Was ist Virologie?

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Was ist Virologie?

Virologie beschäftigt sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von Viren. Die Virologie erforscht Fragen rund um die Klassifizierung und Vermehrung von Viren. Zudem geht es um virale Ansteckung, den Verlauf und die Bekämpfung von Viruserkrankungen sowie um gezielte Prävention. Viruserkrankungen können harmlos sein, aber auch lebensbedrohlich – die Virologie nimmt somit auch einen prominente Platz in der Forschung ein.

Jedes Lebewesen – also Menschen, Tiere, Pflanzen, Pilze und auch Bakterien können von Viren befallen werden. Virologie bewegt sich als Unterkategorie der Mikrobiologie genaue wie diese an der Schnittstelle zwischen Biologie und Medizin. Bis heute ist umstritten ob Viren eigenständige Lebewesen im engeren Sinne sind. Schließlich benötigen sie einen Wirt, um sich fortzupflanzen und sie besitzen auch keinen eigenen Stoffwechsel – an sich klassische Kriterien für den Status als Lebewesen.

Was sind Viren?

Viren bestehen aus Proteinen, die ihr Genom, also ihre genetischen Informationen mantelartig umhüllen – und zwar mit einer oder zwei Hüllen. Viren sind sehr kleine (je nach Virusspezies zwischen 15 und 300 Nanometer groß) ‚infektiöse Partikel‘ und haben nur ein Ziel – zu überleben. Um das sicherzustellen, trachten sie danach, ihr Erbgut in andere Zellen, sogenannte ‚Wirtszellen’ einzuschleusen.

Um das zu erreichen heften sie sich an tierische oder menschliche Zellmembranen an. Dadurch infizieren sie diese Wirtszelle und modifizieren so den Stoffwechsel des Wirts. Genau diese Zellveränderung macht sich üblicherweise als Erkrankung bemerkbar.

Viren unterscheiden sich hinsichtlich ihres Aufbaus und ihres genauen Vorgehens bei einer Infektion recht deutlich voneinander. Auch die Folgen, die eine Infizierung mit Viren haben kann, sind sehr unterschiedlich. Diese Unterschiedlichkeit äußert sich in der Wirkung an sich und ist auch abhängig davon, ob ein Virus nur eine einzelne Wirtszelle oder in Folge den gesamten Organismus befällt.

Es gibt Viren die nur einen Wirt, also eine Spezies befallen (z.B. das Virus der klassischen Schweinepest) und Viren mit einem breiten Wirtsspektrum (z.B. das Tollwutvirus), das alle Warmblüter infizieren kann. Besonders gefährlich ist es, wenn ein Virus mutiert, sich also verändert und sein Wirtsspektrum ausweitet und auf einmal speziesübergreifend aktiv wird.

Ohne vorhergehende Mutation und entsprechende Veränderungen des Erbguts können Viren ihren Wirt zwar nicht wechseln und das ist gut so – nach Mutation aber sehr wohl, wie wir das dramatisch beim HIV Virus oder der Vogelgrippe erlebt haben.

Was ist Virologie?

Virologie entwickelt Methoden und Techniken zur Erforschung von Viren. Um Viren studieren und untersuchen zu können, müssen sie zunächst kultiviert werden. Hierbei ist Vorsicht geboten, geht es doch um die kontrollierte Vermehrung sowie Bewahrung von lebendem Material, das anderen Lebewesen sehr gefährlich werden kann.

Eine virologische Untersuchung dient zunächst dem Nachweis der Krankheitserreger. Ausgangsmaterial für diese Untersuchungen können Proben aus erkranktem Gewebe, Körpersekrete, Blutproben oder auch Abstriche sein. In ihrer klinischen Anwendung beschäftigt sich die Virologie mit allen Erkrankungen, die durch Virusinfektionen hervorgerufen werden können.

Was passiert bei einer Virusinfektion?

Das bei einer Infektion in die Wirtszelle des fremden Organismus eingedrungene Virus verändert die ursprüngliche Erbinformation. Der Stoffwechsel der Wirtszelle verändert sich in Folge und sie produziert nun neue Viren – manchmal langsamer, manchmal schneller, aber konstant.

