נגיף

היסטוריה

ב-1884 פיתח המיקרוביולוג הצרפתי שארל שמברלן מסנן בעל נקבים זעירים ביותר, קטנים מגודלם של חיידקים. שמברלן יכול היה להעביר במסנן תמיסה הכוללת חיידקים, ובצורה זו להפרידם מן התמיסה. ב-1892 הביולוג הרוסי דימיטרי איבנובסקי השתמש במסנן זה כדי לחקור את מה שידוע כיום כנגיף מוזאיקת הטבק. בניסויים שערך הראה שתמצית שהופקה מעלי טבק הנגועים בנגיף יכולה להדביק צמחים גם לאחר שימוש במסנן. איבנובסקי שיער כי מקור ההדבקה ברעל שיוצר על ידי חיידקים, אולם לא המשיך לפתח את הרעיון. באותה העת היה מקובל להאמין כי ניתן להפריד גורמים מדבקים בעזרת מסננים, ואז לגדלם במדיום גידול. ב-1899 המיקרוביולוג ההולנדי מרטינוס ברייניק חזר על הניסויים שערך איבנובסקי והשתכנע כי הם מעידים על קיומו של גורם מדבק מסוג שטרם הוכר על ידי המדע. ברייניק הבין כי הגורם המדבק האמור מתרבה רק בתאים, ושיער כי מדובר בחומר נוזלי שאותו כינה ontagium vivum fluidum ("מזהם חי נוזלי"). בהמשך, השערתו של ברייניק בנוגע לנוזליותם של נגיפים הופרכה על ידי ונדל מרדית' סטנלי. בשנת 1898, פרידריך לפלר ופול פרוש סיננו באופן דומה את הגורם למחלת הפה והטלפיים ושללו את האפשרות כי מדובר ברעל: הם גילו שהגורם יכול להתרבות.
בתחילת המאה ה-20 גילה הבקטריולוג הבריטי פרדריק טוורט את הנגיפים הפוגעים בחיידקים, הידועים היום כבקטריופאג'ים, והמיקרוביולוג הצרפתי-קנדי פליקס ד'הרל תיאר נגיפים, אשר הוספתם לחיידקים המגודלים באגר יוצרת אזורים של חיידקים מתים. ד'הרל אף פיתח שיטה לחישוב מספר הנגיפים בתמיסות שבהן השתמש במהלך ניסוייו.
בסוף המאה ה-19 תוארו נגיפים על פי הזיהומים שגרמו, מידת היכולת לסננם, והצורך שלהם במארחים חיים. נגיפים גודלו באופן מלאכותי רק בתוך רקמות של צמחים ובעלי חיים. ב-1906 פיתח רוס גרנווייל הריסון שיטה לגידול רקמה בלימפה, שאפשרה ב-1913 לגדל נגיפי Vaccinia ברקמת קרנית של חזיר. ב-1928 גידלו ה. ב. מייטלנד ומ. ס. מייטלנד נגיפים בתרחיף שהופק מכליות תרנגולת. (שיטה זו זכתה לשימוש נרחב בשנות החמישים: באמצעותה, גודלו נגיפי פוליו בהיקף המוני, לשם ייצור חיסונים.)
פריצת דרך נוספת נעשתה ב-1931 כאשר הפתולוג האמריקני ארנסט ויליאם גודפסטור גידל מספר נגיפים, בהם נגיפי שפעת, בביצי תרנגולת. ב-1949 גידלו ג'ון פרנקלין אנדרס, תומאס הקל וולר ופרדריק צ'פמן רובינס נגיף פוליו בתרבית תאים עובריים אנושיים, ולראשונה הצליחו לגדל נגיף ללא שימוש ברקמות שמקורן בחיות, או בביצים. על גילוי זה זכו השלושה בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה ב-1954. הודות לגילוי זה פיתח הרופא היהודי יונה סאלק חיסון יעיל נגד פוליו.
ב-1931, עם המצאת מיקרוסקופ האלקטרונים, החוקרים הגרמניים ארנסט רוסקה ומקס נול צילמו תמונות ראשונות של נגיפים. ב-1935, ונדל סטנלי בחן את נגיף מוזאיקת הטבק, ומצא כי הוא מורכב ברובו מחלבונים. זמן קצר לאחר מכן הצליחו להפריד בין החלקים החלבוניים של הנגיף לבין ה-RNA שלו. נגיף מוזאיקת הטבק היה הנגיף הראשון שמבנהו נחקר באמצעות קרינה (בתהליך המכונה קריסטליזציה) והוצג בפירוט. ב-1941 פותחו לראשונה צילומי מבנה של נגיף שהושגו על ידי קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן. על סמך צילומים אלו גילתה ב-1955 רוזלינד פרנקלין את המבנה המלא של הנגיף.
במהלך המחצית השנייה של המאה ה-20 זוהו כמעט 2,000 מיני נגיפים הפוגעים בבעלי חיים, צמחים וחיידקים. בין היתר, ב-1957 התגלו  הנגיף האחראי למחלת הריריות בבקר (BVD), ונגיפי Arterivirus. ב-1963 ברוך שמואל בלומברג גילה את הנגיף הגורם לדלקת כבד נגיפית מסוג B, והווארד מרטין טמין תיאר לראשונה את הרטרו וירוס. רוורס טרנסקריפטאז, האנזים שבאמצעותו הרטרו נגיפים מתעתקים RNA ל-DNA, תואר לראשונה ב-1970 על ידי שני חוקרים שכל אחד מהם עבד באופן עצמאי: הווארד מרטין טמין מחד, ודייוויד בולטימור מאידך. הרטרווירוס הראשון שזוהה בבני אדם היה נגיף הHTLV-1, שאותר על ידי קבוצת חוקרים בראשותו של רוברט גאלו. ב-1983, נגיף ה-HIV בודד לראשונה, זאת על ידי קבוצת חוקרים בראשותו של לוק מונטנייה.

