82. Пріони і віроїди

Урок №82. Пріони і віроїди

---

1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження

2. Опрацювання, систематизація та представлення інформації природничого змісту

3. Усвідомлення розмаїття та закономірностей природи, ролі природничих наук і техніки в житті людини; відповідальна поведінка для сталого розвитку суспільства

Мета уроку: сформувати в учнів розуміння природи, структури та особливостей пріонів і віроїдів як найпростіших інфекційних агентів, їхніх відмінностей від класичних патогенів, механізмів патогенезу та значення для людини, тварин і рослин.

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

• Ціль 3: Міцне здоров’я і благополуччя.
• Ціль 4: Якісна освіта.
• Ціль 15: Захист та відновлення екосистем суходолу.

Ключові слова: пріони, віроїди, білкова інфекція, конформаційні зміни, трансмісивні спонгіформні енцефалопатії, кругова РНК, патогени рослин, коровий пріонний білок, PrP^C, PrP^Sc, хвороба Крейтцфельдта-Якоба, коров’ячий сказ, скрейпі, веретеноподібність бульб картоплі.

План уроку:

1. Мотивація (5 хв).
2. Теоретичний матеріал.
3. Практичне завдання.
4. Життєва ситуація.
5. Рефлексія (5 хв).

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

---

Дружня порада вчителю

Prions | The General Mechanism of Prion Formation and Disease 

Уявіть собі патоген, який не містить нуклеїнових кислот, не має клітинної будови, не проявляє ознак життя, але здатний відтворюватися та викликати смертельні захворювання.
Звучить як фантастика? Проте це реальність!
Пріони й віроїди ламають наше традиційне розуміння патогенів і змушують здригатися.

Ці незвичайні інфекційні агенти вперше продемонстрували світу, що для поширення хвороби не завжди потрібен живий організм або вірус з генетичним матеріалом. Одні — це просто білки з неправильною структурою, інші — короткі замкнуті в кільце молекули РНК без білкової оболонки. Проте вони спричиняють невиліковні захворювання мозку в людей і тварин та серйозні хвороби рослин. Готові відкрити для себе найпростіші й водночас найзагадковіші форми інфекційних агентів?

Віроїди — невловимі знищувачі врожаю: 

Еволюційна загадка — віроїди можуть бути “живими викопними” з доклітинної епохи, коли РНК була основним носієм генетичної інформації.

Економічні збитки — віроїд “екзокортис цитрусових” спричинив серйозну кризу в цитрусовій індустрії, а віроїд “веретеноподібності бульб картоплі” знизив урожайність картоплі на 30-40% у деяких регіонах.

Родина “каданг-кадангу кокосових пальм” — у Південно-Східній Азії віроїд вбив мільйони кокосових пальм, завдавши шкоди місцевій економіці.

Difference among virus, virion, viroids, virusoids and prions 

---

Пріони: інфекційні білки

Пріони — це інфекційні агенти, які складаються виключно з білка й не містять нуклеїнових кислот (ДНК або РНК). Термін “пріон” походить від слів “proteinaceous infectious particle” (білкова інфекційна частинка).

Відкриття пріонів

Історія відкриття пріонів почалася з вивчення дивної хвороби овець під назвою “скрейпі” (від англ. “scrape” — чесати), при якій тварини постійно терлися об огорожу через сильний свербіж. У 1960-х роках дослідники виявили, що збудником цієї хвороби є незвичайний агент, стійкий до радіації та ультрафіолету, які зазвичай руйнують нуклеїнові кислоти.
У 1982 році Стенлі Прузінер висунув революційну гіпотезу про те, що збудником є білок з аномальною конформацією. За це відкриття він отримав Нобелівську премію в 1997 році.

Структура та механізм дії пріонів

У всіх ссавців у клітинах нервової системи міститься нормальний клітинний пріонний білок PrP^C (Cellular). Він має переважно α-спіральну структуру й виконує певні фізіологічні функції.

• https://www.rcsb.org/structure/1QLX 
• https://www.rcsb.org/3d-view/1QLX 

Патогенний пріон PrP^Sc (Scrapie) має ту ж амінокислотну послідовність, але іншу просторову структуру з переважанням β-складчастих шарів.
Ця зміна конформації надає йому незвичайних властивостей:

• стійкість до протеолітичних ферментів;
• здатність утворювати агрегати та амілоїдні фібрили;
• здатність каталізувати перетворення нормального PrP^C у патогенний PrP^Sc.

