετά τη μόλυνση, τα ποντίκια που μολύνθηκαν με τον ιό του 1918 παρουσίασαν παρόμοιες επιπλοκές στους πνεύμονες, υποδηλώνοντας ότι αυτή ήταν μια μοναδική πτυχή της σοβαρότητας του ιού και του rsquo του 1918. 14

Η επίδραση του ιού του 1918 στον ιστό των πνευμόνων μελετήθηκε επίσης χρησιμοποιώντας ανθρώπινη κυτταρική σειρά πνευμόνων (γνωστή ως κύτταρα Calu-3). Η ποσότητα του ιού της γρίπης του 1918 μετρήθηκε στα κύτταρα στις 12, 16 και 24 ώρες μετά τη μόλυνση και αυτά τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αυτά που παρήχθησαν από ανασυνδυασμένους ιούς με συνδυασμό γονιδίων από τον ιό του 1918 αναμεμειγμένα με γονίδια από σύγχρονους ανθρώπινους ιούς εποχικής γρίπης. Παρόμοια με τα πειράματα στα ποντίκια, ο ιός του 1918 πολλαπλασιάστηκε και εξαπλώθηκε στα ανθρώπινα πνευμονικά κύτταρα. Τόσο πολύ, ώστε ο ιός του 1918 παρήγαγε έως και 50 φορές την ποσότητα του ιού στα ανθρώπινα πνευμονικά κύτταρα από έναν από τους ιούς σύγκρισης. Αυτά τα πειράματα πρότειναν ότι εκτός από το ΗΑ, τα γονίδια πολυμεράσης του ιού του 1918 έπαιξαν σημαντικό ρόλο στη μόλυνση και τον ιό του ιού στον ανθρώπινο πνευμονικό ιστό. 14

Ένας επιστήμονας εργαστηρίου CDC & ldquocandles & rdquo ένα αυγό κοτόπουλου για να δείξει το έμβρυο κοτόπουλου μέσα. Φωτογραφική πίστωση: James Gathany - Public Health Image Library #10759.

Κλείσε

Ένας επιστήμονας εργαστηρίου CDC & ldquocandles & rdquo ένα αυγό κοτόπουλου για να δείξει το έμβρυο κοτόπουλου μέσα. Φωτογραφική πίστωση: James Gathany - Public Health Image Library #10759.

Ένα άλλο σύνολο πειραμάτων πραγματοποιήθηκε για να κατανοηθεί καλύτερα η πιθανή προέλευση των ιών του πτηνού του 1918. Οι προηγούμενες προσπάθειες αλληλουχίας με επικεφαλής τους Δρ Taubenberger και Reid είχαν προτείνει ότι τα τμήματα γονιδίων του ιού & rsquo του 1918 σχετίζονται πιο στενά με τους ιούς της γρίπης των πτηνών Α (H1N1) από τους ιούς H1N1 που βρέθηκαν σε άλλα θηλαστικά. Οι ερευνητές ενδιαφέρθηκαν να μάθουν αν ο ιός του 1918 θα ήταν θανατηφόρος για τα γονιμοποιημένα αυγά κοτόπουλου, δηλαδή, αυγά κοτόπουλου που περιείχαν ένα έμβρυο, παρόμοιο με τους σύγχρονους ιούς της γρίπης των πτηνών.

Για να βρεθεί μια απάντηση, γονιμοποιημένα αυγά κοτόπουλου ηλικίας 10 ημερών εμβολιάστηκαν με τον ιό του 1918. Ο ιός του 1918 αποδείχθηκε θανατηφόρος για τα έμβρυα αυγών κοτόπουλου, παρόμοια με τα αποτελέσματα που προκαλούνται από τους σύγχρονους ιούς της γρίπης των πτηνών H1N1. 14 Σημειωτέον, τα πειράματα σύγκρισης με χρήση ιών της ανθρώπινης εποχικής γρίπης A(H1N1) δεν είχαν αυτή την καταστροφική επίδραση στα έμβρυα κοτόπουλου. Επιπλέον, οι ανασυνδυασμένοι ιοί της γρίπης που δημιούργησε ο Δρ. Tumpey που περιείχαν δύο, πέντε ή επτά γονίδια του ιού του 1918, επίσης δεν έβλαψαν τα έμβρυα κοτόπουλου. 14 Παρόμοια με τα αποτελέσματα των μελετών που διεξήχθησαν σε ποντίκια και ανθρώπινα πνευμονικά κύτταρα, αυτά τα πειράματα γονιμοποιημένων αυγών κοτόπουλου έδειξαν ότι τα γονίδια ΗΑ και πολυμεράσης του ιού του 1918 έπαιξαν πιθανότατα ρόλο στη μολυσματικότητά του.

