Ріновіруси патогенні для людини. Етіологія та культуральні властивості

Міністерство освіти та науки, молоді та спорту України

Національний технічний  університет України «КПІ»

 

Факультет біотехнології  та біотехніки

Кафедра промислової  біотехнології

 

Курсова робота

з курсу «Загальна  мікробіологія та вірусологія»

на тему «Ріновіруси патогенні для людини. Етіологія та культуральні властивості»

 

 

 

 

 

Керівник:        Виконала:

канд. с.-г. н. Дехтяренко Н.В.              студентка 2-го курсу,

ФБТ

Допущений до захисту:      групи БТ-01

«__»____________2012 р     Прищепа Ю.С.

Захищено з  оцінкою:      Залікова книжка:

_________________       № БТ-0120

 

 

 

КИЇВ – 2012

ЗМІСТ

Ст.

ВСТУП                                                                                                                  3

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ                                                                                        4

1. Історія вивчення ріновірусів                                                                  4
2. Таксономія та номенклатура                                                                  10

2.1. Питання класифікації                                                                       10

2.2. Ознаки роду Rhinovirus                                                                    11

3. Морфологія                                                                                              13

3.1 Геном ріновірусів                                                                              13

3.2 Реплікація ріновірусів                                                                       15

4. Патогенез ріновірусів                                                                              17

4.1. Шляхи проникнення  ріновірусів в організм людини                   17

4.2 Інфекції та імунна відповідь                                                             17

4.3. Основні способи передачі  ріновірусів                                          19

5. Діагностика та лікування                                                                        21

5.1. Специфічна діагностика                                                                  21

5.2. Лікування                                                                                          22

6. Культивування ріновірусів                                                                     23

6.1. Вибір клітин                                                                                      23

6.2. Умови культивування                                                                      23

6.3. Збір вірусів                                                                                        24

6.4. Отримання вірусу в  суспензійній культурі клітин HeLa              25

ВИСНОВКИ                                                                                                       26

ЛІТЕРАТУРА                                                                                                     27

 

 

 

 

ВСТУП

 

 

Ріновіруси – чисельна група вірусів, яка на сьогоднішній день викликає близько 50% усіх застудних інфекцій.

Ми зазвичай ставимося  до застуд як до чогось неістотного, але  вони можуть вражати людей будь-якого  віку та викликати приступи астми у всіх вікових групах. Проведені нещодавно дослідження вказують на те, що ріновірусні інфекції у дітей раннього віку здатні перепрограмовувати їхню імунну систему таким чином, що до підліткового періоду в них розвивається астма [1].

Тому для повноти розкриття  теми розглянемо зіставлення симптомів  ріновірусних інфекцій та їхніх генетичних особливостей.

Основною задачею курсової роботи є розгляд етіології ріновірусів  та їх культуральних властивостей, що дають змогу краще пізнати  їхню природу, причини, способи зараження, заходи лікування та діагностики.

Розробка ефективної вакцини та антивірусної профілактики ріновірусних захворювань ускладнена їхнім значним різноманіттям. Тому їхнє вивчення ще більше заохочує вчених до розкриття всіх таємниць цього «підступного вірусу».

Розгляд ріновірусів, а зокрема  їхніх серотипів, не втрачає своєї  актуальності на сьогоднішній день. Тому доцільність розгляду та розкриття  даної теми, я вважаю, є цілком виправданою, внаслідок масового та сезонного характеру виникнення ріновірусних захворювань.

Але також окрім практичної користі, масив знань, які зараз існують про ріновіруси, дасть нам змогу розширити свої поки що мізерні знання про світ вірусів загалом.

 

 

 

 

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

 

1. ІСТОРІЯ ВИВЧЕННЯ РІНОВІРУСІВ

 

 

До недавнього часу лікарі та вірусологи не знали достатньо  про ріновіруси. Головні труднощі полягали в тому, що застуда може бути викликана близько 200 різними  вірусами. Це можуть бути, наприклад, вірус парагрипу, коронавірус, аденовірус. Тим не менше, більшість застуд, можливо, до половини з них, викликають члени роду ріновірусів (від грецького слова rhino, "ніс").

Вірусні інфекції, як відомо, важко вилікувати. Кращий спосіб боротьби з ними – зупинити їх перед початком їхньої дії. Для цієї мети як правило улюбленою зброєю є вакцина. Але малоймовірно, що вакцина коли-небудь буде розроблена проти застуди: вона повинна буде стимулювати імунну систему для вироблення антитіл не лише проти одного конкретного вірусу застуди, але проти всіх відомих, яких налічується велика кількість. Для того, щоб створити різні види «зброї» для боротьби з цією всюдисущою хворобою молекулярні біологи повинні зрозуміти тонку структуру цих вірусів. Зокрема перші штами вірусів були виділені в 1960 р. Тіреллом [2].