מבנה

נגיפים מופיעים במגוון צורות וגדלים. צורתם איננה אחידה, יש נגיפים מקלוניים, כדוריים, אליפטיים או בעלי פיאות.
הנגיפים קטנים פי מאה מחיידקים, ורוב הנגיפים שנחקרו הם בקוטר של בין 10 ל-300 ננומטר (הנגיפים הגדולים ביותר שנמצאו עד כה הם Mimivirus ו-Mamavirus הגדולים אף מחיידקים רבים). תא אוקריוטי יכול להיות פי 1,000 עד 100,000 גדול יותר. חלק מנגיפי ה-Filoviridae הם בעלי אורך של עד 1,400 ננומטר, אולם קוטרם כ-80 ננומטר בלבד. בשל גודלם הזעיר של הנגיפים, לא ניתן להבחין ברובם במיקרוסקופ אור ולצורך צפייה בהם נעשה שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים.
החומר התורשתי של הנגיף עשוי להיות DNA חד גדילי או דו גדילי קווי או מעגלי, או RNA חד גדילי או דו גדילי קווי. החומר התורשתי עשוי ליצור מולקולה קווית (בדומה לכרומוזומים של אוקריוטיים) או מעגלית (בדומה לחומר התורשתי בחיידק).
מלבד החומר התורשתי, עשויי הנגיף להכיל גם אנזימים חלבוניים בודדים. הנגיף עטוף במעטפת חלבונית הנקראת קפסיד (קופסית) ,ישנם נגיפים שבנוסף לקפסיד עטופים במעטפת שומנית של ליפידים. הקופסית מורכבת מתת יחידות חלבוניות זהות הנקראות קפסומרים וצורתה היא שאחראית לשוני בצורתם של נגיפים שונים. הקפסומרים מקודדים בגנום הנגיפי, ויוצרים בעצמם את מבנה הקפסיד, לרוב בנוכחות הגנום. נגיפים מורכבים עשויים להכיל בגנום שלהם גם חלבונים המסייעים בהרכבת הקפסיד.