Η εργασία που διεξήχθη από τον Δρ Tumpey και τους συναδέλφους του στο CDC παρείχε νέες πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες που συνέβαλαν στη μολυσματικότητα του ιού του 1918. Ο Δρ. Tumpey προσδιόρισε ότι τα γονίδια του ιού HA και PB1 του ιού έπαιξαν ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στη μολυσματικότητα και τη σοβαρότητά του. Ωστόσο, όπως έδειξαν τα πειράματά του που αφορούσαν ανασυνδυασμένους ιούς γρίπης με μερικά αλλά όχι όλα τα γονίδια του ιού & rsquos του 1918, δεν ήταν κανένα συστατικό του ιού του 1918 αλλά αντίθετα ο μοναδικός συνδυασμός όλων των γονιδίων μαζί που τον έκανε ιδιαίτερα επικίνδυνο.

Ο Tumpey και οι συνεργάτες του έγραψαν ότι ο αστερισμός και των οκτώ γονιδίων δημιουργούν μαζί έναν εξαιρετικά λοιμογόνο ιό. Με αυτόν τον τρόπο, ο ιός του 1918 ήταν ιδιαίτερος και ήταν ένα μοναδικά θανατηφόρο προϊόν της φύσης, της εξέλιξης και της ανάμειξης ανθρώπων και ζώων. Θα χρησίμευε ως προμήνυμα της ικανότητας της φύσης να παράγει μελλοντικές πανδημίες ποικίλης ανησυχίας και προέλευσης για τη δημόσια υγεία.

Μαθαίνοντας από το παρελθόν

Οι συνωστισμένες συνθήκες και η μετακίνηση στρατευμάτων κατά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο συνέβαλαν πιθανώς στην εξάπλωση του ιού του 1918 σε όλο τον κόσμο. (Φωτογραφία: www.museumsyndicate.com/item.php?item=56784#)

Κλείσε

Οι συνθήκες συνωστισμού και η μετακίνηση στρατευμάτων κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου πιθανότατα συνέβαλαν στην εξάπλωση του ιού του 1918 σε όλο τον κόσμο. (Φωτογραφική πίστωση: www.museumsyndicate.com/item.php?item=56784#)

Από το 1918, ο κόσμος βίωσε τρεις επιπλέον πανδημίες, το 1957, το 1968 και πιο πρόσφατα το 2009. Αυτές οι επόμενες πανδημίες ήταν λιγότερο σοβαρές και προκάλεσαν σημαντικά χαμηλότερα ποσοστά θνησιμότητας από την πανδημία του 1918. 2,3,4 Η πανδημία H2N2 του 1957 και η πανδημία H3N2 του 1968 οδήγησαν έκαστος σε περίπου 1 εκατομμύριο παγκόσμιους θανάτους, ενώ η πανδημία H1N1 του 2009 οδήγησε σε λιγότερους από 0,3 εκατομμύρια θανάτους κατά το πρώτο έτος. 3,4 Αυτό γεννά ίσως το ερώτημα εάν μια πανδημία υψηλής σοβαρότητας στην κλίμακα του 1918 θα μπορούσε να συμβεί στη σύγχρονη εποχή.

Πολλοί ειδικοί το πιστεύουν. Ένας συγκεκριμένος ιός έχει συγκεντρώσει τη διεθνή προσοχή και ανησυχία: ο ιός της γρίπης των πτηνών Α (H7N9) από την Κίνα. Ο ιός H7N9 έχει προκαλέσει μέχρι στιγμής 1.568 ανθρώπινες μολύνσεις στην Κίνα με ποσοστό θανάτου περίπου 39% από το 2013. Ωστόσο, δεν έχει αποκτήσει την ικανότητα να εξαπλωθεί γρήγορα και αποτελεσματικά μεταξύ των ανθρώπων. Αν ναι, οι ειδικοί πιστεύουν ότι θα μπορούσε να οδηγήσει σε πανδημία με σοβαρότητα συγκρίσιμη με την πανδημία του 1918. Μέχρι στιγμής, έχει δείξει μόνο περιορισμένη ικανότητα εξάπλωσης μεταξύ των ανθρώπων. Οι περισσότερες ανθρώπινες μολύνσεις με αυτόν τον ιό οφείλονται στην έκθεση σε πτηνά.