Механізм розмноження пріонів:

1. Патогенний пріон PrP^Sc потрапляє в організм.
2. Він взаємодіє з нормальним клітинним пріоном PrP^C.
3. Змушує PrP^C змінити свою конформацію й перетворитися на PrP^Sc.
4. Новоутворені пріони PrP^Sc продовжують процес перетворення інших молекул PrP^C.
5. Утворюються агрегати пріонів, які пошкоджують нейрони.

Пріонні захворювання людини:

• Хвороба Крейтцфельдта-Якоба (спорадична, сімейна, ятрогенна форми).
• Варіант хвороби Крейтцфельдта-Якоба (vCJD) — пов’язаний з уживанням зараженої яловичини.
• Куру — ендемічне захворювання племені форе в Папуа-Новій Гвінеї, пов’язане з ритуальним канібалізмом.
• Фатальне сімейне безсоння.
• Синдром Герстмана-Штройслера-Шейнкера.

Пріонні захворювання тварин:

• Скрейпі (чесотка) овець.
• Губчаста енцефалопатія великої рогатої худоби (коров’ячий сказ, BSE).
• Хронічна виснажлива хвороба оленів та лосів.
• Трансмісивна енцефалопатія норок.

Особливості пріонних захворювань:

• Тривалий інкубаційний період (від кількох років до десятиліть).
• Невиліковність та 100% летальність.
• Прогресуюча нейродегенерація.
• Характерні “губчасті” зміни в мозку (спонгіоформна енцефалопатія).
• Відсутність запальної або імунної відповіді.

Шляхи передачі пріонів:

• Споживання заражених тканин (особливо нервової).
• Ятрогенний (медичні процедури, трансплантація тканин).
• Спадковий (мутації в гені PRNP).
• Спорадичний (спонтанне утворення патогенних пріонів).

Діагностика та профілактика:

• Прижиттєва діагностика складна, остаточний діагноз — посмертне дослідження тканин мозку.
• Профілактика включає контроль за м’ясною промисловістю, заборону використання тканин ЦНС у кормах для тварин.
• Суворі протоколи стерилізації медичних інструментів (пріони надзвичайно стійкі до звичайних методів дезінфекції).

Віроїди: найпростіші рослинні патогени

Віроїди — це найменші відомі інфекційні агенти, що складаються лише з короткої молекули РНК (240-400 нуклеотидів) без білкової оболонки.

Відкриття віроїдів.

Віроїди були відкриті Теодором Дінером у 1971 році під час дослідження хвороби “веретеноподібність бульб картоплі”. Дінер виявив, що збудник цієї хвороби набагато менший за будь-який відомий вірус і не містить білкової оболонки.

Структура віроїдів:

• Одноланцюгова кільцева РНК.
• Відсутність білкової оболонки.
• Високий ступінь внутрішньої комплементарності, що створює паличкоподібну або розгалужену структуру.
• Відсутність транслюючих послідовностей (не кодують білки).

Як віроїди виживають без білків?

Віроїди — справжні “паразити паразитів”, які використовують клітинні механізми рослини для власного розмноження. Вони проникають у ядро клітини та “переконують” клітинні ферменти копіювати свою РНК, хоча ця РНК не має очевидної користі для клітини.

Класифікація віроїдів:

• Родина Pospiviroidae (більшість віроїдів, включаючи збудника веретеноподібності бульб картоплі).
• Родина Avsunviroidae (має рибозимну активність) — вражає авокадо, персики, баклажани.

Механізм розмноження віроїдів:

1. Віроїд проникає в клітину рослини.
2. Використовує клітинну РНК-полімеразу II для реплікації за принципом кільця, що котиться.
3. Утворюються лінійні мультимерні копії.
4. Вони розрізаються на мономери за допомогою клітинних ферментів або власної рибозимної активності.
5. Мономери замикаються в кільця, утворюючи нові віроїди.

Основні хвороби, спричинені віроїдами:

• Веретеноподібність бульб картоплі.
• Екзокортис цитрусових.
• Карликовість хризантем.
• Сонячний опік авокадо.
• Карликовість хмелю.
• Каданг-каданг кокосової пальми.

Патогенез віроїдів:

• Взаємодія з клітинними РНК і білками.
• Втручання в процеси транскрипції та трансляції.
• Активація захисних механізмів рослини, що призводить до самопошкодження.

Рослинна клітина має захисну целюлозну оболонку, яку не так легко подолати, тому віроїди передаються зазвичай:

• механічною передачею (інструменти, руки при догляді за рослинами);
• за вегетативного розмноження (живці, бульби);
• у деяких випадках — комахами-переносниками.

Значення вивчення віроїдів:

• Модель для дослідження некодуючих РНК.
• Розуміння механізмів РНК-інтерференції.
• Розробка методів захисту рослин.
• Потенційні інструменти біотехнології (генна інженерія).