נגיפי RNA

קיימים שני סוגי נגיפי RNA - בעלי RNA דו גדילי ובעלי RNA חד גדילי. זאת בניגוד לתאים החיים שבהם כל ה-RNA הוא חד גדילי.
את נגיפי ה RNA החד גדיליים ניתן לחלק ל sense חיובי ו sense שלילי.
נגיפי ה-RNA בנויים ברובם מחומצת גרעין מסוג RNA - שמוקפת מעטפת חלבונית בשם קפסיד עליה מצויים חלבונים המאפשרים הצמדות לקרום התא. הנגיף הוא היצור היחיד המוכר למדע שיכול להכיל RNA במקום DNA בתור חומר גנטי. התרבותם מתרחשת לרוב בציטופלזמה. נגיפי RNA ניתנים לסיווג לארבע קבוצות על פי צורת העתקתם. נגיפי RNA משתמשים באנזים RNA רפליקאז משלהם להעתקת הגנום שלהם.
דוגמאות מוכרות של נגיפי RNA הם נגיפי השפעת, נגיפים בעלי גנום המורכב ממקטעי RNA חד גדיליים שליליים, דוגמה ידועה נוספת היא נגיף ממשפחת הקורונה בעל גנום RNA חד-גדילי חיובי הגורם למחלת הסארס. המיוחד בנגיף זה הוא הרצף הארוך יחסית של 29,736 נוקלאוטידים המרכיבים את חומצת הגרעין בשרשרת בודדת של RNA.
ה-RNA עמיד פחות מה-DNA ולכן הוא פחות יעיל לשמירה חומר תורשתי בלא שינוי. אולם, הנגיפים מתרבים בכמות גדולה ובמהירות וכך הם מפצים על חיסרון זה. RNA יכול לעשות גם פעילות קטליטית כמו חלבון אולם הוא פחות יעיל מחלבונים בפעילות זו. ישנה השערה אבולוציונית שעל פיה הייתה תקופה באבולוציה המוקדמת שבה כל פעילויות החיים נעשו על ידי ה-RNA. תקופה זו נקראת "עולם ה-RNA". על פי השערה זו, נגיפי ה-RNA הם שריד מתקופה זו ונגיפי הרטרו (ראו בסעיף הבא) הם שריד לשלב המעבר בין עולם ה-RNA ממצב המוכר לנו בביולוגיה.

מיון

מטרת מיון הנגיפים היא מתן שמות למגוון הנגיפים המוכרים למדע, וסיווגם לקבוצות על פי דמיון. ב-1962 אנדרה לווף, רוברט הורן ופאול טורנייר היו הראשונים לפתח שיטות למיון נגיפים, בהסתמך על מערכת לינאית היררכית. מערכת זו הסתמכה על מערכות, מחלקות, סדרות, משפחות, סוגים ומינים. הנגיפים סווגו על סמך מאפיינים משותפים (לא על פי מארחיהם), וסוג חומצות הגרעין המרכיבות את הגנומים שלהם. בהמשך הוקמה הוועדה הבינלאומית לטקסונומיה של נגיפים (International Committee on Taxonomy of Viruses; ICTV).

מארחים

הנגיפים היו ידועים עוד לפני המצאת המיקרוסקופ האלקטרוני אך מדענים חשבו אותם לרעלן שיוצרים החיידקים, ומכאן שמם. במאה ה-20 החלו להצטבר עדויות לכך שנגיפים אינם חלק מחיידקים אלא יכולים להתקיפם, להתרבות בתוכם ואף לגרום למות החיידק. נגיפים מהסוג התוקף חיידקים כונו בקטריופאג'ים.
ויריון הוא חלק או שבר של נגיף המסוגל אף הוא להדביק באופן עצמאי תאים אחרים.
הנגיפים נטפלים ומזיקים לכל יצור חי. לאדם, לחיות, לצמחים, לפטריות, ליצורים אאוקריוטיים חד תאיים ואף לחיידקים. יתרה מזאת, ישנם חיידקים ההופכים למחוללי מחלות בחיות ובצמחים רק כשהם בעצמם נתקפים בנגיף.
יש נגיפים של צמחים כדוגמת נגיף מוזאיקת הטבק. ישנם גם נגיפים אנימליים, המוכרים יותר לאדם כמחוללי מחלות השפעת, אבעבועות רוח ועוד. כל נגיף שאינו מצוי בתא אנימלי צמחי או חיידקי, נחשב לחלקיק דומם חסר תכונות המוגדרות כחיים - יכולת התרבות, צריכת אנרגיה ויצירתה, תנועה, גדילה או תגובה. גם בעלי חיים סובלים ממחלות הנגרמות על ידי נגיפים, למשל מחלת הפה והטלפיים, כלבת, נגיף הכשל החיסוני בחתול ("איידס חתולים") ועוד.