Όταν εξετάζουμε τις δυνατότητες για μια πανδημία υψηλής σοβαρότητας της σύγχρονης εποχής, είναι σημαντικό, ωστόσο, να αναλογιστούμε τις σημαντικές ιατρικές, επιστημονικές και κοινωνικές προόδους που έχουν σημειωθεί από το 1918, αναγνωρίζοντας παράλληλα ότι υπάρχουν αρκετοί τρόποι με τους οποίους οι παγκόσμιες προετοιμασίες για την επόμενη πανδημία εξακολουθεί να απαιτεί βελτίωση.

Εκτός από τις ιδιότητες του ίδιου του ιού, πολλοί επιπλέον παράγοντες συνέβαλαν στη μολυσματικότητα της πανδημίας του 1918. Το 1918, ο κόσμος ήταν ακόμη εμπλεκόμενος στον Α World Παγκόσμιο Πόλεμο Η κίνηση και η κινητοποίηση στρατευμάτων έθεσαν μεγάλο αριθμό ανθρώπων σε στενή επαφή και οι χώροι διαβίωσης ήταν υπερπλήρεις. Οι υπηρεσίες υγείας ήταν περιορισμένες και έως και το 30% των γιατρών των ΗΠΑ χρησιμοποιήθηκαν στη στρατιωτική θητεία. 3

Επιπλέον, η ιατρική τεχνολογία και τα αντίμετρα τότε ήταν περιορισμένα ή ανύπαρκτα. Δεν υπήρχαν διαγνωστικές εξετάσεις εκείνη τη στιγμή που θα μπορούσαν να ελέγξουν για λοίμωξη από γρίπη. Στην πραγματικότητα, οι γιατροί δεν γνώριζαν ότι υπήρχαν ιοί της γρίπης. Πολλοί ειδικοί στον τομέα της υγείας τότε πίστευαν ότι η πανδημία του 1918 προκλήθηκε από ένα βακτήριο που ονομάζεται & ldquoPfeiffer & rsquos bacillus, & rdquo, το οποίο είναι πλέον γνωστό ως Haemophilus influenzae.

Τα εμβόλια της γρίπης δεν υπήρχαν εκείνη την εποχή και ακόμη δεν είχαν αναπτυχθεί ακόμη αντιβιοτικά. Για παράδειγμα, η πενικιλίνη δεν ανακαλύφθηκε μέχρι το 1928. Ομοίως, δεν ήταν διαθέσιμα αντιιικά φάρμακα για τη γρίπη. Μέτρα κρίσιμης φροντίδας, όπως υποστήριξη εντατικής θεραπείας και μηχανικός αερισμός, επίσης δεν ήταν διαθέσιμα το 1918. 4 Χωρίς αυτά τα ιατρικά αντίμετρα και θεραπευτικές δυνατότητες, οι γιατροί έμειναν με λίγες επιλογές θεραπείας εκτός από υποστηρικτική φροντίδα. 3

Όσον αφορά τον εθνικό, πολιτειακό και τοπικό σχεδιασμό πανδημίας, δεν υπήρχαν συντονισμένα σχέδια πανδημίας το 1918. Ορισμένες πόλεις κατάφεραν να εφαρμόσουν κοινοτικά μέτρα μετριασμού, όπως κλείσιμο σχολείων, απαγόρευση δημόσιων συγκεντρώσεων και έκδοση διαταγών απομόνωσης ή καραντίνας, αλλά η ομοσπονδιακή κυβέρνηση δεν είχε συγκεντρωτικό ρόλο στο σχεδιασμό ή την έναρξη αυτών των παρεμβάσεων κατά τη διάρκεια της πανδημίας του 1918. 3

Σήμερα, έχουν γίνει σημαντικές προόδους στους τομείς της τεχνολογίας υγείας, της επιτήρησης ασθενειών, της ιατρικής περίθαλψης, των φαρμάκων και των φαρμάκων, των εμβολίων και του σχεδιασμού της πανδημίας. Τα εμβόλια της γρίπης παράγονται και ενημερώνονται τώρα ετησίως και ο ετήσιος εμβολιασμός συνιστάται σε όλους ηλικίας 6 μηνών και άνω. Υπάρχουν πλέον αντιιικά φάρμακα που θεραπεύουν ασθένειες γρίπης και σε περίπτωση έκθεσης σε ιό, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για προφύλαξη (πρόληψη). Είναι σημαντικό ότι πολλά διαφορετικά αντιβιοτικά είναι τώρα διαθέσιμα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία δευτερογενών βακτηριακών λοιμώξεων.