Порівняльна характеристика пріонів, віроїдів і вірусів

Характеристика	Пріони	Віроїди	Віруси
Склад	Тільки білок	Тільки РНК	Нуклеїнова кислота (ДНК або РНК) + білкова оболонка
Розмір	27-30 кДа	240-400 нуклеотидів	Від 20 нм до 300 нм
Містить генетичний матеріал	Ні	Так (некодуючий)	Так (кодуючий)
Механізм реплікації	Конформаційна зміна існуючих білків	Використання клітинних ферментів	Використання клітинних ресурсів для синтезу компонентів
Хазяї	Ссавці	Рослини	Всі організми
Захворювання	Нейродегенеративні	Порушення росту рослин	Різноманітні
Шляхи зараження	Споживання інфікованої їжі, трансплантація тканин, ятрогенне передавання (через медичні інструменти), рідше — спадкова передача	Механічне пошкодження рослин, передача через насіння, вегетативне розмноження рослин	Повітряно-крапельний шлях, контактний, фекально-оральний, через кров, статевий шлях, вертикальна передача (від матері до дитини)

Порівняльна характеристика пріонних захворювань із точки зору смертності з іншими причинами смертності:

Характеристика захворювання	Пріонні захворювання	Онкологічні захворювання	Грип
Річна кількість смертей у світі	Точні дані невідомі, дуже рідкісні. У США реєструється близько 350 випадків хвороби Кройцфельдта-Якоба щорічно.	≈10 мільйонів (2020 рік)	290 000 – 650 000
Поширеність	<1 випадок на 1 млн осіб щороку	Дуже поширені: 1 з 6 смертей у світі	Щорічно хворіє до 1 мільярда людей
Інкубаційний період	Від кількох років до десятиліть	Варіюється: від місяців до десятків років	1–4 дні
Летальність	100% (завжди смертельні)	Варіюється залежно від виду раку та стадії	<0,1% у звичайний сезон, вище при пандеміях
Складність діагностики	Висока: підтвердження часто можливе лише посмертно	Висока: потребує біопсії, сканувань, аналізів	Низька: тести на вірус або симптоматична діагностика
Лікування	Немає ефективного лікування	Залежить від виду: хірургія, хіміо- та радіотерапія, імунотерапія	Противірусні препарати, симптоматичне лікування, вакцини
Природа захворювання	Порушення структури білків (пріонів), що викликає нейродегенерацію	Неконтрольований ріст клітин через мутації ДНК	Вірусна інфекція, що уражає дихальні шляхи

---

Дружня порада вчителю

Дозвольте групам шукати інформацію в інтернеті або в підготовлених матеріалах (наприклад, статтях про пріони).

Учні об’єднуються в групи. Кожна група аналізує кейс за такими пунктами:

1. Що стало причиною захворювання?
2. Як пріони потрапили в організм?
3. Які симптоми спостерігалися?
4. Як можна було запобігти поширенню?

Кожна група презентує свій кейс (2-3 хвилини) і пропонує рішення: як уникнути подібних ситуацій у майбутньому (наприклад, контроль за продуктами харчування, етичні норми в дослідженнях).

Кейс 1: “Коров’ячий сказ” (BSE)

У 1980-х роках у Великобританії корів почали годувати м’ясо-кістковим борошном, виготовленим із заражених пріонами тварин. У 1990-х люди, які вживали заражене м’ясо, почали хворіти на варіант хвороби Крейтцфельдта-Якоба. Симптоми: втрата пам’яті, тремор, смерть протягом року.

Питання:

1. Що пішло не так?
2. Як уникнути цього в майбутньому?

Кейс 2: “Куру — хвороба сміху”

Контекст: У середині XX століття в племенах Папуа-Нової Гвінеї, зокрема серед народу Форе, поширилася дивна хвороба, яку назвали “куру” (що означає “тремтіння”). Люди втрачали координацію, починали неконтрольовано сміятися, а згодом помирали. Виявилося, що хвороба передавалася через ритуальний канібалізм — плем’я вживало мозок померлих родичів як частину поховального обряду. Пріони накопичувалися в нервовій тканині, викликаючи дегенерацію мозку. Симптоми: тремтіння, порушення ходи, спалахи сміху, смерть протягом 6-12 місяців.

Питання для аналізу:

1. Як культурні традиції сприяли поширенню пріонів?
2. Що можна зробити, щоб зупинити епідемію, не ображаючи традиції племені?
3. Чи могли б сучасні технології виявити проблему раніше?

