على الرغم من أن الفيروسات تُسبب العديد من الأمراض للإنسان والكائنات الحية الأخرى، وقد تكون ضارة أو قاتلة، إلا أن هناك العديد من الفوائد والاستخدامات لها، فالكثير منها يلعب أدواراً متكاملة في دعم النظم البيئية، ويحافظ بعضها الآخر على صحة الكائنات الحية الأخرى.
استخدامات الفيروسات الحية الدقيقة
مع ظهور علم الفيروسات وتطوره وجد العلماء عدة فوائد واستخدامات لها، وتم استخدامها في العديد من المجلات منها:
1. الفيروسات والدراسات البيولوجية
- تعد الفيروسات مهمة لدراسة البيولوجيا الجزيئية والخلوية؛ لأنها توفر أنظمة بسيطة يمكن استخدامها لمعالجة وظائف الخلايا والتحقيق فيها.
- قدمت دراسة واستخدام الفيروسات معلومات قيمة حول جوانب بيولوجيا الخلية، فقد كانت الفيروسات مفيدة في دراسة علم الوراثة وساعدت في فهم الآليات الأساسية لعلم الوراثة الجزيئي، مثل تكرار الحمض النووي، والنسخ، ومعالجة الحمض النووي الريبي، والترجمة، ونقل البروتين، وعلم المناعة.
2. الفيروسات والطب
- يتم استخدام الفيروسات كناقلات أو ناقلات تأخذ المواد المطلوبة لعلاج مرض ما إلى خلايا مستهدفة مختلفة.
- لقد تمت دراسة الفيروسات على نطاق واسع في إدارة الأمراض الوراثية والهندسة الوراثية والأمراض السرطانية.
- استخدم علماء أوروبا الشرقية العلاج بالعاثيات كبديل للمضادات الحيوية لبعض الوقت، والاهتمام بهذا النهج يتزايد بسبب المستوى العالي من مقاومة المضادات الحيوية الموجودة الآن في بعض البكتيريا المسببة للأمراض مثل فيروسات آكلة البكتيريا.
- يعد التعبير عن البروتينات غير المتجانسة بواسطة الفيروسات أساس العديد من عمليات التصنيع التي يتم استخدامها حاليًا لإنتاج بروتينات مختلفة مثل مستضدات اللقاح والأجسام المضادة.
- تم تطوير العمليات الصناعية مؤخراً باستخدام ناقلات فيروسية وهناك العديد من البروتينات الصيدلانية في الوقت الحالي في التجارب السريرية والسريرية.
3. الفيروسات وتكنولوجيا النانو
- تحمل الفيروسات على سطحها أدوات محددة تمكنها من عبور حواجز الخلايا المستهدفة، لذا تُستخدم الفيروسات بشكل شائع في علم المواد كسقالات لتعديلات السطح المرتبطة تساهمياً، ونظراً لحجمها وشكلها وبنيتها الكيميائية المحددة جيداً، تم استخدامها كقوالب لتنظيم المواد على مقياس النانو، وهي تقنية تتعامل مع الجسيمات المجهرية، ولها استخدامات مختلفة في علم الأحياء والطب والهندسة الوراثية.
- تشمل الأمثلة الحديثة على استخدام الفيروسات في تقنية النانو: العمل في مختبر الأبحاث البحرية في واشنطن العاصمة، باستخدام جزيئات فيروس فسيفساء اللوبيا (CPMV) لتضخيم الإشارات في أجهزة الاستشعار القائمة على المصفوفة الدقيقة للحمض النووي؛ حيث تفصل جزيئات الفيروس الأصباغ الفلورية المستخدمة للإشارة لمنع تكوين ثنائيات غير فلورية، كما يمكن استخدام هذا الفيروس كلوح نانوي في مقياس الإلكترونيات الجزيئية.
4. الفيروسات في علاج البكتيريا
- يمكن استخدام الفيروسات واستهداف البكتيريا المسببة للأمراض وإصابتها، وذلك إذا تم اختيارها بشكل صحيح، ويُعتقد أن العاثيات وفيروسات آكلة البكتيريا هي أكثر أنواع الفيروسات عدداً، والتي تمثل غالبية الفيروسات الموجودة على الأرض.
5. الفيروسات في علاج السرطان
- إن العلاج الفيروسي لمكافحة السرطان ينطوي على استخدام الفيروسات المعدلة وراثياً لعلاج الأمراض؛ حيث قام العلماء بتعديل الفيروسات لتتكاثر في الخلايا السرطانية وتدميرها، ولكن لا تصيب الخلايا السليمة، وإن عملية التعديل بهذه الطريقة تسمى العلاج الجيني.
- إن العنصر الأساسي في العلاج الجيني هو إدخال الجينات العاملة في خلايا المريض البشري، ويُظهر هذا الجين الجديد الوظائف المرغوبة ويصحح الجينات المعيبة أو غير العاملة داخل تلك الخلايا.
- تسمى الفيروسات التي تمت إعادة برمجتها لقتل الخلايا السرطانية باسم الفيروسات الحالة للأورام.
- من أهم الفيروسات المستخدمة في مكافحة السرطانات: الفيروسات الغدية، وفيروس الهربس البسيط المعدل حيث تم الموافق عليه في علاج سرطان الجلد في أواخر عام 2015.
