Вирусная культура и методы клеточных культур

Вирусная культура — это размножение вируса в живых клетках хозяина, позволяющее обнаружить его присутствие и выделить вирус для дальнейшего изучения. Поскольку вирусы реплицируются только внутри клеток, культуральные системы — исторически это эмбрионированные яйца и животные, а в настоящее время преимущественно клеточные (тканевые) культуры — обеспечивают субстрат, в котором вирус может расти, проявлять себя через характерные клеточные изменения и быть изолированным.

Definition

Вирусная культура — это культивирование вируса в чувствительных живых клетках для обеспечения его репликации, обнаружения (обычно с помощью цитопатического эффекта или специфического окрашивания) и изоляции для идентификации и дальнейшей характеристики.

Scope

Эта тема охватывает принципы выращивания вирусов в клеточной культуре, распознавание вирусной репликации по цитопатическому эффекту и связанным с ним показателям, ускоренные форматы, такие как культура в пробирках с покровными стеклами (shell vial culture), а также сохраняющуюся роль культуры наряду с молекулярными методами. Она рассматривает культуру как методологическую тему и не содержит лабораторных протоколов или клинических рекомендаций.

Core questions

• Какие клеточные системы поддерживают репликацию данного вируса?
• Как распознается вирусный рост и как его отличить от неспецифических клеточных изменений?
• Когда выделение инфекционного вируса имеет дополнительную ценность по сравнению с обнаружением его генома или антигенов?
• Как можно ускорить культивирование, сохраняя при этом преимущества выделения живого вируса?

Key concepts

• Цитопатический эффект
• Монослой клеточной (тканевой) культуры
• Пермиссивные и чувствительные клетки
• Образование бляшек
• Анализ в пробирках с покровными стеклами (shell vial assay)
• Гемадсорбция
• Изоляция и пассаж вируса

Mechanisms

Клинический образец инокулируют на монослой культивируемых клеток, выбранных по их восприимчивости к предполагаемому вирусу. По мере репликации вирус изменяет клетки хозяина, вызывая цитопатический эффект — округление, лизис, образование синцития или включений, — характер которого дает ключ к вирусной идентификации, которая затем подтверждается окрашиванием или молекулярными методами. Некоторые вирусы обнаруживаются косвенно, например, путем гемадсорбции эритроцитов на инфицированных монослоях. Метод пробирок с покровными стеклами (shell vial technique) центрифугирует образец на клетки и использует раннее обнаружение антигенов для сокращения времени получения результата. Выделение инфекционного вируса путем пассажа позволяет проводить фенотипические исследования, такие как антигенная характеристика и чувствительность к противовирусным препаратам, которые невозможно получить только с помощью обнаружения генома.

Clinical relevance

Культура исторически лежала в основе вирусной диагностики и остается референсным методом для выделения инфекционного вируса, поддержки фенотипической характеристики и подтверждения новых или неожиданных агентов. Эта статья объясняет, что демонстрирует культура, и ее компромиссы в скорости и чувствительности; она носит описательный характер методологии и не является руководством по диагностическим или лечебным решениям.

History

Клеточная культура преобразила вирусологию после того, как Эндерс, Уэллер и Роббинс в 1949 году показали, что полиовирус может быть выращен в невральных культурах тканей человека. Эта работа была отмечена Нобелевской премией и стала основой современной диагностической и вакцинной вирусологии. Изоляция на основе культуры позднее позволила открыть многие человеческие вирусы, включая ранние человеческие коронавирусы, до того как молекулярные методы стали доминирующими.

Key figures

• John Enders
• Thomas Weller
• Frederick Robbins

Seminal works

• enders-1949
• leland-ginocchio-2007

Frequently asked questions

Что такое цитопатический эффект?

Цитопатический эффект — это видимое повреждение, которое реплицирующийся вирус вызывает в культивируемых клетках, например, округление, отслоение, слияние в синцитии или образование включений. Его характер может указывать на присутствие определенного вируса и затем подтверждается специфическим окрашиванием или молекулярным тестированием.

Если молекулярные тесты быстрее, почему вирусную культуру все еще проводят?

Культура позволяет выделить инфекционный вирус, что необходимо для фенотипических исследований, таких как антигенная характеристика, тестирование чувствительности к противовирусным препаратам и исследование новых агентов — возможности, которые не могут быть предоставлены только обнаружением генома или антигенов.