Wirofagi to jednostki wirusowe, funkcjonujące jako pasożyty obligatoryjne dużych wirusów, gdyż nie są w stanie samodzielnie namnażać się w organizmie gospodarza. Zarażają “wirusy-olbrzymy” i w większości oddziałują z nimi z negatywnym skutkiem, wpływając na replikację, morfogenezę i odporność adaptacyjną. Występują w świeżych wodach śródlądowych, morskich i oceanicznych, glebie, roślinach, zwierzętach i ludziach.
Dotychczas opisano 37 typów wirofagów. Pierwszy wirofag odkryto w 2008 roku we Francji – za pomocą mikroskopii elektronowej. W cytoplaźmie komórek ameby zakażonych wirusem Acanthamoeba castelinii mamavirus, ujawniono istnienie małego wirusa sateitarnego o średnicy 50 nm. Sputnik (nazwany tak od pierwszego sztucznego satelity Ziemi) okazał się osłabiać zjadliwość Mamawirusa i dlatego został nazwany wirusofagiem, analogicznie do bakteriofaga.
Jedynym wirofagiem, który nie wpływa negatywnie na gospodarza, jest Zamilon, którego nazwa z arabskiego oznacza sąsiad.
Wirofagi w głównej mierze zbudowane są z głównego białka kapsydu (major capsid protein – MCP). Ich rozmiary wynoszą od 34 do 74 nm (zwykle 50-70 nm) z liniowym lub kołowym DNA. Nie mają membrany.
Swoim działaniem zakłócają gigantyczne wirusy, poprzez konkurencyjne wyczerpywanie zasobów gospodarza. Tym sposobem modyfikują ekspresję genów wirusa i zakłócają powstawanie jego “potomstwa”, wspierając w ten sposób przeżywalność komórki gospodarza. W związku z tym wirusofagi uczestniczą w procesach ekologicznych, takich jak kontrolowanie społeczności mikroorganizmów i ułatwianie recyklingu składników odżywczych.
Proces namnażania się wirofagów rozpoczyna się od ich wniknięcia do komórki gospodarza, co odbywa się na różne sposoby. Drugim etapem jest odwarstwienie – po wniknięciu do komórki gospodarza poprzez endocytozę, wirofag i wirus zostają otoczone pęcherzykami Golgiego. W ten sposób powstaje swoista fabryka wirusów, w której uwalniają swój materiał genetyczny. Do tego procesu przyczynia się niskie pH panujące wewnątrz komórki, które powoduje rozpad płaszczu ochronnego wirusa. W kolejnym kroku tworzone są białka. DNA wirofaga podlega replikacji, transkrypcji i translacji z wykorzystaniem mechanizmu replikacji gospodarza, równolegle z cyklem replikacji wirusa. Na koniec materiał genetyczny jest montowany wewnątrz wirofaga.
Zdolność wirofagów do zmniejszania patogenności wirusa gospodarza nasuwa myśl o ich potencjalnym zastosowaniu w terapiach chorób wirusowych. Pojawił się pomysł opracowania szczepionek wirusofagowych. W organizmach pacjentów z pozaszpitalnym zapaleniem płuc (PZP) wykryto wirus AMPV, na którym pasożytuje wirusofag Sputnik. Jego inaktywowana forma mogłaby być wykorzystana w profilaktyce PZP. Postuluje się również, że wirusofagi można byłoby modyfikować genetycznie, w celu ich konkurowania z SARS-CoV2. Innym obszarem, gdzie można byłoby wykorzystać wirofagi, jest terapia celowana, w czym korzystnie działałyby ich niewielki rozmiar i prostota genomu. Wirusofagi mogą stać się też wektorami do insercji genów w inżynierii genetycznej. Mimo dużego potencjału, wdrożenie wirofagów w terapiach nie jest jednak takie proste. Trudności sprawiają ich wysoka specyficzność, wysoka niestabilność poza organizmem gospodarza, ograniczony zasięg żywicieli, ryzyko aktywacji immunologicznej oraz trudności w skalowanej produkcji.
Poprzez swój specyficzny sposób działania, wirofagi wydają się niezmiernie ciekawym tematem do dalszych badań. Pewne ich cechy dają nadzieję na możliwość wykorzystania ich w przyszłości w zakresie medycyny czy ekologii, na obecnym etapie pozostaje to jednak w obszarze ambitnych celów. Kto wie jednak, co wydarzy się w tym temacie w przyszłości?
Źródła:
Tokarz-Deptuła B. et al., Virophages—Known and Unknown Facts, Viruses. (2023)
Talha M. et al., Virophages: mechanisms, ecological Roles, and therapeutic potential in combating giant virus infections, Arch Microbiol (2026)
Dutta D. et al., Virophages: association with human diseases and their predicted role as virus killers, Pathogens and Disease, Volume 79 (2021)