Διαγνωστικά τεστ για τον εντοπισμό της γρίπης είναι πλέον διαθέσιμα και βελτιώνονται με την πάροδο του χρόνου. Οι τρέχουσες γρήγορες δοκιμές για τη γρίπη, γνωστές και ως RIDT, παρέχουν αποτελέσματα μέσα σε 15 λεπτά και έχουν ευαισθησίες που κυμαίνονται από 50-70%. Πρόσφατα, έχουν γίνει διαθέσιμες νέες &ldquorapid μοριακές αναλύσεις&rdquo που είναι έγκαιρες και πολύ πιο ακριβείς από τις RIDT. Εξίσου σημαντικές με αυτές τις προόδους στις διαγνωστικές δοκιμές είναι οι βελτιώσεις που έχουν γίνει στην ικανότητα εργαστηριακών δοκιμών τόσο στις Ηνωμένες Πολιτείες όσο και παγκοσμίως.

Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (WHO) & rsquos Global Influenza Surveillance and Response System (GISRS) είναι ένα παγκόσμιο δίκτυο επιτήρησης της γρίπης που παρακολουθεί τις αλλαγές στους εποχικούς ιούς της γρίπης και επίσης παρακολουθεί την εμφάνιση νέων (δηλ. Νέων στους ανθρώπους) ιών γρίπης, πολλοί από τους οποίους προέρχονται από ζωικούς πληθυσμούς. Μέσω αλληλεπιδράσεων ζώων και ανθρώπων και περιβαλλοντικών εκθέσεων, αυτοί οι ιοί μπορούν να προκαλέσουν ανθρώπινες μολύνσεις. Το CDC στην Ατλάντα είναι ένα από τα έξι Συνεργαζόμενα Κέντρα Αναφοράς και Έρευνας για τη Γρίπη του ΠΟΥ (συνεχίζοντας άλλα στην Αυστραλία, την Κίνα, την Ιαπωνία και το Ηνωμένο Βασίλειο). Τα συνεργαζόμενα κέντρα του ΠΟΥ συλλέγουν ιούς γρίπης που λαμβάνονται από αναπνευστικά δείγματα από ασθενείς σε όλο τον κόσμο και υποστηρίζονται από 143 Εθνικά Κέντρα Γρίπης σε 114 χώρες μέλη του ΠΟΥ. 3

Η επέκταση των εργαστηριακών δοκιμών και της ικανότητας παρακολούθησης της γρίπης σε όλο τον κόσμο αποτέλεσε σημαντικό επίκεντρο των προσπαθειών ετοιμότητας για πανδημία. Το 2004, το CDC ξεκίνησε μια διεθνή πρωτοβουλία για την ανάπτυξη ικανοτήτων εποπτείας που περιελάμβανε 5ετή περίοδο οικονομικής υποστήριξης για τη βελτίωση εργαστηριακών διαγνωστικών εξετάσεων και επιτήρησης ασθενειών όπως της γρίπης (ILI) και σοβαρής οξείας αναπνευστικής λοίμωξης (SARI) σε 39 χώρες εταίρους.

Το 2008, το CDC δημιούργησε το International Reagent Resource (IRR), το οποίο παρέχει αντιδραστήρια σε εργαστήρια σε όλο τον κόσμο για τον εντοπισμό των ιών της εποχικής γρίπης Α και Β, καθώς και των νέων ιών γρίπης Α. Κατά τη διάρκεια της πανδημίας H1N1 του 2009, το IRR διένειμε μια νέα δοκιμασία CDC που ανέπτυξε το 2009 H1N1 PCR σε εγχώρια εργαστήρια δημόσιας υγείας και εργαστήρια σε όλο τον κόσμο λιγότερο από 2 εβδομάδες μετά την πρώτη αναγνώριση του ιού H1N1 του 2009. Αυτό αύξησε σημαντικά την ικανότητα της παγκόσμιας κοινότητας επιτήρησης της γρίπης να παρακολουθεί την εξάπλωση του ιού. 3

Ως μέρος των Διεθνών Κανονισμών Υγείας (IHR) του ΠΟΥ&rsquos, οι χώρες πρέπει να ειδοποιούν τον ΠΟΥ εντός 24 ωρών για οποιοδήποτε κρούσμα ανθρώπινης λοίμωξης που προκαλείται από νέο υπότυπο του ιού της γρίπης Α. Αυτή η απαίτηση έχει σχεδιαστεί για να βοηθήσει στον γρήγορο εντοπισμό των αναδυόμενων ιών με δυνατότητα πανδημίας.

