Культуры клеток (тканей). Определение, классификация, получение.

Вопросы к итоговому контролю

«Общая вирусология и генетика МО»

Ответы взяты из учебников Коротяев, Бабичев – 2008 г. в. , методическое руководство КубГМУ.

1. Чем вирусы отличаются от всех остальных живых организмов?(Бабичев, стр. 298)

Вирусы – особое царство ультрамикроскопических размеров организмов, обладающих только одним типом нуклеиновых кислот, лишенных собственных систем синтеза белка и мобилизации энергии и являющихся поэтому абсолютными внутриклеточными паразитами (А. И. Коротяев).

Основные свойства вирусов, по которым они отличаются от всех остальных живых существ, следующие:

1. Ультрамикроскопические размеры.

2. Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа ­­­— или ДНК, или РНК. Все другие организмы содержат нуклеиновые кислоты обоих типов, а геном у них представлен только ДНК.

3. Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

4. Вирусы размножаются путем воспроизводства себя из собственной геномной нуклеиновой кислоты. Размножение всех прочих организмов включает стадии бинарного деления клеток.

5. У вирусов отсутствуют собственные системы мобилизации энергии.

6. У вирусов нет собственных белоксинтезирующих систем.

7. В связи с отсутствием собственных систем синтеза белка и мобилизации энергии вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Средой обитания вирусов являются бактерии, клетки растений, животных и человека.

Что такое вирион, капсид, нуклеокапсид, тип симметрии, суперкапсид?

(Бабичев, стр. 298)

Вирион – это сформированная вирусная частица. Вирион состоит из геномной нуклеиновой кислоты, окруженной одной или двумя оболочками.

Капсид(греч. capsa – ящик) – это оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота.

Нуклеокапсид– это форма организации вируса, при которой они состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, построенной из идентичных пептидных молекул.

Суперкапсид(«пеплос») – представляет собой обычную биологическую мембрану, состоящую из двух слоев липидов, имеющих клеточное происхождение, и заключенных в них гликозилированных суперкапсидных вирусных белков, которые выступают над наружной поверхностью вириона в виде своеобразных шипов.

Тип симметрии– это способ укладки капсомеров в капсиде вириона.

По строению вирусы можно разделить на четыре типа, которые различаются по характеру упаковки морфологических субъединиц:

1) вирусы со спиральной симметрией;

2) изометрические вирусы с кубической симметрией;

3) вирусы с бинарной симметрией, например фаги: у них головка имеет кубический тип симметрии, а хвостик – спиральный;

4) более сложно организованные вирусы, имеющие вторую оболочку.

3. Критерии классификации вирусов.(Методичка, стр. 43)

1. Нуклеиновая кислота: тип, число нитей, процентное содержа­ние, молекулярная масса, содержание гуанина и цитозина.

2. Морфология: тип симметрии или псевдосимметрия, число капсомеров для вирусов с кубической симметрией, наличие внешней липопротеидной оболочки, форма, размеры вирионов.

3. Биофизические свойства: константа седиментации, плавучая плотность.

4. Белки: количество структурных белков и их локализация, аминокислотный состав.

5. Липиды.

6. Размножение в тканевых культурах: особенности репликации.

7. Круг поражаемых хозяев: особенности патогенеза инфекционного процесса; онкогенные свойства.

8. Устойчивость к физическим и химическим факторам (гамма-лучи, термоинактивация при 37° С и 56° С , действие жирорастворителей и отдельных катионов).

9. Антигенные свойства.

4. Типы вирусных геномов. (Бабичев, стр. 309)

РНК-геномы

1. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, обладающая матричной актив­ностью (позитивная, или +РНК). Пикорнавирусы, флавивирусы, тогавирусы и др.

2. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная, или –РНК). Вирион имеет в своем составе фермент РНК-зависимую-РНК-полимеразу (транскриптазу). Она синтезирует на вирионной РНК матричную РНК, необходимую для трансляции вирусспецифических белков. Парамиксовирусы, рабдовирусы и др.

3. Одноцепочечная фрагментированная РНК, не обладающая матричной актив­ностью (негативная РНК); вирион имеет транскриптазу. Ортомиксовирусы (РНК вириона состоит из 8 фрагментов).

4. Двухцепочечная фрагментированная РНК; вирион имеет транскриптазу. Реовирусы (10 фрагментов).

