Kỹ thuật Nuôi cấy Vi rút và Nuôi cấy Tế bào

Nuôi cấy vi rút là quá trình nhân lên vi rút trong các tế bào chủ sống để phát hiện sự hiện diện của chúng và thu hồi vi rút để nghiên cứu thêm. Vì vi rút chỉ nhân lên bên trong tế bào, các hệ thống nuôi cấy — trước đây là trứng có phôi và động vật, hiện nay chủ yếu là nuôi cấy tế bào (mô) — cung cấp cơ chất để vi rút có thể phát triển, bộc lộ bản thân thông qua những thay đổi tế bào đặc trưng và được phân lập.

Definition

Nuôi cấy vi rút là việc nuôi dưỡng một loại vi rút trong các tế bào sống nhạy cảm để cho phép nó nhân lên, phát hiện (thường thông qua hiệu ứng gây bệnh tế bào hoặc nhuộm đặc hiệu), và phân lập để nhận dạng và mô tả đặc tính thêm.

Scope

Chủ đề này bao gồm các nguyên tắc nuôi cấy vi rút trong nuôi cấy tế bào, nhận biết sự nhân lên của vi rút thông qua hiệu ứng gây bệnh tế bào và các chỉ số liên quan, các định dạng tăng tốc như nuôi cấy lọ vỏ (shell vial culture), và vai trò tiếp tục của nuôi cấy bên cạnh các phương pháp phân tử. Chủ đề này coi nuôi cấy là một vấn đề phương pháp luận và không cung cấp các quy trình phòng thí nghiệm hoặc hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Hệ thống tế bào nào hỗ trợ sự nhân lên của một loại vi rút nhất định?
• Làm thế nào để nhận biết sự phát triển của vi rút và phân biệt nó với sự thay đổi tế bào không đặc hiệu?
• Khi nào việc thu hồi vi rút lây nhiễm mang lại giá trị vượt trội so với việc phát hiện bộ gen hoặc kháng nguyên của nó?
• Làm thế nào để tăng tốc độ nuôi cấy trong khi vẫn giữ được những ưu điểm của việc thu hồi vi rút sống?

Key concepts

• Hiệu ứng gây bệnh tế bào
• Lớp tế bào (mô) đơn lớp
• Tế bào cho phép và nhạy cảm
• Sự hình thành mảng tan
• Xét nghiệm lọ vỏ
• Hấp phụ hồng cầu
• Phân lập và cấy truyền vi rút

Mechanisms

Một mẫu bệnh phẩm lâm sàng được cấy vào một lớp tế bào nuôi cấy đơn lớp được chọn vì tính nhạy cảm với loại vi rút nghi ngờ. Khi vi rút nhân lên, nó làm thay đổi các tế bào chủ, tạo ra hiệu ứng gây bệnh tế bào — làm tròn, ly giải, hình thành hợp bào (syncytium), hoặc thể vùi (inclusion bodies) — mà kiểu hình của nó cung cấp manh mối về danh tính của vi rút, sau đó được xác nhận bằng phương pháp nhuộm hoặc phương pháp phân tử. Một số vi rút được phát hiện gián tiếp, ví dụ bằng cách hấp phụ hồng cầu (hemadsorption) lên các lớp đơn bị nhiễm. Kỹ thuật lọ vỏ ly tâm mẫu bệnh phẩm lên tế bào và sử dụng phát hiện kháng nguyên sớm để rút ngắn thời gian cho kết quả. Thu hồi vi rút lây nhiễm bằng cách cấy truyền cho phép thực hiện các nghiên cứu kiểu hình như mô tả đặc tính kháng nguyên và tính nhạy cảm với thuốc kháng vi rút mà việc phát hiện bộ gen đơn thuần không thể cung cấp.

Clinical relevance

Nuôi cấy trong lịch sử là nền tảng của chẩn đoán vi rút và vẫn là một phương pháp tham chiếu để thu hồi vi rút lây nhiễm, hỗ trợ mô tả đặc tính kiểu hình và xác nhận các tác nhân mới hoặc bất ngờ. Mục này giải thích những gì nuôi cấy chứng minh và những đánh đổi của nó về tốc độ và độ nhạy; nó mô tả về phương pháp luận và không phải là hướng dẫn cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Nuôi cấy tế bào đã làm thay đổi ngành vi rút học sau khi Enders, Weller và Robbins vào năm 1949 đã chứng minh rằng vi rút bại liệt có thể được nuôi cấy trong các mô người không phải thần kinh, công trình này đã được công nhận bằng giải Nobel và là nền tảng của chẩn đoán và vắc-xin vi rút học hiện đại. Việc phân lập dựa trên nuôi cấy sau đó đã cho phép khám phá nhiều loại vi rút ở người, bao gồm cả các loại coronavirus ở người ban đầu, trước khi các phương pháp phân tử trở nên chiếm ưu thế.

Key figures

• John Enders
• Thomas Weller
• Frederick Robbins

Seminal works

• enders-1949
• leland-ginocchio-2007

Frequently asked questions

Hiệu ứng gây bệnh tế bào là gì?

Hiệu ứng gây bệnh tế bào là tổn thương có thể nhìn thấy mà một loại vi rút nhân lên gây ra cho các tế bào nuôi cấy — chẳng hạn như làm tròn, bong tróc, hợp nhất thành hợp bào, hoặc thể vùi. Kiểu hình của nó có thể gợi ý loại vi rút nào đang hiện diện và sau đó được xác nhận bằng phương pháp nhuộm đặc hiệu hoặc xét nghiệm phân tử.

Nếu các xét nghiệm phân tử nhanh hơn, tại sao nuôi cấy vi rút vẫn được thực hiện?

Nuôi cấy thu hồi vi rút lây nhiễm, cần thiết cho các nghiên cứu kiểu hình như mô tả đặc tính kháng nguyên, xét nghiệm tính nhạy cảm với thuốc kháng vi rút và điều tra các tác nhân mới — những khả năng mà việc phát hiện bộ gen hoặc kháng nguyên đơn thuần không thể cung cấp.