Από το 2010, το CDC χρησιμοποίησε το εργαλείο αξιολόγησης κινδύνου γρίπης (IRAT) για να αξιολογήσει και να βαθμολογήσει τους νέους ιούς της γρίπης Α και άλλους ιούς που ενδέχεται να απασχολούν τη δημόσια υγεία. Η βαθμολογία που παρέχεται από το IRAT απαντά σε δύο ερωτήσεις: 1) Ποιος είναι ο κίνδυνος ένας νέος ιός στους ανθρώπους να οδηγήσει σε διαρκή μετάδοση από άνθρωπο σε άνθρωπο; και: 2) Ποια είναι η πιθανότητα ο ιός να επηρεάσει ουσιαστικά τη δημόσια υγεία εάν αποκτήσει την ικανότητα αποτελεσματικής εξάπλωσης από άτομο σε άτομο; Τα αποτελέσματα του IRAT βοήθησαν τους εμπειρογνώμονες της δημόσιας υγείας να στοχεύσουν τους πόρους ετοιμότητας για πανδημίες έναντι των μεγαλύτερων απειλών ασθενειών και να δώσουν προτεραιότητα στην επιλογή υποψήφιων ιών εμβολίων και στην ανάπτυξη προπανδημικών εμβολίων κατά των αναδυόμενων ιών με τη μεγαλύτερη δυνατότητα πρόκλησης σοβαρής πανδημίας.

Όταν γίνονται εμβόλια πριν από την πανδημία, αποθηκεύονται στη στρατηγική εθνική αποθήκη, μαζί με μάσκες προσώπου, αντιιικά φάρμακα και άλλα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περίπτωση πανδημίας.

Όλοι αυτοί οι πόροι, τα εργαλεία, οι τεχνολογίες, τα προγράμματα και οι δραστηριότητες είναι εξαιρετικά εργαλεία για τον σχεδιασμό της πανδημίας και ο ίδιος ο σχεδιασμός για την πανδημία έχει βελτιωθεί σημαντικά από το 1918. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το Υπουργείο Υγείας και Ανθρωπίνων Υπηρεσιών (HHS) διατηρεί ένα εθνικό σχέδιο πανδημίας γρίπης , και αυτό το σχέδιο ενημερώθηκε το 2017. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) δημοσίευσε οδηγίες για τις χώρες που πρέπει να χρησιμοποιούν στην ανάπτυξη των δικών τους εθνικών σχεδίων πανδημίας, καθώς και μια λίστα ελέγχου για τη διαχείριση του κινδύνου και των επιπτώσεων της πανδημίας γρίπης. 3

Οι σχεδιαστές έχουν πρόσβαση και σε άλλα υλικά. Για παράδειγμα, το 2014, το CDC δημοσίευσε ένα πλαίσιο πανδημίας με έξι διαστήματα που εμπίπτουν σε μια καμπύλη πανδημίας. Κάθε μεσοδιάστημα βοηθά στην ιεράρχηση της συλλογής δεδομένων, των κρατικών πόρων και παρεμβάσεων και άλλων σημαντικών δραστηριοτήτων κατά τη διάρκεια της πανδημίας. Επιπλέον, οι ειδικοί του CDC έχουν επινοήσει ένα Πλαίσιο Αξιολόγησης Σοβαρότητας Πανδημίας που χρησιμοποιεί δεδομένα για να εκχωρήσει βαθμούς σοβαρότητας και μεταδοτικότητας σε πανδημίες. Το εργαλείο είναι χρήσιμο για σκοπούς σχεδιασμού και για τον καθορισμό κατάλληλων μέτρων μετριασμού με βάση τη σοβαρότητα μιας πανδημίας. Επιπλέον, έχουν θεσπιστεί και αναθεωρηθεί οδηγίες για μη φαρμακευτικές παρεμβάσεις, όπως το κλείσιμο των σχολείων και οι μεγάλες κοινωνικές συγκεντρώσεις, για χρήση κατά τη διάρκεια μιας πανδημίας.

