Методы исследования, применяемые в вирусологии: вирусоскопический, выделение и культивирование вирусов, биологический, серологический

История вирусологии. Этапы развития вирусологии

Вирусология – биологическая наука, которая изучает природу, морфологию, химический состав, взаимодействие с клеткой вирусов, которые являются неклеточными инфекционными агентами, воспроизводящимися только в живой клетке.

Вирусы (от лат. «яд») – ультрамикроорганизмы исключительно малых размеров, которые не имеют клеточного строения, имеют в своем составе только один тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и которые не могут репродуцироваться вне живой клетки. Размер вирусов измеряется в нанометрах (нм, 10^–9 м), в отличие от бактерий, размер которых измеряется в микрометрах (в 1 мкм содержится 1000 нм).

Вирусология как наука делится на общую и частную.

Общая вирусология изучает природу, происхождение, строение, химический состав, генетику вирусов, взаимодействие их с клеткой хозяина, противовирусный иммунитет и методы диагностики вирусных болезней.

Частная вирусология изучает свойства возбудителей вирусных инфекций растений, животных, бактерий, вопросы патогенеза (учение о развитии болезни и механизме протекания биологических процессов), лабораторной диагностики, специфической профилактики и терапии вирусных заболеваний.

Открытие вирусов связано с именем Д. И. Ивановского и датируется 1892 г.

История развития вирусологии делится на четыре периода.

Первый период (древнейший мир - 1892). Вирусология как наука не существовала, а все исследования носили эмпирический характер. Сначала английским врачом Э. Дженнером предложена живая вакцина против натуральной оспы прививая неопасный для человека вирус коровьей оспы, в качестве метода иммунизации людей против этого заболевания. В 1796г. Э. Дженнер впервые сделал прививку от оспы восьмилетнему мальчику. Э. Дженнер является основателем метода вакцинации.

Затем Л. Пастер занимается бешенством. Создав первую вакцину против вирусного заболевания, он, однако, не раскрыл сущности вирусов. Самая первая за пределами Парижа станция прививок против бешенства была создана в Одессе И.И. Мечниковым.

Преимущество вирусов перед бактериями в том, что первые изменяются быстрее, чем вторые.

Второй период (1892–1940 гг.).В 1892 г. был открыт вирус мозаичной болезни табака. Открытие вируса стало возможным благодаря разработке бактериальных фильтров, задерживающих все виды бактерий, но пропускающих из-за малых размеров вирусы. В 1884г. Шарль Шамберлан изобрел фильтр «свеча Шамберлана», поры которого меньше бактерий.

Первооткрывателем вирусов является русский ученый Дмитрий Иосифович Ивановский, который, пропуская экстракт листьев табака, зараженных вирусом мозаичной болезни, через бактериальные фильтры, обнаружил сохранение его инфекционности. Однако им был сделан вывод об инфекционности неизвестного токсина в исследуемом экстракте, а не мельчайших биологических объектов, проходящих через бактериальные фильтры. В 1896г. голландский ученый М. Бейеринк правильно интерпретировал природу вирусов и доказал их принципиальное отличие от бактерий. Также обнаружил возбудителя болезни табачной мозаики и назвал его «жидким носителем инфекции». В это время происходит формирование вирусологии как науки.

После открытия вирусов, вызывающих болезни растений (мозаичная болезнь табака) и животных (ящур), были открыты возбудители желтой лихорадки человека (У. Рид). В этот период учеными доказана способность вирусов инфицировать не только клетки растений и животных, но и самих бактерий - бактериофаг (Ф. Д’Эррель, 1915г.). Этот уровень развития вирусологии назван организменным.

Третий период (1940–1960 гг.). Широкое использование в вирусологии получают культуры клеток, что дало возможность культивировать вирусы, изучать их культуральные свойства, получать вакцины. Было доказано, что вирусы способны репродуцироваться только в живой клетке, вызывая при этом специфические изменения морфологии клеток (цитопатическое действие – ЦПД) или функциональное нарушение метаболизма клеток (цитопатический эффект – ЦПЭ). Этот уровень развития вирусологии назван клеточным.

Четвертый период (1970 г. – наши дни). Вирусы стали использовать для изучения фундаментальных проблем генетики, молекулярной биологии. Этот уровень развития вирусологии назван молекулярно-биологическим.

Методы исследования, применяемые в вирусологии: вирусоскопический, выделение и культивирование вирусов, биологический, серологический

Методы исследования, применяемые в вирусологии, аналогичны методам микробиологии.

1. Вирусоскопический метод. Этот метод исследования основан на использовании различных видов микроскопов: световой, люминесцентный (МИФ – метод иммунофлуоресценции, метод флуорохромирования), электронный (изучение морфологии вирусов).

Световая микроскопия позволяет выявлять крупные вирусы (вирусы оспы, эктимы овец), обнаруживать внутриклеточные включения, а также регистрировать цитопатическое действие вирусов на чувствительных тестобъектах.

Метод флуорохромирования люминесцентной микроскопии основан на свечении (люминесценции) вирусов после обработки их веществами – флуорохромами. Этот метод позволяет решать все те же задачи, что и световая микроскопия, однако за счет различного свечения двух типов нуклеиновых кислот вирусов (РНК, ДНК) дает возможность дифференцировать их по содержанию нуклеиновой кислоты.

Метод иммунофлуоресценции люминесцентной микроскопии основан на специфическом взаимодействии вирусного антигена с антителами, меченными флуорохромами. Этот метод позволяет идентифицировать вирусы.

Электронная микроскопия позволяет визуально наблюдать вирусные частицы за счет формирования изображения в электронном микроскопе потоком электронов. При этом становится возможным изучать морфологию вирионов, что позволяет дифференцировать вирусы по семействам (прямая электронная микроскопия).

2. Выделение и культивирование вирусов. Этот метод исследования основан на способности вирусов репродуцироваться (культивироваться) в живых клетках. В вирусологической практике нашли широкое применение три типа тест-объектов: РКЭ (развивающиеся куриные эмбрионы), культуры клеток и организм лабораторных животных. Использование этих тест-объектов позволяет обнаруживать присутствие вирусов в исследуемом материале, поддерживать его в активном состоянии, титровать вирусы, изучать их патогенные свойства, а также проводить постановку реакции нейтрализации и получать вакцины для профилактики вирусных инфекций.

3. Биологический метод. Этот метод исследования заключается в постановке биопробы на лабораторных животных с целью изучения патогенности вирусов. Данный метод исследования соответствует организменному уровню исследования.

4. Серологический метод (с участием жидкости – крови). В основе этого метода лежит постановка серологических реакций, т. е. реакций взаимодействия антигена с антителом in vitro. При этом возможно проводить идентификацию вируса, а также обнаруживать противовирусные антитела в сыворотке крови животных. Это основной метод диагностики вирусных инфекций, требующий минимум затрат и времени для проведения исследования.