Virus, viroides i prions

Exposa tres raons per les quals els virus no es consideren éssers vius segons els criteris clàssics (organització cel·lular, metabolisme i reproducció) i una raó per la qual el debat continua obert.

Descriu l'estructura bàsica d'un virus (genoma, càpsida i, en alguns, embolcall) i explica la diferència entre un virus despullat i un virus amb embolcall, amb un exemple de cada tipus.

Diferencia els virus amb genoma d'ADN dels d'ARN, i posa un exemple de malaltia causada per cada tipus (herpes o verola enfront de grip, xarampió o COVID-19), indicant què implica per a la seva variabilitat.

Explica què és un bacteriòfag, descriu la seva estructura (cap amb el genoma, cua i fibres de fixació) i indica quina és la seva «presa» i per què cada fag infecta només certs bacteris.

Descriu el cicle lític i el cicle lisogènic d'un bacteriòfag, indicant en què es diferencien i quina conseqüència té per al bacteri que el fag entri en latència.

Ordena i descriu les fases del cicle de replicació d'un virus (adsorció, penetració, replicació i síntesi, acoblament, alliberament), i indica en quins passos poden actuar els fàrmacs antivirals (bloqueig de l'entrada, inhibició de la polimerasa o de la proteasa).

Què són els viroides i què són els prions? Indica quins organismes infecten els primers i cita una malaltia humana o animal causada per prions.

Un equip de recerca intenta determinar la naturalesa de l'agent infecciós causant d'una nova encefalopatia espongiforme. Per a fer-ho, sotmet mostres de teixit cerebral infecciós a diferents tractaments abans d'inocular-les en ratolins sans de laboratori:

• Tractament 1: Digestió exhaustiva amb DNAses i RNAses $\rightarrow$ El $100\,\%$ dels ratolins emmalalteix.

• Tractament 2: Irradiació ultraviolada a dosis letals per a àcids nucleics $\rightarrow$ El $100\,\%$ dels ratolins emmalalteix.

• Tractament 3: Autoclau a $121\text{ }^\circ\text{C}$ durant $20\text{ minuts}$ $\rightarrow$ El $100\,\%$ dels ratolins emmalalteix.

• Tractament 4: Ebullició prolongada en hidròxid sòdic ($1\text{ M}$) o digestió amb proteases enèrgiques $\rightarrow$ Cap ratolí emmalalteix.

• Tractament 5: S'inocula la mostra infecciosa intacta en ratolins Knock-Out als quals s'ha suprimit el gen $PRNP$ (no expressen la proteïna cel·lular normal $\text{PrP}^\text{C}$) $\rightarrow$ Cap ratolí desenvolupa la malaltia ni multiplica l'agent patogen.

1. a) Interpreta els resultats dels tractaments 1, 2 i 4: dedueix la naturalesa bioquímica de l'agent patogen i justifica per què el seu descobriment va suposar una aparent violació del dogma central de la biologia molecular.
2. b) Explica a escala estructural (conformació secundària i agregació) per què el tractament 3 va fracassar però el tractament 4 va aconseguir neutralitzar la infectivitat.
3. c) Dedueix a partir del tractament 5 el mecanisme pel qual aquest patogen aconsegueix «replicar-se» en un hoste sa i explica per què els ratolins sense el gen $PRNP$ resulten immunes.

Anomena tres vies de transmissió de virus (respiratòria, fecal-oral, sexual o sanguínia, per vectors com mosquits) amb un exemple de malaltia per a cadascuna, i indica una mesura de prevenció específica de cada via.

La grip canvia de dues maneres. Diferencia la deriva antigènica (mutacions puntuals anuals) del canvi o salt antigènic (recombinació entre virus, origen de les pandèmies), i raona per què la grip aviària i la porcina es vigilen com a possibles fonts de nous virus pandèmics.

Durant un brot d'un nou virus respiratori s'estima un nombre bàsic de reproducció $R_0 = 2,5$.

1. a) Les autoritats sanitàries es plantegen dos escenaris alternatius: aplicar mesures de contenció no farmacològiques (mascaretes i ventilació, que redueixen la probabilitat de contagi per contacte en un $40\,\%$) o confiar exclusivament en una vacuna amb una eficàcia del $80\,\%$ aplicada al $60\,\%$ de la població. Prediu quantitativament quina de les dues estratègies aconseguirà per si sola frenar l'expansió del brot (fer que el nombre reproductiu efectiu $R_t$ sigui menor que $1$), justificant els teus càlculs.
2. b) Un representant públic afirma: «Si aconseguim vacunar el $50\,\%$ de la població amb una vacuna $100\,\%$ efectiva, el virus s'extingirà immediatament perquè la meitat de la població ja no encomana». Rebat quantitativament i biològicament aquesta afirmació calculant el valor resultant d'$R_t$ i descrivint què passarà a curt termini amb la corba de contagis.

Què és una vacuna i com «entrena» el sistema immunitari sense provocar la malaltia? Cita dos tipus de vacunes (atenuades, inactivades, de subunitats, d'ARN missatger) i explica en què es diferencien.

Les vacunes d'ARN missatger es van estrenar massivament amb la COVID-19. Explica com funcionen (instrucció temporal perquè les nostres cèl·lules fabriquin l'antigen), quin avantatge de rapidesa de disseny ofereixen i per què és fals que puguin modificar el nostre ADN (on actua l'ARNm i quina vida mitjana té?).

Formes part d'un panell epidemiològic que ha d'avaluar la viabilitat biològica d'erradicar tres patògens vírics:

• Virus A (Virus de la ràbia): Virus d'ARN; letalitat propera al $100\,\%$; infecta múltiples mamífers silvestres (ratpenats, guineus) i domèstics; existeix una vacuna inactivada altament eficaç.

• Virus B (Poliovirus tipus 1): Virus d'ARN; reservori exclusivament humà; entre el $90\,\%$ i el $95\,\%$ dels infectats són completament asimptomàtics però excreten partícules víriques viables en femta durant setmanes; existeix vacuna oral i inactivada eficaç.

• Virus C (Virus del xarampió): Virus d'ARN; reservori exclusivament humà; pràcticament el $100\,\%$ dels infectats desenvolupa clínica florida característica (febre, exantema) sense casos asimptomàtics que transmetin; $R_0 \approx 12\text{-}18$; existeix vacuna atenuada eficaç.

1. a) Basant-te en el concepte de reservori natural, justifica per què el Virus A no és biològicament erradicable a escala global, a diferència del que es va aconseguir amb la verola humana.
2. b) Compara les dificultats epidemiològiques del Virus B enfront del Virus C: quin dels dos planteja un obstacle més gran per a la detecció i aïllament precoç de les cadenes de transmissió? Justifica la teva resposta.
3. c) Dissenya un mètode de vigilància epidemiològica no invasiu que permeti detectar la circulació activa del Virus B en una ciutat sense necessitat de fer preses de mostres clíniques individuals a tota la població.