Viroloogia

Viroloogia ehk viirusõpetus on viirusi uuriv teadusharu. 
Viroloogia uurib viiruste struktuuri, liigitust ja evolutsiooni, peremeesorganismi rakkude nakatamise ja ärakasutamise viise ning mõju peremeesorganismile, viirushaigusi, viiruste eraldamist ja kasvatamist ning kasutamist teaduses ja meditsiinis.
Viroloogiat loetakse mikrobioloogia või meditsiini alamdistsipliiniks.

Süstemaatika

Viroloogia üheks oluliseks ülesandeks on viiruste klassifitseerimine. Viiruste jaotamiseks on mitmeid viise, neid võib süstematiseerida näiteks nakatatavate rakkude tüübi, kapsiidi olemasolu ja kuju või peremeesorganismi järgi. Kõige populaarsem klassitsifeerimismeetod on Baltimore'i meetod, mis võtab aluseks genoomi tüübi ja paljunemise mehhanismi.
Samasse gruppi kuuluvad viirused ei pruugi olla evolutsiooniliselt lähedased. Viiruste päritolu ja tekkimine pole endiselt üheselt selge.

Ravi ja ennetamine

Viroloogia üks peamisi eesmärke on viiruste kui haigustekitajate uurimine ning viirushaiguste ravi ja ennetamine.

Vaktsineerimine

Tänapäeval kasutatakse viiruste ennetamiseks vaktsineerimist. Vaktsineerimine on organismi inokuleerimine nõrgestatud viiruse või selle osaga, mille tulemusel tekib humoraalne ning mõnel juhul ka rakuline immuunsus selle viiruse suhtes. Vaktsiinid jaotatakse nende toimeaine järgi elus-, inaktiveeritud, fraktsiooni- ja rekombinantseteks vaktsiinideks.
Elusvaktsiinid koosnevad nõrgestatud viirusosakestest, mis tekitavad organismis immuunvastuse, kuid on avirulentsed ja ei põhjusta haiguse sümptomite teket. Nende tootmiseks paljundatakse viirust talle mitteomastes peremeesrakkudes või optimaalsest erineval temperatuuril. Selle tulemusel kohastub viirus normaalsest erinevate tingimustega ning ei saa enam oma peremeesorganismis paljuneda. Erandiks on rõugevaktsiin, kus kasutatakse pühvli rõugeviirusega suguluses olevat vaktsiinia viirust, mis inimesel sümptomeid ei tekita.
Elusvaktsiinide puudus on, et nad võivad ohtlikuks tüveks tagasi muteeruda. Samuti nende temperatuuritundlikkus, mis tekitab probleeme peamiselt arengumaades, kus leidub elektriühenduseta piirkondi.
Kõige enam kasutatakse nüüdisajal inaktiveeritud vaktsiine. Nende valmistamiseks kasvatatakse virulentset viirustüve rakukultuuris ning saadud viirusosakesi töödeldakse mõne kemikaaliga või kõrgel temperatuuril, mis muudab nad nakatusvõimetuks. Inaktiveeritud vaktsiinides sisalduvad viirusosakesed ei ole võimelised organismis paljunema ja ei saa seega erinevalt elusvaktsiinidest haiguspuhanguid põhjustada. Samas on nende tulemusel tekkinud immuunreaktsioon nõrgem, tihti peab sama vaktsiini manustama mitu korda.
Allühik- ehk fraktsioonivaktsiinid sisaldavad ühte või mitut haigustekitaja valku või polüsahhariidi. Need eraldatakse kas viirusest endast või toodetakse rekombinantse viirusvektori abil. Laialdaselt kasutusel fraktsioonivaktsiin on B-hepatiidi vastane vaktsiin.
Rekombinantsete vektorvaktsiinide valmistamiseks viiakse immuunvastust põhjustavate viirusvalkude geenid mõne teise ohutu viiruse genoomi. Enamasti kasutatakse vaktsiinia viirust. Sellised vaktsiinid ei saa ohtlikeks viirusteks tagasi muteeruda, kuid ei tekita rakulist immuunvastust.

