Культивирование вирусов. Достоинства и недостатки кул-ия вирусов

Культивирование вирусов человека и живот­ных проводят с целью лабораторной диагнос­тики вирусных инфекций, для изучения пато­генеза и иммунитета при вирусных инфекци­ях, а также для получения диагностических и вакцинных препаратов. Вирусы культивируют на трех биологических моделях: в организ­ме лабораторных животных, в развивающихся эмбрионах птиц и культурах клеток.

Вирусы определяют с помощью индикации и идентификации. Индикация вирусов, т.е. обнаружение факта их репродук­ции, основана на выявлении различных био­логических свойств вирусов и особенностей их взаимодействия с чувствительными клетками. Идентификация (определение вида, типа) вирусов осуществляется, в основном, с помощью иммуно­логических реакций, основанных на взаимодейс­твии антигенов вирусов и соответствующих им антител.

Лабораторные животные Использование животных для культивирова­ния вирусов в диагностических целях весьма ограничено из-за видовой невосприимчи­вости животных ко многим вирусам челове­ка, контаминации животных посторонними микробами, а также по экономическим и этическим соображениям.

О репродукции вирусов в организме живот­ных судят по развитию у них видимых клини­ческих проявлений заболевания, патоморфологическим изменениям органов и тканей, а также на основании реакции гемагглютинации (РГА) с суспензией из органов, содержащих вирусы. РГА основана на способности мно­гих вирусов вызывать склеивание (агглютина­цию) эритроцитов человека, птиц и млекопи­тающих в результате взаимодействия вирус­ных белков (гемагглютининов) с рецепторами эритроцитов.

Куриные эмбрионы (5—12-дневные) зара­жают путем введения исследуемого материала в различные полости и ткани зародыша. Таким образом можно культивировать виру­сы гриппа, герпеса, натуральной оспы. Достоинствами модели являются: возмож­ность накопления вирусов в больших коли­чествах; отсутствие скрытых вирусных ин­фекций; доступность для любой лаборатории. О репродукции вирусов в куриных эмбрионах свидетельствуют: специфические поражения оболочек и тела эмбриона (оспины, крово­излияния); гибель эмбриона; положительная РГА с вируссодержащей жидкостью, получен­ной из полостей зараженного зародыша. Однако многие вирусы не размножаются в эмбрионах птиц.

Культуру клеток (тканей) наиболее часто применяют для культивирования вирусов. Клетки, полученные из различных органов и тканей человека, животных, птиц и дру­гих биологических объектов, размножают вне организма на искусственных питательных средах в специальной лабораторной посуде. Большое распространение получили культу­ры клеток из эмбриональных и опухолевых (злокачественно перерожденных) тканей, обладающих, по сравнению с нормальными клетками взрослого организма, более актив­ной способностью к росту и размножению.

При выращивании культур клеток необхо­димо выполнение ряда условий:

1) соблюдение правил асептики; 2) исполь­зование лабораторной посуды из нейтрально­го стекла (пробирки, флаконы, матрасы); 3) использование сложных по составу питательных сред (среда 199, Игла), содержащих минеральные соли, аминокислоты, витамины, глюкозу, сыворот­ку крови животных или человека, буферные растворы для поддержания стабильного рН; 4) добавление антибиотиков к питательной среде для подавления роста посторонних микробов; 5) соблюдение оптимальной температу­ры (36—38,5 °С) роста клеток.

Культуры клеток в процессе их культиви­рования способны проходить десятки гене­раций. По числу жизнеспособных генераций культуры клеток подразделяют на: 1) пер­вичные, или первично-трипсинизированные; 2) перевиваемые, или стабильные; 3) полупе­ревиваемые.

Первичные культуры способны размно­жаться только в первых генерациях, т. е. вы­держивают не более 5—10 пассажей после выделения из тканей.

Перевиваемые, или стабильные, культуры клеток способны размножаться в лаборатор­ных условиях неопределенно длительный срок (десятки лет), т. е. выдерживают мно­гочисленные пассажи. Их получают преиму­щественно из опухолевых или эмбриональ­ных тканей, обладающих большой потенцией роста.

Полуперевиваемые культуры клеток имеют ограниченную продолжительность жизни и выдерживают 40—50 пассажей. Их обычно по­лучают из диплоидных клеток эмбриона че­ловека. В процессе пассажей эти культуры сохраняют диплоидный набор хромосом, ха­рактерный для соматических клеток исходной ткани, и не претерпевают злокачественной трансформации. Поэтому полуперевиваемые культуры клеток могут быть использованы как в диагностике, так и в производстве вакцин.

О репродукции вирусов в культуре клеток, зараженных вируссодержащим материалом, можно судить на основании следующих фе­номенов:.

ЦПД — патологические изменения морфо­логии клеток, вплоть до их гибели, возника­ющие в результате репродукции вирусов, и наблюдаемые под микроскопом (рис. 3.11). В зависимости от особенностей репродуци­рующихся вирусов ЦПД может отличаться.

По внутриклеточным включениям, которые образуются в ядре или цитоп­лазме зараженных клеток. Часто включения представляют собой скопления вирусных частиц или отдельных компонентов вирусов, иногда могут содержать клеточный материал. Выявляют включения с помощью светового или люминесцентного микроско­па после окрашивания зараженных клеток соответственно анилиновыми красителями или флюорохромами. Включения могут отли­чаться по величине (от 0,2 до 25 мкм), форме (округлые или неправильные) и численности (одиночные и множественные).

«Бляшки», или «негативные колонии», — пред­ставляют собой ограниченные участки разру­шенных вирусами клеток в сплошном монослое культур клеток. Они видны невооруженным гла­зом в виде светлых пятен на фоне окрашенного монослоя живых клеток. Добавление агара в питательную среду ограничивает распро­странение вирусов по всему монослою после выхода их из разрушенной клетки и обеспечи­вает взаимодействие вирусов только с соседни­ми клетками.

В основе реакции гемадсорбции лежитспо­собность культур клеток, инфицированных вирусами, адсорбировать на своей поверхности эритроциты. Целый ряд вирусов (гриппа, па­рагриппа и др.) обладают гемадсорбирующими свойствами, что позволяет использовать реак­цию гемадсорбции для индикации этих виру­сов даже при отсутствии выраженного ЦПД в культуре клеток.

«цвет­ной» реакции. Она регистрируется по измене­нию цвета индикатора, находящегося в пита­тельной среде для культур клеток. Если вирусы не размножаются в культуре клеток, то живые клетки в процессе своего метаболизма выде­ляют кислые продукты, изменяющие рН сре­ды и, соответственно, цвета индикатора. При репродукции вирусов нормальный метаболизм клеток нарушается (клетки гибнут), и среда со­храняет первоначальный цвет индикатора.