W1 HC.3 Inleiding virologie en HC.6 Inleiding virologie en replicatiestrategie van virussen en antivirale therapie.

Question 1

Kenmerken van een virus?

Answer 1

• Gastheer nodig om zichzelf te kunnen vermenigvuldigen (intracellulaire parasieten)
• Genetisch materiaal = DNA of RNA
• Virussen zijn niet altijd ziekteverwekkend

Question 2

Wat is de extracellulaire vorm van een virus? En functie hiervan?

Answer 2

Wordt een partikel of virion genoemd, verspreiden de infectie naar nieuwe cellen

Question 3

Virussen zijn passieve agentia, wat houdt dit in?

Answer 3

Ze denken niet en hebben geen plan. Ze kunnen ziekten veroorzaken, maar hebben daar zelf geen belang bij (als gastheer overlijdt, gaat virus mee ten onder).

Question 4

Aan welke receptor kan HIV koppelen?

Answer 4

Aan CD4+ receptor op een cel, en aan een co-receptor CCR5 of CXCR4

Question 5

Hoe komt een virus de cel binnen en hoe blijft het leven?

Answer 5

Door een cel aan te vallen en aan de receptor te binden. Vervolgens gebruikt het de grondstoffen en energie van de cel om zichzelf te reproduceren. Nakomenlingen van het virus kunnen nieuwe cellen infecteren.

Question 6

Wat betekent het wanneer een cel susceptibel/resistent is voor een virus?

Answer 6

Susceptibel: cel heeft de juiste receptor om virus binnen te laten
Resistent: cel heeft geen receptor waaraan virus kan binden

Question 7

Wat is tropisme?

Answer 7

Als cel een tropisme heeft voor een virus, is het susceptibel voor het virus.
Welke oppervlakte eiwitten heeft een cel die een virus nodig heeft? Dus welke receptoren zitten op het celoppervlak?
Dus tropisme van HIV is CD4+ cellen.

Question 8

Wat houdt het in wanneer een cel permissive is?

Answer 8

Het ondersteunt dan de replicatie van een binnengedrongen virus.

Question 9

Welke 2 fases heeft een virus?

Answer 9

• Intracellulair: virus zit in de cel en het partikel is uit elkaar gevallen
• Extracellulair: virus bestaat uit een stabiel compact partikel buiten de cel

Question 10

Waar bestaat een virus uit?

Answer 10

• Een afleversysteem (de buitenkant van het viruspartikel
• Een lading (genetisch materiaal van virus)

Question 11

Wat is de eclipse fase van een virus?

Answer 11

Eerst infecteert het virus de cel, waarna de eclipse fase volgt. Hierin is het virus niet te detecteren. Vervolgens komt een hele lading aan virussen naar buiten, wat vaak ten koste gaat van de gastheercel. Het virus is dan weer te detecteren.

Question 12

Welke verschillende classificaties zijn er waarin virussen onderscheiden kunnen worden van elkaar?

Answer 12

• Ziekte
• Morfologie (vorm en genetisch materiaal)
• Replicatiecyclus (Baltimore classificatie)

Question 13

Hoe werkt classificatie van een virus obv ziekte?

Answer 13

Virus koppelen aan ziekte, bv: aids: hiv of griep: influenza virus

Echter kan virus meerdere ziekten veroorzaken, en verschillende varianten van een ziekte kunnen weer veroorzaakt worden door verschillende virussen. Dus obv ziekte classificeren dekt niet volledig de lading.

Question 14

Hoe werkt classificatie van een virus obv vorm?

Answer 14

Virussen bestuderen mbv elektronenmicroscoop.
Het is moeilijk om virussen alleen op basis van de vorm en morfologie te classificeren omdat virusdeeltjes 100x kleiner zijn dan de gastheercel en ze hun genetisch materiaal goed gecondenseerd en beschermd inpakken.

Question 15

Weke twee typen virus zijn er?

Answer 15

• Non-eveloped: naakt virus dat een eiwit capside bevat met daarin het genetisch materiaal
• Enveloped: bevatten envelop om zich heen (vd gastheer afkomstig). Envelop = lipide membraan

-> Virussen zonder envelop zijn veel moeilijker te inactiveren met alcohol en zeep dan virussen met envelop. Daarom zijn virussen zonder envelop veel besmettelijker (bv. noro virus)

Question 16

Hoe werkt classificatie van een virus obv genetisch materiaal?