Кейс 3: “Скрейпі у вівцях”

Контекст: Скрейпі – це пріонна хвороба, яка вражає овець і кіз, відома ще з XVIII століття. У 1980-х роках у фермерів Великобританії вівці почали проявляти дивну поведінку: вони терлися об паркани до ран (звідси назва “scrapie” — “шкребти”), втрачали координацію і гинули. Пізніше вчені припустили, що скрейпі могло стати джерелом “коров’ячого сказу”, коли заражені останки овець додавали до корму для корів. Симптоми: агресивне тертя об предмети, судоми, параліч.

Питання для аналізу:

1. Як пріони могли “перестрибнути” від овець до корів?
2. Чи достатньо сучасних правил утилізації тварин, щоб запобігти подібному?
3. Які економічні наслідки мала ця хвороба для фермерів?

Кейс 4: “Хронічна виснажувальна хвороба (CWD) оленів”

Контекст: У США та Канаді з 1960-х років серед диких оленів, лосів і вапіті поширюється пріонна хвороба, відома як CWD (“хронічна виснажувальна хвороба”). Тварини худнуть, стають апатичними, втрачають орієнтацію та гинуть. Хвороба передається через слину, фекалії або контакт із зараженим середовищем. Мисливці, які вживають м’ясо таких тварин, можуть бути в зоні ризику, хоча прямих доказів передачі людині поки немає. Симптоми: втрата ваги, дезорієнтація, надмірне слиновиділення.

Питання для аналізу:

1. Чому пріони так легко поширюються серед диких тварин?
2. Чи варто заборонити полювання в заражених районах?
3. Як перевірити, чи безпечне м’ясо для людини?

Кейс 5: “Спадкова пріонна хвороба”

Контекст: У деяких людей пріонні хвороби виникають не через їжу чи контакт, а через генетичні мутації. Наприклад, у родині в Італії в 1990-х роках кілька членів захворіли на фатальне сімейне безсоння (FFI) — рідкісну пріонну хворобу. Їхній організм сам продукував аномальні пріони через дефект у гені PRNP. Хворі не могли спати, страждали від галюцинацій і помирали протягом кількох років. Симптоми: безсоння, сплутаність свідомості, деменція, смерть.

Питання для аналізу:

1. Чи можна вважати це “хворобою пріонів”, якщо зараження не було?
2. Як генетичні тести могли б допомогти цій родині?
3. Чи етично попереджати людину про невиліковну хворобу, якщо вона ще не проявилася?

---

Дружня порада вчителю

Додаткове завдання потребує певної просторової уяви та вміння порівнювати різні біологічні об’єкти.

1. Уявіть, що ви працюєте в організації з контролю за безпекою харчових продуктів.
   У країні виявили випадок губчастої енцефалопатії великої рогатої худоби (коров’ячого сказу). Необхідно розробити рекомендації для населення щодо безпечного споживання м’ясних продуктів та запобігання поширенню захворювання.
   • Визначте, які частини туші зараженої тварини становлять найбільший ризик для людини.
   • Запропонуйте заходи контролю для м’ясопереробної промисловості.
   • Розробіть рекомендації для споживачів щодо вибору та приготування м’ясних продуктів.
   • Поясніть, чому звичайні методи термічної обробки недостатні для знешкодження пріонів.
2. Розділиться на дві групи:
   • Перша група отримує завдання розробити інформаційний буклет про пріонні захворювання, шляхи передачі та методи профілактики.
   • Друга група розробляє рекомендації для виробників сільськогосподарської продукції щодо запобігання віроїдним інфекціям рослин.
3. (додатково) У таблиці “Порівняльна характеристика пріонів, віроїдів і вірусів” розміри (другий рядок) наведені в усіх трьох стовпчиках у різних одиницях вимірювання. Переведіть їх у якісь одні одиниці, щоб можна було порівняти між собою. Які труднощі при цьому можуть виникнути?

---

1. Що найбільше вразило/злякало вас в уроці про пріони та віроїди?
2. Які паралелі можна провести між механізмами патогенезу пріонів і деякими нейродегенеративними захворюваннями людини (наприклад, хворобою Альцгеймера)?
3. Чи вважаєте ви пріони серйозною загрозою для людства? Чому?
4. Як би ви пояснили небезпеку пріонів людині, яка нічого про них не знає?

---

1. Дослідіть історію епідемії коров’ячого сказу у Великій Британії в 1990-х роках та її вплив на світову харчову промисловість.
2. Підготуйте доповідь про Стенлі Прузінера та його внесок у дослідження пріонів, а також про те, як наукова спільнота спочатку скептично ставилася до його революційної теорії.
3. *Розробіть плакат або інфографіку, яка пояснює, чому пріони так важко інактивувати традиційними методами стерилізації та які методи є ефективними.
4. Проведіть мініопитування серед свого оточення щодо обізнаності про пріонні захворювання та профілактику від них, проаналізуйте результати та розробіть інформаційну кампанію для підвищення обізнаності.