5. Вирусы, геном которых представлен двумя идентичными нитями позитивной РНК (диплоидный геном). Вирионы имеют обратную транскриптазу. Ретровирусы.

6. Одноцепочечная кольцевая РНК. Такой геном имеет только один вирус — вирус дельта-гепатита. Это дефектный вирус, для размножения его необходим ви­рус-помощник (вирус гепатита В).

ДНК-геномы

1.Одноцепочечная линейная ДНК. Парвовирусы: «+» и «—» нити находятся в разных вирионах, но транскрибируется только «—» нить.

2. Одноцепочечная кольцевая ДНК. Фаги М13, φX174.

3. Двухцепочечная линейная ДНК. Вирусы герпеса и др.; ранняя мРНК синтези­руется в ядре клеточным ферментом.

4. Двухцепочечная кольцевая ДНК. Паповавирусы, вирус гепатита В и др.; ранняя мРНК синтезируется в ядре клеточным ферментом.

5. Двухцепочечная ДНК с ковалентно связанным терминальным гидрофобным белком. Аденовирусы; ранняя мРНК синтезируется клеточным ферментом в ядре.

6. Двухцепочечная ДНК, замкнутая на каждом конце ковалентной связью. Вирус оспы; размножение происходит в цитоплазме, ранняя мРНК синтезируется вирус­ным ферментом.

5. Методы культивирования вирусов.(Бабичев, стр. 306, Методичка, стр. 43)

Для культивирования и выделения вирусов используют следующие методы:

а) заражение лабораторных животных;

б) заражение куриных эмбрионов;

в) заражение культур тканей (клеток).

Таким образом, для выделения чистых культур вирусов в настоящее время используют чаще всего заражение куриных эмбрионов, первично-трипсинизированных и перевиваемых культур клеток.

Широкое распространение получил предложенный в 1952 г. Р. Дюльбекко метод бляшек (негативных колоний), позволяющий производить количественное определение вирусов. Для выделения вирусов монослой клеток после удаления питательной среды заражают вируссодержащим материалом и покрывают слоем агара, содержащего индикатор нейтральный красный. Чашки (флаконы) инкубируют при температуре 37 °C. Через 48 – 96 ч выявляются пятна-бляшки. Они имеют диаметр 1 – 3 мм и выглядят неокрашенными на розовом фоне. Пятна возникают за счет цитопатического действия вируса. Этот метод позволяет непосредственно обнаруживать рост вирусов.

6. Заражение лабораторных животных. Правила, способы.(Методичка, стр. 39)

Методы заражения животных разнообразны: внутрибрюшинный, внутривенный, внутримышечный, интраназальный, заражение в мозг и другие.  

Заражение в мозг (метод применяют при работе с нейротропными вирусами). Для заражения чаще используют белых мышей. Левой рукой плотно прижимают мышь к столу, большим и указательным пальцами оттягивают кожу головы назад. Туберкулиновым шприцем с предохранительной муфтой на игле прокалывают лобную кость несколько латеральнее средней линии и вводят 0,02-0,03 мл материала. Игла вводится на глубину 1,5-2 мм, при этом отчетливо ощущается "провал" в полость черепа.

При заражении новорожденных мышей (2-3-дневного возраста) их лучше брать руками в перчатках, чтобы после заражения мышата не имели постороннего запаха (пота, дезинфицирующих веществ, антибиотиков и т.д.), так как самка съедает мышат, имеющих посторонний запах. Материал вводят в количестве 0,01 мл. Вытекающую жидкость удаляют сухим стерильным ватным тампоном без дезинфицирующих ве­ществ. После заражения мышат помещают в отдельную банку (в свое гнездо), а через 20-30 мин подсаживают к ним самку.

Больных мышат самка также съедает. Поэтому надо уловить момент извлечения зараженных животных для завершения опыта. Первые два дня просматривают мышат 1-2 раза в день, а затем чаще. Через 3-4 дня здоровый мышонок в два раза больше зараженного.

7. Заражение куриных эмбрионов. Правила, способы.(Методичка, стр. 41)

Существует несколько методов заражения куриных эмбрионов: на хорионаллантоисную оболочку, в аллантоисную полость, амниотическую полость, в желточный мешок. Для заражения используют эмбрионы 5-11-дневного возраста. Перед заражением эмбрионы просматривают в темной комнате при помощи овоскопа для проверки их жизнеспособности (живые эмбрионы подвижны с хорошо развитыми сосудами) и определения воздушной камеры и места расположения эмбриона. Место на столе, где производят манипуляции, покрывают салфеткой, смоченной в растворе хлорамина.