Answer 16

Onderscheid obv het genoom dat ze dragen.

Dit kan DNA/RNA zijn:
-> DNA wordt vervolgens weer ingedeeld in enkelstrengs/ dubbelstrengs, lineair/ circulair
-> bij RNA wordt er gekeken of het positive/negative stranded is, enkelstrengs/ dubbelstrengs, lineair/ circulair en of er een envelop aanwezig is

Question 17

Hoe werkt classificatie van een virus obv replicatiecyclus?

Answer 17

Via de Baltmore classificatie

In het algemeen wordt het virale genoom altijd omgezet in mRNA, dit wordt getransleerd naar een eiwit en dat wordt vervolgens vermenigvuldigd.

-> Een +RNA genoom betekent dat de basenvolgorde hetzelfde is als het latere mRNA
-> Bij virussen met +RNA kan het +RNA direct door het ribosoom afgelezen worden
-> Voor de vermeerdering van het virale +RNA wordt het +RNA eerst omgezet in een complementair -RNA wat als matrijs voor de volgende +RNA-strengen kan dienen
-> Bij virussen met -RNA wordt van het -RNA eerst een dubbelstrengs RNA keten gemaakt. De +RNA keten daarin kan weer door het ribosoom afgelezen worden en kan ook als matrijs dienen voor vermeerdering van het virale genoom

Question 18

Hoe verloopt de replicatiecyclus van een virus?

Answer 18

1. Aanhechting virus aan receptor gastheercel (capside/envelop bepaalt de specificiteit van gastheercel). Afhankelijk van tropisme en permissiviteit hecht het virusdeeltje.
2. Entree van virale genoom: penetratie (bij virussen zonder envelop), endocytose (zowel bij virussen met als zonder envelop) of membraanfusie (virussen met envelop)
3. Transcriptie, translatie en replicatie: nieuw DNA/RNA wordt gevormd. mRNA wordt afgelezen waardoor eiwitten gevormd worden (o.a. voor vorming capside)
4. Assemblage: virale eiwitten vormen in de cel een nieuw virusdeeltje, inclusief capside hier omheen.
5. Budding en release: proces van naar buiten brengen van het virus uit de cel.

Question 19

Wat is een nucleoside? En wat nucleotide?

Answer 19

Bouwstenen van DNA

nucleoside: base + suiker
nucleotide: base + suiker + fosfaatgroep (3)

Question 20

Wat is een nucleoside analoog en wat is het nut hiervan?

Answer 20

Het is een na-maak nucleoside die bijna hetzelfde is als de originele nucleoside, maar met een kleine aanpassing. Deze moet intracellulair gefosforyleerd worden (door humane enzymen).

Het nut van analogen is dat de replicatie van een bepaald (viraal) DNA niet meer plaats kan vinden, waardoor het virus zich niet meer kan voortplanten. Dit wordt ketenterminatie genoemd.

Question 21

Wat voor virus is hiv?

Answer 21

• Retro virus
• Omzetting RNA -> DNA door VIRAAL enzym mbv reverse transfertase
• Provirus -> mRNA en genomisch RNA productie door HUMAAN enzym

Question 22

Wat is het werkingsmechanisme van aciclovir (medicatie bij herpes virus)

Answer 22

ACV komt de cel in en normaal herkennen onze humane kinases zo’n nucleoside analoog en stoppen daar 3 fosfaat groepen aan. Maar bij ciclovir binden onze enzymen niet die 1e fosfaat aan ACV, waardoor ACV niet actief wordt gemaakt in normale humane cellen.

Echter, herpes simplex maakt een bepaald eiwit (thymidine kinase), welke toevallig heel goed die 1e fosfaatgroep aan ACV kan zetten en hierna onze eigen cellen uiteindelijk nog 2 fosfaatgroepen eraan kan plakken, waardoor ACV actief wordt in de geïnfecteerde cel en zo het herpes simplex DNA polymerase remt doordat het de replicatie van het genoom stopt (ketenterminatie).

Question 23

Hoe vindt diagnostiek bij virologie plaats?