Урок №82. Пріони і віроїди

---

Мета уроку: сформувати в учнів розуміння природи, структури та особливостей пріонів і віроїдів як найпростіших інфекційних агентів, їх відмінностей від класичних патогенів, механізмів патогенезу та значення для людини, тварин і рослин.

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

• Ціль 3: Міцне здоров’я і благополуччя.
• Ціль 4: Якісна освіта.
• Ціль 15: Захист та відновлення екосистем суші.

Ключові слова: пріони, віроїди, білкова інфекція, конформаційні зміни, трансмісивні спонгіформні енцефалопатії, кругова РНК, патогени рослин, коровий пріонний білок, PrP^C, PrP^Sc, хвороба Крейтцфельдта-Якоба, коров’ячий сказ, скрейпі, веретеноподібність бульб картоплі.

План уроку:

1. Мотивація (5 хв).
2. Теоретичний матеріал.
3. Практичне завдання.
4. Життєва ситуація.
5. Рефлексія (5 хв).

Очікувані результати для учнівства:

---

Уявіть собі патоген, який не містить нуклеїнових кислот, не має клітинної будови, не проявляє ознак життя, але здатний відтворюватися та викликати смертельні захворювання.
Звучить як фантастика? Проте це реальність!
Пріони й віроїди ламають наше традиційне розуміння патогенів і змушують здригатися.

Ці незвичайні інфекційні агенти вперше продемонстрували світу, що для поширення хвороби не завжди потрібен живий організм або вірус з генетичним матеріалом. Одні — це просто білки з неправильною структурою, інші — короткі замкнуті в кільце молекули РНК без білкової оболонки. Проте вони спричиняють невиліковні захворювання мозку в людей і тварин та серйозні хвороби рослин. Готові відкрити для себе найпростіші й водночас найзагадковіші форми інфекційних агентів?

Віроїди — невловимі знищувачі врожаю: 

Еволюційна загадка — віроїди можуть бути “живими викопними” з доклітинної епохи, коли РНК була основним носієм генетичної інформації.

Економічні збитки — віроїд “екзокортис цитрусових” спричинив серйозну кризу в цитрусовій індустрії, а віроїд “веретеноподібності бульб картоплі” знизив урожайність картоплі на 30-40% у деяких регіонах.

Родина “каданг-кадангу кокосових пальм” — у Південно-Східній Азії віроїд вбив мільйони кокосових пальм, завдавши шкоди місцевій економіці.

Difference among virus, virion, viroids, virusoids and prions 

---

Пріони: інфекційні білки

Пріони — це інфекційні агенти, які складаються виключно з білка й не містять нуклеїнових кислот (ДНК або РНК). Термін “пріон” походить від слів “proteinaceous infectious particle” (білкова інфекційна частинка).

Відкриття пріонів

Історія відкриття пріонів почалася з вивчення дивної хвороби овець під назвою “скрейпі” (від англ. “scrape” — чесати), при якій тварини постійно терлися об огорожу через сильний свербіж. У 1960-х роках дослідники виявили, що збудником цієї хвороби є незвичайний агент, стійкий до радіації та ультрафіолету, які зазвичай руйнують нуклеїнові кислоти.
У 1982 році Стенлі Прузінер висунув революційну гіпотезу про те, що збудником є білок з аномальною конформацією. За це відкриття він отримав Нобелівську премію в 1997 році.

Структура та механізм дії пріонів

У всіх ссавців у клітинах нервової системи міститься нормальний клітинний пріонний білок PrP^C (Cellular). Він має переважно α-спіральну структуру й виконує певні фізіологічні функції.

• https://www.rcsb.org/structure/1QLX 
• https://www.rcsb.org/3d-view/1QLX 

Патогенний пріон PrP^Sc (Scrapie) має ту ж амінокислотну послідовність, але іншу просторову структуру з переважанням β-складчастих шарів.
Ця зміна конформації надає йому незвичайних властивостей:

• стійкість до протеолітичних ферментів;
• здатність утворювати агрегати та амілоїдні фібрили;
• здатність каталізувати перетворення нормального PrP^C у патогенний PrP^Sc.