Viiruste ravi

Viirusvastaseid ravimeid on vähe, kokku umbes kolmkümmend. Enamik neist on kasutusel HIV ja herpese ravis. Viirushaiguste ravi teeb keeruliseks asjaolu, et nende elutsükkel on tihedalt seotud peremeesrakuga. Ravimite loomiseks tuleb leida viiruse protsessid ja biomolekulid, mis erinevad raku omadest. Samuti kulgevad viirusinfektsioonid tihti väga kiiresti ning sümptomite tekkimise ajaks on replikatsioon juba läbi ja ravimi manustamiseks liiga hilja.
Üks tuntumaid viirusvastaseid aineid on atsükloguanosiin (ravim Acyclovir). See on kasutusel herpese ravis ja pärsib viiruse replikatsiooni.
Sarnaselt vähiga kasutatakse tänapäeval ka HIV vastu kombineeritud ravi. Mitme ravimi koos kasutamine aitab vähendada resistentsete viirustüvede kujunemise tõenäosust.

Tähtsus

Viirused on rakusisesed parasiidid ja sõltuvad paljunemisel peremeesraku struktuurist ja ressurssidest. Kuna viirused on rakuga tihedalt seotud, on nende uurimine andnud panuse ka laiemate bioloogiliste protsesside mõistmiseks. Näiteks restriktsiooni endonukleaasid avastati bakterites viirusvastase kaitsevahendina. Need on ensüümid, mida kasutatakse DNA lõikamiseks. Endonukleaasid lõikavad DNAd mingi kindla järjestuse kohalt ning on seetõttu molekulaarbioloogias väga olulised ja laialdaselt kasutusel. Selle avastusega andis viroloogia panuse molekulaarbioloogia ja -geneetika uurimissuundade arengusse.
Samuti aitas töö viirustega seletada immuunvastuse olemust ja rakkudevahelise infovahetuse mehhanisme. 
Viirusi on kasutatud võõrliikide hävitamiseks. 1950. aastatel nakatati Austraalias Euroopast pärit küülikupopulatsiooni neile surmava Myxoma viirusega. Algselt tappis viirus üle 99% nakatunud loomadest, kuid loodusliku valiku tulemusel muutus see vähem surmavaks ning jäneste vastupanuvõime haigusele kasvas. Sellele vaatamata on jäneste arvukus tänapäeva Austraalias palju väiksem kui enne viiruse kasutuselevõttu. Samuti aitas eespool kirjeldatud eksperiment teadlastel paremini mõista patogeeni ja tema peremeesorganismi koevolutsiooni.

Viirused ja vähk

Viirused mängisid olulist rolli vähiuuringutes. Onkogeenid ja kasvaja supressorgeenid avastati vähki tekitavate DNA- ja RNA-viiruste uurimise käigus ja viirusi kasutatakse ka vähiravis. Viirusi, mis nakatavad organismis eelistatult vähirakke, kutsutakse onkolüütilisteks. Esialgsed katsed neid ravieesmärgil kasutada ei olnud edukad, kuid viimase paarikümne aasta jooksul on tehtud edusamme. Tänapäeva onkolüütilised viirused on enamasti rekombinantsed ja neid kasutatakse koos keemia- ja kiiritusraviga.
Onkoviirused, erinevalt onkolüütilistest viirustest, põhjustavad kasvajaid, nende hulka kuuluvad näiteks inimese papilloomiviirus ja C- ning B-hepatiidi viirused. Viirused põhjustavad umbes 12% vähijuhtudest.

Viirusvektorid

Viirusvektorid on geneetiliselt modifitseeritud viirused, mida kasutatakse geneetilise info rakkudesse viimiseks ja ekspresseerimiseks peamiselt geeniteraapias. Kõige esimesed viirusvektorid põhinesid hiire retroviirustel. Tänapäeval on kasutusel palju erinevaid vektoreid. Tööks sobiva vektori valikul peavad teadlased arvestama rakku viidava DNA suurust, ekspressiooni aega, raku tüüpi ja ka bioohutust. Näiteks herpes simplex võimaldab üle kanda suuremahulist DNAd, adenoviirusel põhinevad vektorid aga on sobilikud mitmesuguste erinevate rakkude nakatamiseks.