Answer 23

Detectie van de gastheer immuunrespons (indirect)
- Antilichaam respons
- Innate immuunrespons
- T-lymfocyt respons

Detectie van het virus (direct)
- Detectie van het virale genoom (PCR of RT-PCR)
- Directe immunofluorescentie of elektronenmicrosopie
- Pathologie, immuunohistochemie
- Virusisolatie
- Viraal antigeen (ELISA)

Question 24

Hoe kunnen bacteriën, virussen, parasieten, gisten en schimmels het best gedetecteerd worden?

Answer 24

• Bacteriën: microscoop en kweken
• Virussen: PCR en serologie
• Parasieten: microscopie
• Gisten en schimmels: microscopie en kweken

Question 25

Wat is bijzonder aan het hiv virus en hepatitis B virus?

Answer 25

Gebruiken eigen reverse transcriptase (RT) (viraal enzym) waardoor ze RNA kunnen omzetten naar DNA en daarna weer naar RNA.

Question 26

Wat is ELISA?

Answer 26

Enzym Linked Immuno Sorbent Assay
-> Mbv ELISA kan viruseiwit of de immuunreactie tegen het virus gedetecteerd worden, mbv antilichamen.

Question 27

Wat houdt PCR in?

Answer 27

Polymerase Chain Reaction:
- Bij RNA virus moet eerst DNA worden gemaakt mbv reverse transcriptase stap (RT-PCR).
- Wanneer DNA van elkaar wordt losgemaakt, binden forward en reverse primers, waarna amplificatie plaatsvindt door Taq-polymerase.
- Hierdoor worden snel veel kopieën van het virus gemaakt.
- Na vermeerdering kan het PCR fragment zichtbaar gemaakt worden met een fluorescerende probe.
- Mbv Sanger sequencing of next generation sequencing kan de basenvolgorde van het virus bepaald worden.

Question 28

Hoe werkt de replicatie van het genoom van hiv?

Answer 28

HIV genoom bestaat uit positive stranded RNA (+RNA).
- Via viraal reverse transcriptase (eigen polymerase) wordt hier enkelstrengs DNA van gemaakt, en vervolgens dubbelstrengs DNA.
- Via viraal integrase wordt dit ingebouwd in genoom gastheer.
- Humane cellulaire polymerase maakt hier mRNA en +RNA van.
- +RNA is weer het genoom van het nieuwe viruspartikel dat de cel verlaat en nieuwe cellen kan infecteren.

Question 29

Wat is AZT?

Answer 29

Azidothymidine, een nucleoside analoog, pro-drug en middel tegen hiv.

Bij AZT is de essentiële OH-groep veranderd in een N3-groep, waardoor het virale polymerase niet verder kan bouwen en de vermenigvuldiging van het virale genoom wordt geremd.

-> AZT = pro-drug omdat het door de negatieve lading anders niet door het lipide celmembraan heen kan komen. Hierna wordt het omgezet van nucleoside analoog tot nucleotide analoog.

Question 30

Hoe kan resistentie voorkomen worden?

Answer 30

Door te kiezen voor combinatietherapie of geneesmiddelen met een hoge genetische barrière.

Combinatietherapie -> virus wordt op 3 verschillende punten geremd, dit maakt dat het voor het virus moeilijker wordt om resistent te worden doordat het verschillende mutaties op hetzelfde moment moeten plaatsvinden om te kunnen blijven repliceren

Hoge genetische barrière -> virus moet dan meerdere mutaties ondergaan om resistent te worden tegen het medicament

Question 31

Op welke targets kan antiveriale therapie binden (in dit voorbeeld bij hiv)?

Answer 31

• Remmen van binding op de receptor van de gastheercel
• Fusieremmer: remming van versmelting van het kapsel van virus met plasmamembraan
• Remmen reverse transcriptase: remmen replicatie virus bv. met nucleoside analogen
• Remmen van integrase: wat nodig is voor inbouw van virale DNA in humane genoom
• Remmen proteolyse: hiv maakt eiwitten die uiteindelijk polypeptide worden, wanneer deze de cel verlaten via budding, moet mbv proteolyse de peptide weer losgeknipt worden om te dienen als viruspartikel