Заражение на хорионаллантоисную оболочку. Яйцо устанавливают в штативе в вертикальном положении тупым концом вверх. Скорлупу над воздушной камерой обрабаты­вают спиртом, йодом, повторно спиртом, обжигают, прокалывают ножни­цами небольшое отверстие, через которое в полость воздушного мешка вводят одну браншу ножниц и срезают скорлупу над ним. Затем анатомическим пинцетом захватывают в складку и осторожно снимают внутренний листок подскорлуповой оболочки. Под ней находится хорионаллантоисная оболочка, на которую пастеровской пипеткой наносят исследуемый материал в количестве 0,2-0,5 мл. Отверстие скорлупы закрывают стерильным стеклянным колпачком, который закрепляют на яйце расплавленным парафином. Зараженное яйцо помещают в термостат при 37° на 48 часов.

3аражение в аллантоисную полость. После подготовительной работы скорлупу прокалывают над воздушной камерой и через небольшое отверстие вводят иглой шприца или пастеровской пипеткой на глубину 1-1,5 см материал в объеме 0,1-0,2 мл. Отверстие заливают парафи­ном.

Заражение в амниотическую полость. После удаления скорлупы над воздушной камерой бранши пинцета вводят в аллантоисную полость в направлении эмбриона на глубину 2-2,5 см, захватывают амниотическую оболочку, выводят ее из глубины, прокалывают иглой шприца и в амниотическую полость вводят материал в количестве 0,1 мл. Отверстие в скорлупе закрывают колпачком и парафинируют.

Заражение в желточный мешок (этим методом чаще пользуются для выделения риккетсий). Просмотреть 5-8-дневный эмбрион с помощью овоскопа, отметить границу воздушной камеры и место расположения эмбриона. Исследуемый материал вводят эмбрионам длинной иглой (4-5 см) через небольшое отверстие в скорлупе над воздушной камерой на глубину 2-3 см. При этом надо не повредить зародыш. Во время манипуляции он должен находиться ниже желточного мешка.

Ввести эмбриону на хорионаллантоисную оболочку вирус осповакцины или в аллантоисную полость вирус гриппа.

Культуры клеток (тканей). Определение, классификация, получение.

(Методичка, стр. 39)

Культуры ткани - это клетки ткани выращенные вне организма на специальной питательной среде.

Клетки ткани в искусственных условиях сохраняют присущий им обмен и восприимчивость к определенным вирусам.

Для культивирования вирусов особенно пригодны клетки с быстрым ростом. По этой причине широко применяют эмбриональные ткани (фибробласты куриных эмбрионов, клетки человека и др., а также культуры тканей опухолей (клетки Неla, Нер-2 и др.).

Характеристика культур тканей.

I. Однослойные культуры клеток

1. Первично-трипсинизированная культура ткани – взвесь клеток, полученная путём обработки тканей протеолитическими ферментами (трипсин, папаин и др.). Трипсинизацией достигается разделение кле­ток за счет переваривания межклеточного вещества. Такие клетки, помещенные в питательную среду, растут в виде монослоя и дают однослойную культуру ткани. Первично-трипсинизированная культура ткани
выдерживает несколько пересевов, а затем погибает.

2. Перевиваемые клетки - культура клеток, сохраняющая способность к размножению вне организма неопределенно длительное время.

II. Суспензии клеток.

Культивирование клеток может производиться в специальных флаконах (колбы-матрацы, флаконы Карреля) и в пробирках. Культура клеток для роста должна иметь какую-либо опору, например, стенку пробирки.

В выросшую культуру ткани, которая покрывает стенку сосуда в виде однослойного клеточного пласта, засевают материал, содержащий вирус. Работу производят в стерильных условиях. Для подавления роста микрофлоры вируссодержащий материал предварительно обрабатывают антибиотиками, чаще пенициллином и стрептомицином.

Питательной средой для культуры ткани могут быть различные растворы, состав которых приближается к составу жидкости организма (синтетическая среда 199, солевой раствор Хенкса с сывороткой, гидролизат лактальбумина с сывороткой и другие).