Механізм розмноження пріонів:

1. Патогенний пріон PrP^Sc потрапляє в організм.
2. Він взаємодіє з нормальним клітинним пріоном PrP^C.
3. Змушує PrP^C змінити свою конформацію й перетворитися на PrP^Sc.
4. Новоутворені пріони PrP^Sc продовжують процес перетворення інших молекул PrP^C.
5. Утворюються агрегати пріонів, які пошкоджують нейрони.

Пріонні захворювання людини:

• Хвороба Крейтцфельдта-Якоба (спорадична, сімейна, ятрогенна форми).
• Варіант хвороби Крейтцфельдта-Якоба (vCJD) — пов’язаний з уживанням зараженої яловичини.
• Куру — ендемічне захворювання племені форе в Папуа-Новій Гвінеї, пов’язане з ритуальним канібалізмом.
• Фатальне сімейне безсоння.
• Синдром Герстмана-Штройслера-Шейнкера.

Пріонні захворювання тварин:

• Скрейпі (чесотка) овець.
• Губчаста енцефалопатія великої рогатої худоби (коров’ячий сказ, BSE).
• Хронічна виснажлива хвороба оленів та лосів.
• Трансмісивна енцефалопатія норок.

Особливості пріонних захворювань:

• Тривалий інкубаційний період (від кількох років до десятиліть).
• Невиліковність та 100% летальність.
• Прогресуюча нейродегенерація.
• Характерні “губчасті” зміни в мозку (спонгіоформна енцефалопатія).
• Відсутність запальної або імунної відповіді.

Шляхи передачі пріонів:

• Споживання заражених тканин (особливо нервової).
• Ятрогенний (медичні процедури, трансплантація тканин).
• Спадковий (мутації в гені PRNP).
• Спорадичний (спонтанне утворення патогенних пріонів).

Діагностика та профілактика:

• Прижиттєва діагностика складна, остаточний діагноз — посмертне дослідження тканин мозку.
• Профілактика включає контроль за м’ясною промисловістю, заборону використання тканин ЦНС у кормах для тварин.
• Суворі протоколи стерилізації медичних інструментів (пріони надзвичайно стійкі до звичайних методів дезінфекції).

Віроїди: найпростіші рослинні патогени

Віроїди — це найменші відомі інфекційні агенти, що складаються лише з короткої молекули РНК (240-400 нуклеотидів) без білкової оболонки.

Відкриття віроїдів.

Віроїди були відкриті Теодором Дінером у 1971 році під час дослідження хвороби “веретеноподібність бульб картоплі”. Дінер виявив, що збудник цієї хвороби набагато менший за будь-який відомий вірус і не містить білкової оболонки.

Структура віроїдів:

• Одноланцюгова кільцева РНК.
• Відсутність білкової оболонки.
• Високий ступінь внутрішньої комплементарності, що створює паличкоподібну або розгалужену структуру.
• Відсутність транслюючих послідовностей (не кодують білки).

Як віроїди виживають без білків?

Віроїди — справжні “паразити паразитів”, які використовують клітинні механізми рослини для власного розмноження. Вони проникають у ядро клітини та “переконують” клітинні ферменти копіювати свою РНК, хоча ця РНК не має очевидної користі для клітини.

Класифікація віроїдів:

• Родина Pospiviroidae (більшість віроїдів, включаючи збудника веретеноподібності бульб картоплі).
• Родина Avsunviroidae (має рибозимну активність) — вражає авокадо, персики, баклажани.

Механізм розмноження віроїдів:

1. Віроїд проникає в клітину рослини.
2. Використовує клітинну РНК-полімеразу II для реплікації за принципом кільця, що котиться.
3. Утворюються лінійні мультимерні копії.
4. Вони розрізаються на мономери за допомогою клітинних ферментів або власної рибозимної активності.
5. Мономери замикаються в кільця, утворюючи нові віроїди.

Основні хвороби, спричинені віроїдами:

• Веретеноподібність бульб картоплі.
• Екзокортис цитрусових.
• Карликовість хризантем.
• Сонячний опік авокадо.
• Карликовість хмелю.
• Каданг-каданг кокосової пальми.

Патогенез віроїдів:

• Взаємодія з клітинними РНК і білками.
• Втручання в процеси транскрипції та трансляції.
• Активація захисних механізмів рослини, що призводить до самопошкодження.

Рослинна клітина має захисну целюлозну оболонку, яку не так легко подолати, тому віроїди передаються зазвичай:

• механічною передачею (інструменти, руки при догляді за рослинами);
• за вегетативного розмноження (живці, бульби);
• у деяких випадках — комахами-переносниками.

Значення вивчення віроїдів:

• Модель для дослідження некодуючих РНК.
• Розуміння механізмів РНК-інтерференції.
• Розробка методів захисту рослин.
• Потенційні інструменти біотехнології (генна інженерія).