Ενώ όλα αυτά τα σχέδια, οι πόροι, τα προϊόντα και οι βελτιώσεις δείχνουν ότι έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος από το 1918, τα κενά παραμένουν και μια σοβαρή πανδημία θα μπορούσε ακόμη να είναι καταστροφική για τους πληθυσμούς παγκοσμίως. Το 1918, ο παγκόσμιος πληθυσμός ήταν 1,8 δισεκατομμύρια άνθρωποι. Εκατό χρόνια αργότερα, ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξήθηκε σε 7,6 δισεκατομμύρια άνθρωποι το 2018. 3 Καθώς οι ανθρώπινοι πληθυσμοί αυξήθηκαν, αυξήθηκαν και οι πληθυσμοί των χοίρων και των πουλερικών ως μέσο για τη σίτισή τους. Αυτός ο διευρυμένος αριθμός ξενιστών παρέχει αυξημένες ευκαιρίες για νέους ιούς γρίπης από πτηνά και χοίρους να εξαπλωθούν, να εξελιχθούν και να μολύνουν ανθρώπους. Η παγκόσμια κίνηση ανθρώπων και αγαθών έχει επίσης αυξηθεί, επιτρέποντας στην τελευταία απειλή ασθένειας να είναι μια πτήση διεθνούς αεροπλάνου μακριά. Λόγω της κινητικότητας και της επέκτασης των ανθρώπινων πληθυσμών, ακόμη και εξωτικά παθογόνα, όπως ο Έμπολα, που προηγουμένως έπλητταν μόνο άτομα που ζούσαν σε απομακρυσμένα χωριά της αφρικανικής ζούγκλας, τώρα κατάφεραν να βρουν το δρόμο τους σε αστικές περιοχές, προκαλώντας μεγάλες εστίες.

Εάν μια σοβαρή πανδημία, όπως συνέβη το 1918, συνέβαινε σήμερα, θα εξακολουθούσε να κατακλύζει τις υποδομές υγειονομικής περίθαλψης, τόσο στις Ηνωμένες Πολιτείες όσο και σε ολόκληρο τον κόσμο. Τα νοσοκομεία και τα γραφεία των γιατρών θα δυσκολευτούν να ανταποκριθούν στη ζήτηση από τον αριθμό των ασθενών που χρειάζονται φροντίδα. Ένα τέτοιο συμβάν θα απαιτούσε σημαντικές αυξήσεις στην κατασκευή, διανομή και προμήθεια φαρμάκων, προϊόντων και σωτήριου ιατρικού εξοπλισμού, όπως οι μηχανικοί αναπνευστήρες. Οι επιχειρήσεις και τα σχολεία θα δυσκολευτούν να λειτουργήσουν και ακόμη και βασικές υπηρεσίες όπως η παραλαβή σκουπιδιών και η απομάκρυνση των απορριμμάτων θα μπορούσαν να επηρεαστούν.

Η καλύτερη άμυνα κατά της γρίπης εξακολουθεί να είναι το εμβόλιο γρίπης, αλλά ακόμη και σήμερα, τα εμβόλια γρίπης αντιμετωπίζουν μια σειρά προκλήσεων. Μια πρόκληση είναι ότι τα εμβόλια γρίπης είναι συχνά μέτρια αποτελεσματικά, ακόμη και όταν ταιριάζουν καλά με τους ιούς που κυκλοφορούν. Αλλά ίσως η μεγαλύτερη πρόκληση είναι ο χρόνος που απαιτείται για την κατασκευή ενός νέου εμβολίου ενάντια σε μια αναδυόμενη απειλή πανδημίας. Γενικά, χρειάστηκαν περίπου 20 εβδομάδες για την επιλογή και την κατασκευή ενός νέου εμβολίου.

Κατά τη διάρκεια της πανδημίας του H1N1 του 2009, οι πρώτες δόσεις πανδημικού εμβολίου δεν έγιναν διαθέσιμες παρά μόνο 26 εβδομάδες μετά την απόφαση κατασκευής ενός μονοσθενή εμβολίου. 3 Ως αποτέλεσμα, οι περισσότεροι εμβολιασμοί στις Ηνωμένες Πολιτείες έγιναν μετά την κορύφωση της νόσου H1N1 το 2009. Το σχέδιο πανδημικής γρίπης HHS έχει ως στόχο τη μείωση του χρονικού πλαισίου για την παραγωγή ενός εμβολίου για την πανδημική γρίπη από 20 εβδομάδες σε 12 εβδομάδες, αλλά η επίτευξή του είναι προκλητική.

Μια πιθανή λύση είναι η δημιουργία ευρύτερα προστατευτικών και μεγαλύτερης διάρκειας εμβολίων. Η δημιουργία ενός «καθολικού εμβολίου» συνεχίζει να διαφεύγει από τους κορυφαίους επιστήμονες του κόσμου, αλλά στο μέλλον θα μπορούσε να γίνει πραγματικότητα. Εν τω μεταξύ, οι υγειονομικοί αξιωματούχοι επιδιώκουν να αξιοποιήσουν στο έπακρο τις νέες και υπάρχουσες τεχνολογίες εμβολίων γρίπης, όπως βασισμένα σε κύτταρα και ανασυνδυασμένα εμβόλια, τα οποία δεν εξαρτώνται από την παροχή αυγών κοτόπουλου, όπως τα παραδοσιακά εμβόλια, και έχουν τη δυνατότητα παραγωγής. γρηγορότερα.