מחלות נגיפיות

נגיפים אחראיים לרבות מן המחלות, בהן מחלות נפוצות כמו הצטננות, שפעת, אבעבועות רוח ושלבקת (הרפס). מחלות קשות שנגרמות על ידי נגיפים כוללות בין היתר את האבולה, כלבת, האיידס, שפעת העופות ו-SARS. חלק מהמחלות הנגרמות על ידי נגיפים הן מחלות עונתיות. לדוגמה, בחורף נפוצים נגיפים של מערכת הנשימה כמו שפעת, RSV, נגיף הפארהאינפלואנזה ועוד. בקיץ, למשל, נפוצים נגיפי המעיים שעלולים לגרום לדלקת קרום המוח הנגיפית.
נגיפים מסוימים כמו אדמת, שלבקת ונגיף הציטומגלו מסוכנים לעובר בשליש הראשון של ההריון ולכן מחסנים היום נשים כנגד אדמת. נגיף ההרפס (שלבקת) הוא הנגיף הראשון שבודד בתרביות רקמה, ההרפס נמצא בגוף בצורה לטנטית (רדומה) ומתפרץ אצל אנשים שונים בכל פעם מחדש, במיוחד אחרי מחלת חום כלשהי, חשיפה לשמש, וסת אצל נשים ומועקה נפשית.
לזני נגיפים שונים יש מנגנונים אחרים הגורמים למחלות באורגניזם המארח. ברמה התאית יכולים נגיפים לגרום להרס תא (cell lysis), ובאורגניזמים רב תאיים מוות של תאים רבים עשוי לפגוע בכל האורגניזם. נגיפים יכולים לפגוע בהומאוסטזה ולגרום למחלה, אולם הם יכולים להתקיים באורגניזם גם מבלי לגרום נזק. דוגמה לכך היא נגיף ההרפס הגורם לשלפוחיות בעור, ויכול להיות רדום בגוף האדם בלי שיורגש. מצב רדום זה נקרא תקופת חביון (latency). הנגיף עשוי להתפרץ מאוחר יותר ממצבו הרדום, כמו בשלבקת חוגרת.
נגיפים מסוימים גורמים למחלות כרוניות, שבהן ממשיך הנגיף להתרבות בגוף למרות מנגנוני ההגנה של המארח. דוגמאות לכך הם הפטיטיס B והפטיטיס C. בני אדם הנדבקים כרונית בנגיף נקראים "נשאים", ובאוכלוסיות שבהן יש שיעור גדול של נשאים הנגיף נחשב אנדמי.
גלישה - יש נגיפים אשר חיים ללא השפעה על החיות המאחסנות, וכאשר הם במקרה עוברים לאדם, הם מפתחים בו את המחלה. דוגמא למקרה כזה היא בהתפרצות האבולה שהייתה ב-2014, כאשר החולה הראשון היה ילד, שעל פי החשד ננשך על ידי עטלף בקרבת ביתו, ואז הועבר הנגיף אל הילד שפיתח את המחלה, והפיץ אותה הלאה דרך הוריו .
דרך נוספת בה מתפתחת מחלה מנגיף היא כאשר חומר גנטי של זן הפוגע בבעלי חיים מתווסף לחומר גנטי של זן שמתאחסן באדם, והאחרון מפתח תכונה פתוגנית עקב כך.

