Een virus is een verplichte intracellulaire parasiet die bestaat uit een genoom van nucleïnezuur — DNA of RNA, enkel- of dubbelstrengs, lineair of cirkelvormig, één molecuul of verscheidene — verpakt in een eiwit-capside, en in veel gevallen gewikkeld in een envelop die aan een gastheermembraan is ontleend en met virale glycoproteïnen is bezet. Het volledige besmettelijke deeltje is het virion, bij de meeste 20 tot 300nm groot (enkele reuzenvirussen halen een micrometer). Capsiden worden gebouwd uit vele kopieën van één of enkele eiwitten, geschikt met helicale symmetrie (een staafje, zoals bij het tabaksmozaïekvirus) of met icosaëdrische symmetrie (een schil van 60T subeenheden, T=1,3,4,7,…). De indeling van Baltimore groepeert virussen naar de weg van genoom naar boodschapper-RNA: I, dubbelstrengs DNA (herpes, pokken, adenovirus, de meeste fagen); II, enkelstrengs DNA (parvovirus); III, dubbelstrengs RNA (rotavirus); IV, RNA van de positieve streng, zelf een boodschapper (polio, hepatitis C, de coronavirussen); V, RNA van de negatieve streng, complementair aan de boodschapper (griep, mazelen, hondsdolheid, ebola); VI, RNA dat in DNA wordt teruggeschreven (de retrovirussen, hiv); VII, DNA dat via een RNA-tussenvorm wordt gerepliceerd (hepatitis B). Elke klasse behalve I moet een enzym meebrengen of coderen dat de cel mist — een RNA-afhankelijk RNA-polymerase, een reverse transcriptase — en die enzymen zijn het doelwit van de meeste antivirale middelen.
Voorbeelden
Voorbeeld 13.6 (Hiv vóór en na de vergelijkingen)
Tot 1995 werden de jaren van klinische latentie bij een hiv-infectie — een stabiele virale last van 104–106 kopieën per milliliter en een trage daling van de T-cellen — gelezen als een sluimerend virus. Ho, Perelson en collega’s gaven patiënten een proteaseremmer en pasten de daling van de virale last aan de stelling aan: de snelle fase gaf c≈3d−1 (een halveringstijd van een virion van ongeveer zes uur), de trage fase δ≈0.5d−1 (een besmette cel leeft ongeveer anderhalve dag). Een stabiele last van 105 per milliliter in 15L lichaamsvocht, geklaard met c, vergt dus de productie van ongeveer 1010 virionen per dag, elke dag, jarenlang: de “latente” periode is een razende evenwichtstoestand van besmetting en dood, waarbij de voorraad T-cellen dagelijks wordt vervangen tot zij het begeeft. De mutatierekenkunde van de volgende paragraaf volgt daar meteen uit, en daarmee de reden dat losse middelen faalden en drie niet.
Voorbeeld 13.9 (Waarom hiv drie middelen nodig had)
Het reverse transcriptase van hiv vergist zich ongeveer eens per 105 nucleotiden, zodat elk gekopieerd genoom van 9700nt ongeveer 0.1 mutaties draagt, en 1010 nieuwe genomen per dag samen 109 mutaties dragen: elk van de 3×9700≈30000 mogelijke enkele puntmutaties ontstaat elke dag vele keren, nog voordat er een middel is gegeven. Een middel dat één enkele mutatie verslaat — zoals één mutatie de meeste remmers van het reverse transcriptase en van het protease verslaat — is daarom binnen weken verslagen, en dat is wat AZT in 1987 overkwam. Twee onafhankelijke mutaties ontstaan samen met 10−10 per genoom, ongeveer eens per dag; drie met 10−15, eens per duizend dagen — en een patiënt op drie middelen wiens last duizendvoudig is gedaald maakt 107 genomen per dag, zodat de drievoudige mutant nooit verschijnt. Dat, en het bewijs uit de stelling dat het virus op volle snelheid repliceerde, maakten de combinatietherapie vanaf 1996 tot de behandeling die van aids een chronische aandoening maakte.
Coach