Ένα άλλο ζήτημα εμβολίων είναι η ανεπαρκής παγκόσμια ικανότητα μαζικής παραγωγής εμβολίων γρίπης. Η παγκόσμια ικανότητα εμβολίου για την πανδημία της γρίπης υπολογίστηκε σε 6,4 δισεκατομμύρια δόσεις το 2015, αλλά αυτό δεν είναι αρκετό για να καλύψει ούτε το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού, εάν απαιτούνται δύο δόσεις πανδημικού εμβολίου για προστασία. 3

Άλλες προκλήσεις σε παγκόσμιο επίπεδο περιλαμβάνουν την ικανότητα επιτήρησης, την υποδομή και τον σχεδιασμό της πανδημίας. Η πλειοψηφία των νομών που αναφέρονται στον ΠΟΥ δεν έχουν ακόμη εθνικό σχέδιο πανδημίας και η ικανότητα κρίσιμης και κλινικής περίθαλψης, ειδικά σε χώρες χαμηλού εισοδήματος, εξακολουθεί να είναι ανεπαρκής για τις απαιτήσεις μιας σοβαρής πανδημίας. 3 Το 2005, δημιουργήθηκαν ορόσημα στους αναθεωρημένους Διεθνείς Κανονισμούς Υγείας (IHR) για τις χώρες για τη βελτίωση της ικανότητάς τους να ανταποκρίνονται σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης δημόσιας υγείας, αλλά το 2016, μόνο το ένα τρίτο των χωρών τηρούσε. 3

Όλα αυτά τα θέματα δείχνουν ότι πρέπει να γίνει περισσότερη δουλειά, τόσο εδώ στις Ηνωμένες Πολιτείες όσο και διεθνώς, για να προετοιμαστούμε για την επόμενη πανδημία.Στις 7 Μαΐου 2018, η Σχολή Δημόσιας Υγείας Rollins στο Πανεπιστήμιο Emory, σε συνεργασία με τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ, φιλοξένησε ένα ημερήσιο συμπόσιο για τα 100 χρόνια από την πανδημία της γρίπης του 1918. Στην εκδήλωση συμμετείχαν εμπειρογνώμονες από την κυβέρνηση και τον ακαδημαϊκό χώρο συζητώντας τις τρέχουσες απειλές για την πανδημία και το μέλλον της ετοιμότητας για την πανδημία, την πρόληψη και τον έλεγχο της γρίπης. Οι εμπειρογνώμονες των ΗΠΑ και της παγκόσμιας γρίπης που συμμετείχαν στη συνάντηση συμφώνησαν ότι εξακολουθούμε να αντιμετωπίζουμε μεγάλες προκλήσεις για να προετοιμαστούμε για μελλοντικές πανδημίες γρίπης, αλλά μέρος της λύσης είναι η αναγνώριση αυτών των προκλήσεων και η συνεργασία μαζί με τον υπόλοιπο κόσμο για την αντιμετώπισή τους.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την πανδημία του 1918, ανατρέξτε στον ιστότοπο του CDC & rsquos 1918 (ιός H1N1). Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις πανδημίες γρίπης, ανατρέξτε στην ενότητα Πανδημική γρίπη.


Prokaryote Evolution: Bacteria and Archaea

Τα προκαρυωτικά είναι κυρίως βακτήρια και οι εξελίξεις τους οδήγησαν σε πιο πολύπλοκους ζωντανούς οργανισμούς. Έχει προταθεί ότι η ποικίλη φύση των βακτηρίων και των αρχαιοβακτηρίων προέκυψε από αυτήν την εξέλιξη. Καθώς τα βακτήρια τροποποίησαν δομές για να επεκτείνουν την επικράτεια και την ανοχή τους, άλλαξαν σε νεότερα είδη βακτηρίων με διαφορετικές δομές και λειτουργίες. Λόγω της μοναδικότητάς τους, τα βακτήρια ταξινομούνται στο δικό τους βασίλειο!

Οι εξελίξεις στη δομή και τη λειτουργία των προκαρυωτών συνεχίστηκαν μέχρι τη συγκυρία όπου είναι πλέον αναγνωρίσιμοι δύο διαφορετικοί τύποι: τα βακτήρια και τα αρχαία.