אפידמיולוגיה

אפידמיולוגיה ויראלית הוא הענף המדעי החוקר העברה של נגיפים ובקרה על כך. העברה יכולה להיות אנכית, מאם אל בנה, או אופקית, שבה נגיף עובר מאדם אחד לאחר. דוגמה להעברה אנכית הוא נגיף הפטיטיס B ו-HIV שבו התינוק נולד כשהוא נושא את הנגיף. דוגמה נדירה יותר הוא נגיף וריצלה-זוסטר, שאף על פי שהוא אחראי לדלקות קלות יחסית, עשוי להיות קטלני לעובר. העברה אופקית היא הצורה הנפוצה ביותר של התרבות של נגיפים באוכלוסייה. העברה אופקית עשויה להתרחש כתוצאה ממגע עם נוזלי גוף בעקבות פעילות מינית, כמו הפטיטיס B, הפטיטיס C ו-HIV; כתוצאה ממגע עם רוק דרך הפה, כגון נגיף אפשטיין בר או כתוצאה מצריכת מזון או מים מזוהמים כמו נורווירוס; כתוצאה משאיפת נגיפים כדוגמת נגיף האינפלואנזה; או כתוצאה מהדבקה על ידי וקטור כמו הדבקה מיתוש בקדחת דנגי. קצב ומהירות ההידבקות בנגיף תלוי במגוון גורמים ובהם בין היתר צפיפות האוכלוסייה, מספר הפרטים הרגישים (כאלו ללא חיסון לנגיף), טיב מערכת הבריאות ומזג האוויר.
האפידמיולוגיה מנסה למנוע התפשטות של נגיפים באוכלוסייה כשמתפרצת מחלה ויראלית. אמצעי בקרה המתבססים על ידע אודות אופן התפשטות הנגיף ננקטים כדי למנוע את ההתפשטות. ישנה חשיבות להבנת המקור או מקורות ההתפרצות וזיהוי הנגיף האחראי, ומשזוהה הנגיף ניתן לעיתים לעצור את ההתפרצות באמצעות חיסון. כאשר חיסונים אינם זמינים תברואה וחיטוי יכולים לסייע במניעת התפשטות. לעיתים קרובות מופרדים חולים משאר הקהילה, ואלו אשר נחשפו לנגיף מוכנסים לבידוד. כדי לשלוט על ההתפרצות של מחלת הפה והטלפיים בבקר בבריטניה בשנת 2001 נשחטו אלפי פרטים של בקר. ברוב המחלות הויראליות באדם ובבעלי חיים ישנה תקופת דגירה שבמהלכה לא מופיעים סימנים או סימפטומים. לאחר תקופת הדגירה יש תקופה שבה הפרט הנגוע מידבק ויכול להעביר את המחלה לחיה או לאדם נוסף. הכרה של משכה של כל אחת מהתקופות חשובה לבקרה על ההתפרצות.

מגפות

באמריקה אוכלוסיות של אינדיאנים הושמדו עקב מחלות מידבקות, ובפרט אבעבועות שחורות שהביאו עימם הכובשים האירופאים. לא ידוע מניין המתים כתוצאה ממחלות זרות לאחר בואו של קולמבוס, אולם ישנן הערכות על כך שכ-70% מאוכלוסיית האינדיאנים מתו ממחלות. הנזק שגרמו המחלות סייע בידיהם של האירופאים לגרש ולשלוט באוכלוסייה האינדיאנית.
ב-1918 התפרצה מגפת השפעת הספרדית, שנגרמה כתוצאה מנגיף אינפלואנזה A קטלני וחמור במיוחד. המגפה הייתה יוצאת דופן בכך שגרמה למותם של מבוגרים צעירים ואנשים אחרים שהיו בריאים בדרך-כלל, וזאת בניגוד לשפעת רגילה שהמתים ממנה הם בעיקר תינוקות, קשישים וחולים כרוניים. המגפה, שהתרחשה במהלך כשנה מ-1918 ועד 1919, קטלה בין 50 ל-100 מיליון נפש ברחבי העולם, כשההערכה הגבוהה מדברת על כ-5% מאוכלוסיית העולם ב-1918.
נגיף ה-HIV שככל הנראה התפתח במהלך המאה ה-20 באפריקה שמדרום לסהרה אחראי למגפת האיידס, שכיום חיים כ-38.6 מיליון נשאים שלה ברחבי העולם. להערכת סוכנות האו"ם למאבק באיידס וארגון הבריאות העולמי הפילה מגפת האיידס יותר מ-25 מיליון קורבנות מאז גילויה לראשונה ב-1981. בשנת 2007 היו כ-2.7 מיליון נדבקים חדשים במחלה, וכ-2 מיליונים מתו ממנה.
מספר נגיפים קטלניים במיוחד שייכים למשפחת Filoviridae. זוהי משפחה של נגיפים הכוללת בתוכה את נגיף האבולה וכן את נגיף מרבורג. התפרצות של נגיף מרבורג באנגולה עוררה עניין עולמי באפריל 2005.