Порівняльна характеристика пріонів, віроїдів і вірусів

Характеристика	Пріони	Віроїди	Віруси
Склад	Тільки білок	Тільки РНК	Нуклеїнова кислота (ДНК або РНК) + білкова оболонка
Розмір	27-30 кДа	240-400 нуклеотидів	Від 20 нм до 300 нм
Містить генетичний матеріал	Ні	Так (некодуючий)	Так (кодуючий)
Механізм реплікації	Конформаційна зміна існуючих білків	Використання клітинних ферментів	Використання клітинних ресурсів для синтезу компонентів
Хазяї	Ссавці	Рослини	Усі організми
Захворювання	Нейродегенеративні	Порушення росту рослин	Різноманітні
Шляхи зараження	Споживання інфікованої їжі, трансплантація тканин, ятрогенне передавання (через медичні інструменти), рідше — спадкова передача	Механічне пошкодження рослин, передача через насіння, вегетативне розмноження рослин	Повітряно-крапельний шлях, контактний, фекально-оральний, через кров, статевий шлях, вертикальна передача (від матері до дитини)

Порівняльна характеристика пріонних захворювань із точки зору смертності з іншими причинами смертності:

Характеристика захворювання	Пріонні захворювання	Онкологічні захворювання	Грип
Річна кількість смертей у світі	Точні дані невідомі, дуже рідкісні. У США реєструється близько 350 випадків хвороби Кройцфельдта-Якоба щорічно.	≈10 мільйонів (2020 рік)	290 000 – 650 000
Поширеність	<1 випадок на 1 млн осіб щороку	Дуже поширені: 1 з 6 смертей у світі	Щорічно хворіє до 1 мільярда людей
Інкубаційний період	Від кількох років до десятиліть	Варіюється: від місяців до десятків років	1–4 дні
Летальність	100% (завжди смертельні)	Варіюється залежно від виду раку та стадії	<0,1% у звичайний сезон, вище при пандеміях
Складність діагностики	Висока: підтвердження часто можливе лише посмертно	Висока: потребує біопсії, сканувань, аналізів	Низька: тести на вірус або симптоматична діагностика
Лікування	Немає ефективного лікування	Залежить від виду: хірургія, хіміо- та радіотерапія, імунотерапія	Противірусні препарати, симптоматичне лікування, вакцини
Природа захворювання	Порушення структури білків (пріонів), що викликає нейродегенерацію	Неконтрольований ріст клітин через мутації ДНК	Вірусна інфекція, що уражає дихальні шляхи

---

Учні об’єднуються в групи. Кожна група аналізує кейс за такими пунктами:

1. Що стало причиною захворювання?
2. Як пріони потрапили в організм?
3. Які симптоми спостерігалися?
4. Як можна було запобігти поширенню?

Кожна група презентує свій кейс (2-3 хвилини) і пропонує рішення: як уникнути подібних ситуацій у майбутньому (наприклад, контроль за продуктами харчування, етичні норми в дослідженнях).

Кейс 1: “Коров’ячий сказ” (BSE)

У 1980-х роках у Великобританії корів почали годувати м’ясо-кістковим борошном, виготовленим із заражених пріонами тварин. У 1990-х люди, які вживали заражене м’ясо, почали хворіти на варіант хвороби Крейтцфельдта-Якоба. Симптоми: втрата пам’яті, тремор, смерть протягом року.

Питання:

1. Що пішло не так?
2. Як уникнути цього в майбутньому?

Кейс 2: “Куру — хвороба сміху”

Контекст: У середині XX століття в племенах Папуа-Нової Гвінеї, зокрема серед народу Форе, поширилася дивна хвороба, яку назвали “куру” (що означає “тремтіння”). Люди втрачали координацію, починали неконтрольовано сміятися, а згодом помирали. Виявилося, що хвороба передавалася через ритуальний канібалізм — плем’я вживало мозок померлих родичів як частину поховального обряду. Пріони накопичувалися в нервовій тканині, викликаючи дегенерацію мозку. Симптоми: тремтіння, порушення ходи, спалахи сміху, смерть протягом 6-12 місяців.

Питання для аналізу:

1. Як культурні традиції сприяли поширенню пріонів?
2. Що можна зробити, щоб зупинити епідемію, не ображаючи традиції племені?
3. Чи могли б сучасні технології виявити проблему раніше?