Βακτήρια και Κυανοβακτήρια

Τα βακτήρια είναι τα πιο συνηθισμένα και καλά μελετημένα επειδή είναι τα πιο εύκολα να βρεθούν και ιστορικά ήταν η πηγή πολλών ανθρώπινων ασθενειών, όπως η βουβωνική πανώλη, η φυματίωση και η χολέρα, και η πηγή πολλών προόδων όπως το τυρί, το ανασυνδυασμένο DNA και εντερική χλωρίδα, η οποία βοηθά στην πέψη και την παραγωγή θρεπτικών συστατικών.

Bionote

Ακόμα και σήμερα, το anabaena, ένα τυπικό κυανοβακτήριο, ανθίζει σε υδάτινα περιβάλλοντα που είναι υπερφορτωμένα με θρεπτικά συστατικά για να δημιουργήσουν ένα προφανές μπλε-πράσινο χρώμα. Οι περιβαλλοντολόγοι χρησιμοποιούν τα άνθη anabaena ως δείκτη της ποιότητας του περιβάλλοντος.

Τα βακτήρια φαίνεται να είναι απλούστερα από τα αρχαιά επειδή δεν διαθέτουν ορισμένες προηγμένες δομές τυπικές στα αρχαιά, όπως η σύνθετη πολυμεράση RNA, η παρουσία ιντονών και διακλαδισμένων αλυσίδων άνθρακα στις λιπιδικές μεμβράνες, καθώς και μερικές εσωτερικές μεμβράνες. Ωστόσο, διαθέτουν κυτταρική μεμβράνη και έχουν συγκεκριμένες λειτουργίες ζωής. Υπάρχουν μόνα τους ή σε αποικίες, σε διάφορα σχήματα και μερικά μπορούν να αντέξουν σε δυσμενείς συνθήκες σχηματίζοντας ένα προστατευτικό ενδοσπόριο γύρω από το κελί, το οποίο επιτρέπει στο κύτταρο να παραμείνει βιώσιμο και αδρανές μέχρι να φτάσουν ευνοϊκές συνθήκες. Τα βακτήρια και τα αρχαία διαθέτουν μαστίγια για κίνηση.

Τα κυανοβακτήρια, γνωστά και ως γαλαζοπράσινα φύκια, είναι ενδιαφέρουσες οργανισμοί επειδή περιέχουν φωτοσυνθετικές δυνατότητες και πιστεύεται ότι ευθύνονται για την αλλαγή του προϊστορικού περιβάλλοντος σε ατμόσφαιρα οξυγόνου.

Μικρο -απολιθωμένα κυανοβακτήρια που εκτιμάται ότι είναι ηλικίας 3,5 δισεκατομμυρίων ετών ανακαλύφθηκαν στην Αυστραλία. Η υποθετική παραγωγή οξυγόνου τους πιθανότατα δημιούργησε επίσης το προστατευτικό στρώμα του όζοντος.

Αρχαία

Τα Αρχαία έχουν δομές όπως αλληλουχίες νουκλεοτιδίων tRNA και πολυμεράση RNA που σχετίζονται πιο στενά με ευκαρυώτες παρά με βακτήρια. Έχουν προσαρμόσει σύνθετα μόρια πρωτεΐνης, υδατανθράκων και λιπιδίων που τους επιτρέπουν να ζουν και να αναπαράγονται στα πιο σκληρά περιβάλλοντα όπου δεν θα ζήσει τίποτα άλλο. Στην πραγματικότητα, τα αρχαιά είναι τόσο διαφορετικά από τα βακτήρια που ταξινομούνται επίσης στο δικό τους βασίλειο, ξεχωριστά από όλους τους άλλους οργανισμούς! Πολλά είδη είναι αυτότροφα και λαμβάνουν ενέργεια μέσω της χημειοσύνθεσης του διοξειδίου του άνθρακα αντί της φωτοσύνθεσης του διοξειδίου του άνθρακα. Λόγω του ακραίου τρόπου ζωής τους, δεν έχουν το ιστορικό της επιστημονικής έρευνας που έχουν δημιουργήσει τα βακτήρια, αν και περιέχουν τις λύσεις για την επέκταση της γενετικής επικράτειας άλλων χρήσιμων μικροοργανισμών. Για παράδειγμα, τα αρχαιοβακτήρια ευδοκιμούν στις θερμές πηγές στο Εθνικό Πάρκο Yellowstone όπου η θερμοκρασία του νερού μετράται στους 194F (90C).


Δες το βίντεο: Das Osmanische Reich im Ersten Weltkrieg. musstewissen Geschichte (Φεβρουάριος 2023).