УДК: 57.082.4:578.7
Год издания: 2013
Технология культивирования особо опасных вирусов для сохранения коллекции
Красько А.Г., Рустамова Л.М., Семенов С.Ф., Богданова Н.Л.
Рубрики: 76.03.41, 76.03.43
Республиканский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологии
Тема НИР: «Разработать и внедрить современные технологии, направленные на создание и сохранение коллекции микроорганизмов, патогенных для человека и животных».
Сроки выполнения НИР: январь 2011 г. — декабрь 2013 г.
Научный руководитель: канд. мед. наук, доц. А.Г. Красько.
Источник финансирования: госбюджет.
В связи с нарастающим антропогенным воздействием на природу, представляется необходимым не только изучение биоразнообразия микроорганизмов на всех уровнях - видовом, популяционном, клеточном и т. д., но и разработка методов его сохранения.
Эволюционные процессы, происходящие в микробных популяциях, приводят к ухудшению экологической ситуации. Это объясняется следующими факторами:
• особенностями природных условий нашей страны (наличие лесов, озер, болот), что приводит к распространению природно-очаговых заболеваний (клещевой энцефалит, ЛХМ, ГЛПС, болезнь Лайма, бешенство и т. д.);
• прохождение через территорию страны путей миграции различных видов птиц создает условия для появления экзотических для страны возбудителей заболеваний: вируса Западного Нила и т. д.;
• географическое положение страны - центр Европы, на перекрестке миграционных потоков населения, а также изменения в социальном поведении людей создает условия для расширения списка возбудителей инфекционных заболеваний человека.
В практическом плане для контроля над ситуацией важная роль принадлежит работам по сбору и сохранению патогенных микроорганизмов и созданию коллекции национального уровня, которая располагает культурами патогенных микроорганизмов, циркулирующих в природе. Методология коллекционирования патогенных микроорганизмов во многом определяет результаты последующих этапов решения научных и практических вопросов в инфектологии. В теории и практике коллекционирования патогенных микроорганизмов очень важно определить методы выделения и поддержания микроорганизмов для сохранения их природного разнообразия.
В технологии культивирования особо опасных вирусов нами определены следующие моменты. Исходным материалом для восстановления вирусов 1-2 групп патогенности явились либо 10% суспензия инфицированной ткани мозга белых мышей в растворе Хенкса, осветленная центрифугированием при 3000 об/мин в течение 20 мин, либо культуральная вируссодержащая жидкость. Это должен быть генетически однородный материал с точной историей пассажей. Для культивирования вирусов использовали перевиваемые клеточные линии: почки африканской зеленой мартышки - Vero, Vero Е6; почки эмбриона свиньи - СПЭВ, выращенные в пластиковых матрацах (Sigma, USA). В качестве поддерживающей применяли среду MEM (Sigma, USA), содержащую 10 мМ HEPES; 0,075% NaHCО3; 2% эмбриональной телячьей сыворотки, прогретой при 56°С в течение 30 мин и 100 мкг/мл гентамицина-сульфата. Учитывая основные закономерности репродукции вирусов в клеточных линиях, для восстановления и накопления вирусного материала подбирали наиболее подходящую линию клеток и низкую множественность инфицирования вирусами, порядка 0,1-0,01 БОЕ/кл. Исследования выполнены с арена- и филовирусами: Ласса (штамм Josiah), ЛХМ (штамм W54), Марбург (штамм Воедж), Эбола (штамм Заир), резистентным штаммом вируса Ласса; альфа- и флавивирусами: клещевого энцефалита (КЭ) (штамм 2140), Западного Нила (ЗН) (штамм 48-ЗН (Тремля)), денге I и III типа, венесуэльского энцефаломиелита лошадей (ВЭЛ) (штамм 230), в серии экспериментов in vitro в которых происходит эффективное размножение и накопление вирусного материала. Зараженные вирусами клеточные линии инкубировали при 37°С. Максимальные величины титров вирусов выявлены на 3-4-е сут экспозиции для вирусов Ласса и ЛХМ и 5-7-е сут экспозиции для вирусов Марбург и Эбола. Нами определена инфекционная активность вирусного материала по способности формировать негативные колонии (бляшки) под агарозным покрытием (S-признак). При размножении вирусов Ласса и ЛХМ негативные колонии достигали в размере 1-1,5 мм и появлялись на 5-6-е сут. Вирусы Эбола и Марбург при размножении в культурах клеток Vero Е6 формировали бляшки от 0,7-1 мм, которые появлялись на 6-7-е сут. Подтверждение подлинности восстановленных после хранения штаммов вирусов оценивали с помощью реакции непрямой иммунофлуоресценции с контрольными иммунными сыворотками пациентов, содержащими антитела к восстановленным вирусам, любезно предоставленные доктором McCormik. По литературным данным, большинство альфавирусов в течение 2-х сут дают выраженное ЦПД. При заражении флавивирусами ЦПД обычно развивается медленнее, начиная с третьего или четвертого дня после заражения клеточных культур. В наших исследованиях при инфицировании 24-часовой культур клеток СПЭВ и Vero Е6 наблюдали выраженный цитопатический эффект только вируса ВЭЛ.
При инфицировании клеток СПЭВ и Vero Е6 вирусами КЭ, ЗН, денге III типа цитопатических проявлений в культуре клеток не наблюдали, однако, наличие репродуцирующегося вируса КЭ и ЗН в культуре клеток подтверждали с помощью реакции непрямой иммунофлуоресценции или выявлением РНК при постановке ПЦР со специфическими праймерами.
В культуральной жидкости определяли инфекционную активность вирусов методом бляшек под агарозным покрытием на монослое клеток Vero Е6. При получении исходного вирусного материала для коллекции проводили 2-3 пассажа вирусов в пермиссивных клеточных линиях. При этом инфекционная активность достигала 5-7 lg БОЕ/мл, что является достаточным для последующей лиофилизации и длительного хранения. Наиболее оптимальными режимами хранения вируссодержащего материала признано хранение при низких температурах (-20°С, -70°С), а жидком азоте, лиофильно высушенными. Способы хранения подбирали индивидуально с учетом особенностей вирусного материала.
Полученные результаты с полной уверенностью показывают, что сформированная устойчивая оптимальная схема функционирования коллекции должна включать в себя все необходимые элементы, гарантирующие поддержание в жизнеспособном состоянии культуры патогенных микроорганизмов.
Все коллекционные работы по освежению культур микроорганизмов проводились поэтапно в изолированных боксах, исключающих внесение посторонних возбудителей. Разработанный алгоритм коллекционирования особо опасных вирусов направлен на сохранение исходных биологических свойств у поддерживаемых в лабораторных условиях конкретных культур.
Область применения: коллекционирование особо опасных вирусов.
Рекомендации по использованию: технология культивирования особо опасных вирусов.
Предложения по сотрудничеству: совместные исследования по указанной тематике.