סרטן

נגיפים הם גורם ידוע לסרטן בבני אדם ובאורגניזמים אחרים. הסרטן אינו מידבק, אלא הימצאות הנגיף מגדילה את הסיכון לכך שתאים בגוף יהפכו לסרטניים. הנגיפים העיקריים הקשורים לסרטן בבני אדם הם נגיף הפפילומה האנושי, נגיפי הכבד הפטיטיס B והפטיטיס C, נגיף אפשטיין בר וכן נגיף לימפוטרופי של תאי T אנושיים (HTLV-1). נגיפי הפטיטיס עלולים לעורר זיהום וירלי כרוני הגורם לסרטן הכבד. פגיעה של נגיף לימפוטרופי של תאי T אנושיים עלולה לגרום לפגיעה במערכת העצבים (HTLV associated myelopathy / Tropical spastic paraparesis) וללוקמיה של תאי T בבוגרים מסוג ATLL. נגיפי פפילומה אנושיים הם גורם מוכר לסרטן בצוואר הרחם, בעור, בפי הטבעת ובפין. בין נגיפי ההרפס (Herpesviridae) נגיף ההרפס הקשור בקפוסי סרקומה (KSHV) אחראי לסרקומת קפוסי וללימפומה, ונגיף אפשטיין בר גורם ללימפומת בירקיט, לימפומת הודג'קין, פגם בפרוליפרציית לימפוציטים מסוג B, ולגידולים סרטניים בלוע האפי.

המלחמה בנגיף

רוב הנגיפים גורמים ליצירת אינטרפרון (קבוצת חלבונים המופרשים ממערכת החיסון), דבר הגורם לכך שמרוב המחלות שנגרמות על ידי נגיפים מבריאים לבד ללא כל טיפול. קיימות מחלות ילדים רבות כמו אדמת המאופיינות בכך שלאחר שנדבקים בהן מתחסן הגוף ובדרך כלל אין נדבקים בהן בשנית משום שהגוף מפתח נוגדנים שמקנים חסינות. כיום מחסנים את התינוקות כנגד רוב מחלות הילדים הנגרמות מנגיפים כי בגיל מבוגר עלולות מחלות הילדים להיות חריפות הרבה יותר ועלולות לגרום לסיבוכים. כ-30 אחוזים מהילדים שנדבקים ממחלות ילדים נגיפיות אינם מראים כל סימני מחלה אבל הם מתחסנים. את התרכיבים מכינים מנגיף מוחלש או מנגיף מומת.
במחקרים על תגובת התאים לנגיפים התגלתה תופעה מעניינת של "התאבדות" התא לפני שהושלם תהליך השכפול. בכך "מקריב" עצמו התא הנגוע ומונע את התפשטות הזיהום. מערכת החיסון נלחמת בנגיפים גם באמצעות לימפוציטים (תאי דם לבנים) מסוג B ו- T. תאי B נלחמים בזיהום באמצעות שחרור נוגדנים ואילו תאי T משחררים פרפורין (מולקולות שהורסות את התא הנגוע באמצעות הריסת מעטפת הליפידים של התא). נגיפים רבים רגישים לטמפרטורה גבוהה, ולעיתים קרובות נפגעת יכולת השכפול שלהם. לכן, במקרים רבים מגביר הגוף את חומו, בעזרת סוג של ציטוקינים, חלבונים המופרשים על ידי מערכת החיסון.
ניתן להשמיד נגיפים רבים על ידי חימום לטמפרטורה של 60 מעלות, וכן על ידי חשיפתם לחומרים כמו פורמלין או כלור, לעומת זאת אנטיביוטיקה אינה משפיעה על וירוסים. כשהם מוקפאים הם בעלי יכולת כמעט בלתי מוגבלת להמשיך להתקיים עד להפשרתם.
בפני מפתחי תרופות נגד נגיפים ניצב הקושי להשמיד את הנגיף בלי לפגוע בתא החי עצמו, בשל החיבור הסימביוטי בין הנגיף לבין מערכת ההתרבות של התא שיוצר מעין ישות חיה חדשה.
ברוב המקרים יוצרות חשיפה לזיהום נגיפי והחלמה ממנו חיסון נגד אותו סוג נגיף. ישנם סוגי נגיפים (למשל נגיף ה-HIV) המשנים את תכונותיהם על ידי מוטציות רבות ומהירות, מולן אין החיסון הקיים מספק.