Кейс 3: “Скрейпі у вівцях”

Контекст: Скрейпі – це пріонна хвороба, яка вражає овець і кіз, відома ще з XVIII століття. У 1980-х роках у фермерів Великобританії вівці почали проявляти дивну поведінку: вони терлися об паркани до ран (звідси назва “scrapie” — “шкребти”), втрачали координацію і гинули. Пізніше вчені припустили, що скрейпі могло стати джерелом “коров’ячого сказу”, коли заражені останки овець додавали до корму для корів. Симптоми: агресивне тертя об предмети, судоми, параліч.

Питання для аналізу:

1. Як пріони могли “перестрибнути” від овець до корів?
2. Чи достатньо сучасних правил утилізації тварин, щоб запобігти подібному?
3. Які економічні наслідки мала ця хвороба для фермерів?

Кейс 4: “Хронічна виснажувальна хвороба (CWD) оленів”

Контекст: У США та Канаді з 1960-х років серед диких оленів, лосів і вапіті поширюється пріонна хвороба, відома як CWD (“хронічна виснажувальна хвороба”). Тварини худнуть, стають апатичними, втрачають орієнтацію та гинуть. Хвороба передається через слину, фекалії або контакт із зараженим середовищем. Мисливці, які вживають м’ясо таких тварин, можуть бути в зоні ризику, хоча прямих доказів передачі людині поки немає. Симптоми: втрата ваги, дезорієнтація, надмірне слиновиділення.

Питання для аналізу:

1. Чому пріони так легко поширюються серед диких тварин?
2. Чи варто заборонити полювання в заражених районах?
3. Як перевірити, чи безпечне м’ясо для людини?

Кейс 5: “Спадкова пріонна хвороба”

Контекст: У деяких людей пріонні хвороби виникають не через їжу чи контакт, а через генетичні мутації. Наприклад, у родині в Італії в 1990-х роках кілька членів захворіли на фатальне сімейне безсоння (FFI) — рідкісну пріонну хворобу. Їхній організм сам продукував аномальні пріони через дефект у гені PRNP. Хворі не могли спати, страждали від галюцинацій і помирали протягом кількох років. Симптоми: безсоння, сплутаність свідомості, деменція, смерть.

Питання для аналізу:

1. Чи можна вважати це “хворобою пріонів”, якщо зараження не було?
2. Як генетичні тести могли б допомогти цій родині?
3. Чи етично попереджати людину про невиліковну хворобу, якщо вона ще не проявилася?

---

1. Уявіть, що ви працюєте в організації з контролю за безпекою харчових продуктів.
   У країні виявили випадок губчастої енцефалопатії великої рогатої худоби (коров’ячого сказу). Необхідно розробити рекомендації для населення щодо безпечного споживання м’ясних продуктів та запобігання поширенню захворювання.
   • Визначте, які частини туші зараженої тварини становлять найбільший ризик для людини.
   • Запропонуйте заходи контролю для м’ясопереробної промисловості.
   • Розробіть рекомендації для споживачів щодо вибору та приготування м’ясних продуктів.
   • Поясніть, чому звичайні методи термічної обробки недостатні для знешкодження пріонів.
2. Розділиться на дві групи:
   • Перша група отримує завдання розробити інформаційний буклет про пріонні захворювання, шляхи передачі та методи профілактики.
   • Друга група розробляє рекомендації для виробників сільськогосподарської продукції щодо запобігання віроїдним інфекціям рослин.
3. (додатково) У таблиці “Порівняльна характеристика пріонів, віроїдів і вірусів” розміри (другий рядок) наведені в усіх трьох стовпчиках у різних одиницях вимірювання. Переведіть їх у якісь одні одиниці, щоб можна було порівняти між собою. Які труднощі при цьому можуть виникнути?

---

1. Що найбільше вразило/злякало вас в уроці про пріони та віроїди?
2. Які паралелі можна провести між механізмами патогенезу пріонів і деякими нейродегенеративними захворюваннями людини (наприклад, хворобою Альцгеймера)?
3. Чи вважаєте ви пріони серйозною загрозою для людства? Чому?
4. Як би ви пояснили небезпеку пріонів людині, яка нічого про них не знає?

---

1. Дослідіть історію епідемії коров’ячого сказу у Великій Британії в 1990-х роках та її вплив на світову харчову промисловість.
2. Підготуйте доповідь про Стенлі Прузінера та його внесок у дослідження пріонів, а також про те, як наукова спільнота спочатку скептично ставилася до його революційної теорії.
3. *Розробіть плакат або інфографіку, яка пояснює, чому пріони так важко інактивувати традиційними методами стерилізації та які методи є ефективними.
4. Проведіть мініопитування серед свого оточення щодо обізнаності про пріонні захворювання та профілактику від них, проаналізуйте результати та розробіть інформаційну кампанію для підвищення обізнаності.