6. الفيروسات والزراعة
- يمكن استخدام أساليب التعديل والهندسة الوراثية لصنع جينومات معدلة يمكن نقلها إلى النباتات والحيوانات عن طريق الفيروسات التي تعمل كناقلات أو مركبات، ويمكن أن تؤدي هذه الطريقة إلى زيادة إنتاج الحيوانات والنباتات المحورة جينياً.
7. الفيروسات واللقاحات
- إن اللقاحات هي عبارة عن فيروسات حية ضعيفة تُسبب المرض، أو هي عبارة عن جزيئات الفيروس الميتة.
- عند إدخال اللقاحات إلى شخص سليم؛ فإنها تُساعد جهاز المناعة على العمل ضد الفيروس، وتقوم المناعة بتذكر هذا الفيروس ومهاجمته في حالة حدوث عدوى لاحقة، وبالتالي يمنع المرض.
- من اللقاحات التي تم إنتاجها: لقاح شلل الأطفال والحصبة والجدري والتهاب الكبد B، والكثير من اللقاحات التي ساعدت في تخفيف العدوى الفيروسية الناتجة عن الكثير من الفيروسات.
- تحمي لقاحات فيروس التهاب الكبد B، وتلك الخاصة بفيروس الورم الحليمي البشري من سرطان الكبد وعنق الرحم.
8. العلاج بالعقاقير الأولية بالإنزيم الموجه للفيروسات (VDEPT)
- إن هذا العلاج يتم فيه إدخال الخلايا المستهدفة مع إنزيم يمكنه تنشيط سلائف غير نشطة أو شكل غير نشط من عقار سام للخلايا، ويتم إعطاؤه بشكل منتظم، وبالتالي لا يتم إنتاج الشكل النشط السام للخلايا للدواء إلا في حالة وجود الإنزيم ذي الصلة ونشطه.
- يمكن دمج الفيروسات الغدية والتي تُعبر عن إنزيم (TK) لفيروس الهربس البسيط مع الإعطاء الجهازي ganciclovir، والذي يتم تحويله بواسطة TK إلى شكله النشط فقط في الخلايا التي يوجد فيها هذا الإنزيم، ويستخدم هذا في علاج فيروس الإيدز.
9. الفيروسات والآفات البيولوجية
- يمكن استخدام الفيروسات للسيطرة على الآفات الضارة، وعادة ما تكون الفيروسات المستخدمة في مكافحة الآفات من مسببات الأمراض المسببة للأنواع المستهدفة.
- يمكن أن تنتج العوامل البيولوجية تأثيرات طويلة الأمد، وفي بعض الحالات تكون قادرة على الانتشار بين السكان المستهدفين، وقد تم الاعتراف بها على أنها أقل سمية بطبيعتها من مبيدات الآفات التقليدية من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية.
- تشمل عيوبها نطاقاً محدوداً من الإجراءات، وتأثيرات بطيئة مقارنة بالعوامل الكيميائية، وتكاليف عالية للمعالجة الأولية، واستقرار بيئي منخفض خاصة في ضوء الشمس.
10. الفيروسات والأسلحة البيولوجية
- قد تكون الفيروسات صغيرة؛ ولكنها قادرة على التسبب في الموت والدمار لعدد كبير من السكان، وقد أدى ذلك إلى مخاوف من إمكانية استخدام الفيروسات في الحرب البيولوجية.
- لقد دمر فيروس الجدري مجتمعات عديدة عبر التاريخ قبل القضاء عليه، هناك مركزان فقط في العالم يحتفظان بمخزون هذا فيروس هما: مركز أبحاث الدولة لعلم الفيروسات والتكنولوجيا الحيوية في روسيا، ومركز السيطرة على الأمراض والوقاية منها في الولايات المتحدة، فيمكن استخدام هذا الفيروس كسلاح، حيث أن لقاح الجدري لم يعد يُستخدم بشكل روتيني في أي بلد، وبالتالي فإن الكثير من البشر المعاصرين ليس لديهم مقاومة مؤكدة للجدري وسيكونون عرضة للإصابة بالفيروس.
11. الفيروسات والنظم البيئية المائية
- تشكل الكائنات الحية الدقيقة أكثر من 90٪ من الكتلة الحيوية في في البيئات البحرية، وتشير التقديرات إلى أن الفيروسات تقتل ما يقرب من 20٪ من هذه الكتلة الحيوية كل يوم، وأن عدد الفيروسات في المحيطات يزيد بمقدار 10 إلى 15 ضعفاً عن البكتيريا، كما تعد الفيروسات من العوامل الرئيسية المسؤولة عن تدمير العوالق النباتية بما في ذلك تكاثر الطحالب الضارة، ويتناقص عدد الفيروسات في المحيطات بعيداً عن الشاطئ وفي عمق المياه، حيث يوجد عدد أقل من الكائنات الحية العائلة.
- إن الفيروسات هي الكيان البيولوجي الأكثر وفرة في البيئات المائية؛ حيث يوجد حوالي عشرة ملايين منها في ملعقة صغيرة من ماء البحر، وإن معظم هذه الفيروسات عبارة عن عاثيات فيروسية أو فيروسات تصيب البكتيريا، وهي ضرورية لتنظيم المياه المالحة والأنظمة البيئية للمياه العذبة، وغير ضارة بالنباتات والحيوانات.
- تعد الفيروسات المائية من أهم آليات إعادة تدوير الكربون ودورة المغذيات في هذه البيئات البحرية، حيث تحفز الجزيئات العضوية المنبعثة من الخلايا البكتيرية الميتة ونمو البكتيريا والطحالب، في عملية تُعرف باسم التحويلة الفيروسية.