שימוש בנגיפים ברפואה, בתעשייה ובחקלאות

בזכות יכולתו היעילה של הנגיף לגרום לתא המארח לייצר חלבונים בצורה סדרתית, עושה האדם שימוש בשיטות המחקות פעולה זו לצרכים במגוון תחומים בהם מחקר, רפואה, תעשייה וחקלאות.
בביולוגיה של התא וביולוגיה מולקולרית נעשה שימוש בנגיפים ככלי פשוט לשינוי וחקירת פעילותם של תאים. השימוש בנגיפים תרם מידע חשוב בנושאי ביולוגיה של התא. כך נגיפים סייעו במחקר הגנטיקה ובהבנת המנגנונים הבסיסיים של גנטיקה מולקולרית בהם שכפול DNA, שעתוק, עיבוד RNA, תרגום ואימונולוגיה.
גנטיקאים משתמשים בנגיפים כנשא (וקטור) כדי להוסיף לתא גנים, וכך לגרום לתא לייצר חומר זר, או לחקור את השפעת הוספת הגן לגנום. תחום שימוש בנגיפים לטיפול במחלות, וירותרפיה, מנצל את הספציפיות של נגיפים לפגיעה ב-DNA ובתאים מסוימים. בין היתר הנגיפים עוזרים בריפוי גני (gene therapy), שבו משתמשים בנגיפים כדי להחליף גנים פגומים בתקינים. כיוון מחקרי נוסף הוא במלחמה בגידולים סרטניים. החוקרים משנים את המבנה הגנטי של נגיפים מסוימים כדי לגרום להם להשמיד את התאים הממאירים בלבד. במזרח אירופה נעשה שימוש בתרפיית פאג' (שבה משתמשים בבקטריופאג'ים) כתחליף לאנטיביוטיקות, וכיוון מחקר זה צובר עניין עקב העמידות לאנטיביוטיקה שנרכשה על ידי חיידקים פתוגניים.
גם בתחום הננוטכנולוגיה יש עניין בנגיפים. מנקודת המבט של חוקרי חומרים ניתן להתייחס לנגיפים כחלקיקים אורגניים. פני השטח שלהם כוללים כלים המיוחדים לחציית מחסומים שמעמיד בפניהם התא המארח. גודלם וצורתם של הנגיפים, כמו גם מספרן וטבען של הקבוצות הפונקציונליות על פניהם מוגדר בדיוק. ככאלו משמשים נגיפים רבות במדע החומרים כפיגומים לשינויים בפני השטח הנקשרים בצורה קוולנטית. יתרון של הנגיפים הוא בכך שניתן לתפור אותם באמצעות אבולוציה מוכוונת.
בחקלאות עושים שימוש בנגיפים לצורך קטילת מזיקים. נגיפים עשויים לשמש את האדם גם כנשק ביולוגי.