Abhängig von der Geschwindigkeit dieser Virusvermehrung kann von der eigentlichen Infektion bis zum Ausbruch der Krankheit eine unterschiedlich lange Zeitspanne vergehen. Diese Zeit nennt man auch Inkubationszeit und sie unterscheidet sich nach Art des angreifenden Virus.

Ein gesundes und starkes Immunsystem erkennt einen Virus recht rasch als Fremdkörper und bekämpft es. Genau diese Reaktion, der Kampf des Immunsystems gegen die Viren ist das, was wir dann als Krankheit, beziehungsweise Symptome der jeweiligen Erkrankung erleben.

Behandlung und Prophylaxe von Viruserkrankungen

Das Immunsystem schützt uns üblicherweise vor Virenangriffen, aber viele Jahrhunderte lang gab es etliche Infektionen, bei denen dieser Kampf unsres Immunsystems gegen eindringende Viren im wahrsten Sinn des Wortes einer auf Leben und Tod war. Erst mit der Erfindung von Impfstoffen im späten 19. Jahrhundert konnten einige potentiell todbringende Krankheiten endgültig besiegt werden.

Impfungen unterstützen unser Immunsystem dabei, sich gegen gefährlich Viren in Stellung zu bringen. Impfstoffe bewirken nämlich dadurch, dass sie eine leichte Infektion auslösen, dass verstärkt Antikörper produziert werden. Diese wiederum passen wie ineinander greifende Zahnräder zu jenen Oberflächenmolekülen, mit denen ein Organismus Viren erkennen kann. Das wiederum führt dazu, dass das Immunsystem eindringende Viren umgehend erkennt und effektiv bekämpft, eben noch bevor die Krankheit – nach Ablauf der Inkubationszeit – ausbrechen kann.

Einige Viruserkrankungen, die früher in weltumspannenden Seuchenwellen Millionen Menschenleben kosteten (z.B. die spanische Grippe zu Beginn des 20. Jahrhunderts), gelten heute aufgrund weltweiter Impfprogramme als ausgerottet.

Bekanntestes ‚erfolgreiches’ Beispiel sind sicher die Pockenviren, die vom Variola-Virus verursacht wurden und heute als ausgerottet gelten. Oder auch Grippeviren, die allerdings ihr Aussehen immer wieder leicht modifizieren, weswegen auch immer neue Impfungen empfohlen werden.

Tätigkeitsfelder von Virologen

Bei der Erforschung von Viren geht es traditionell um drei große Themenbereiche.

Die Anzüchtung (Vermehrung) von Viren: diese ist nur mithilfe lebender Zellen möglich. Dafür stehen im Labor verschiedene Zelllinien zur Verfügung, die je nach Fragestellung für die Virusanzüchtung verwendet werden. Ein direkter Erregernachweis ist nur über eine Virusanzüchtung, also nur mithilfe lebender Zellen, auf denen sich Viren vermehren können, möglich. Dafür verwenden Virologie im Labor sogenannte Zelllinien – also biologisches Material, dass sich zur Züchtung von Viren eignet.

Nachweis viraler Antigene: Indirekter Erregernachweis durch Nachweis der ‚passenden’ Antigene. Mit Hilfe von sogenannten Titerbestimmung kann angegeben werden, wie viele Antikörper gegen bestimmte Krankheiten vorhanden sind.

Nachweis viraler Nukleinsäure: Das Erbgut von Viren, also ihre DNA oder RNA kann aus infizierten Zellen isoliert und mithilfe molekularbiologischer Methoden nachgewiesen werden.

Exkurs: Virologie in der Gentherapie

Viren haben neben ihrer klassischen Rolle als Krankheitserreger auch in der Therapie von Krankheiten zunehmend eine hohe Bedeutung.

Da Viren sich in Zellen einschleusen können, macht sich experimentelle Medizin diese Fähigkeit zunutze, um bestimmte Substanzen direkt in Zellen hinein zu befördern. Anwendungen, bei denen Viren Medikamente transportieren um sie gezielt dort frei zu setzen, wo der Organismus sie benötigt, sind in Testphasen.

Bei dieser gezielten Gentherapie könnten über Viren eingeschleuste Gene z.B. fehlende Gensequenzen ersetzen und so die dadurch bedingten Fehlfunktionen beseitigen. Die Behandlung von in Gendefekten begründeten Krankheiten die bislang als unheilbar galten, rückt so Dank der Virologie in greifbare Nähe.

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