Ріновіруси складаються  з крихітних генів упакованих в оболонку з білків. Десять років тому наші знання про те, на що вони були схожі багато в чому обмежені тим, що можна побачити через електронний мікроскоп: ріновіруси мали деяку схожість із футбольним м’ячем, їх оболонки складалися з регулярних субодиниць, розташованих відповідно до ікосаедричної симетрії. Але ніхто не міг уявити собі, як ці заплутані білки в оболонках були організовані, як вони скручені та складені, як взаємодіють один з одним. Іншими словами, ніхто не мав ні найменшого уявлення про те, як виглядає поверхня ріновірусів. Саме це молекулярний біолог Майкл Россманн з Університету Перд’ю вирішив з'ясувати в 1981 році. За чотири роки він зібрав структуру одного конкретного ріновірусу, № 14. Потім він зробив те, що вважалося неможливим: він створив точну тривимірну модель вірусу. Для моделювання такого невловимого вірусу, Россманн скористався схильністю вірусів до формування кристалів.

Учні середньої школи  виготовляють кристали шляхом насичення  води з сіллю або цукром, а потім  дають воді можливість випаруватися. Россманн зробив практично те ж саме, щоб зробити сотні ріновірусних кристалів. Кожен крихітний кристал був інертним, стабільним і застиглим в часі. Віруси вибудовувалися поруч один з одним, а також були вкладені один на інший, створюючи геометричній масив. Мільйони вірусів в кожному кристалі були практично ідентичними, всі орієнтовані точно в одному напрямку. Тому інформація, зібрана з усього кристалу могла бути використана для позначення форми одного вірусу [2, 3].

Для виготовлення атомної  карти вірусів, Россманн використав один з трьох потужних рентгенівських інструментів в Північній Америці (Comell High Energy Synchrotron Source). Він і його колеги бомбардували сотні кристалів дуже яскравим тонким пучком рентгенівських променів. Коли рентгенівські промені зустрічалися з атомами в кристалі вірусу, вони відображалися на аркуші плівки, утворюючи складний візерунок з мільйонів пікселів, що містили записи про структуру вірусу.

Комп'ютер потім розшифрував  закономірності та перевів їх у зображення, які вже були зрозумілими для  людського ока. Ці зображення представляли шматочки вірусу, кожен з яких містив закручені форми, що представляли собою  перетин вірусних білків. Щоб отримати тривимірне зображення того, як ці фігури склалися разом, Россманн перетворив комп'ютерне зображення у великі прозорі плівки. Коли він склав їх, так само, як складають скибочками розрізаний помідор  для відновлення його форми, то їхнє поєднання разом зобразило структуру  крихітного вірусу.

Заглибившись у свої карти  вірусу, Россманн і його колеги виявили, що його оболонка була зроблена з чотирьох повторюваних білків, які утворюють  виступи і впадини. Вірус схожий на мініатюрну планету, рясніє горами, обрамлений глибокими, круглими каньйонами. Гори служать посадковими майданчиками для антитіл, що виробляються імунною системою людини, так як антитіла зв'язуються з вірусом в спробі запобігти інфекції. Форма цих гір, однак, варіює від одного покоління вірусу до іншого, тому наші антитіла не можуть постійно розпізнавати їх. Навіть якщо ми будемо в змозі боротися з вірусом сьогодні, ми цілком можемо поступитися їхнім нащадкам завтра.

Россманн зрозумів, що також  постійна мінливість гір є надзвичайно  ефективним спосіб маневрування нашою  імунною системою, частина вірусу повинна залишатися постійною, так  що він може, знову і знову, прикріплюватися  до особливого рецептора людських клітин викликаючи вторгнення. Він зробив припущення, що сайт зв’язування може бути захованим в ущелині. Але було очевидне пояснення того, як вирішити цей парадокс. З одного боку, вірус повинен підтримувати принаймні частину своєї поверхні постійною, і не дозволяти антитілам зв'язуватися з нею. Цей район просто схований в ущелині, де антитіла не можуть дістатися до нього.

Все, що Россманн знав про  антитіла надало підтримку його теорії. Антитіла є відносно жиру молекулами з Y-формами. У той час як тонкий виступаючий рецептор на клітині  може легко ковзати всередину  каньйону, антитіла є занадто великими для того, щоб поміститися там. Вірус є досить слизьким. Він маскує свою поверхню, зберігаючи при цьому  свій сайт прикріплення. Цей «вірусний  фокус» означає, що будь-яке успішне  профілактичне лікування повинно  або блокувати стабільні сайти  вкладення в каньйон, а тому клітини-мішені мають захищати себе самостійно, або  впливати на вірус як тільки він  потрапляє в клітини людини [2].

У той час як Россманн був зосереджений на структурі вірусу, Річард Колоно свої дослідження направив на клітини носу – цілі вірусу. Мета його роботи полягала в блокуванні рецепторів, тим самим перешкоджаючи вірусу проникати в клітини та запобігати захворюванням. Цей логічний підхід, був теоретично перспективним, але коли Колоно розпочав свою роботу в 1982 році виникло багато труднощів.

Колоно почав тестування 24 ріновірусів. Він виявив, що 20 з  них пов'язані з ідентичними  рецепторами. Це була хороша новина. Звідти він міг спроектувати, що майже 90% усіх ріновірусів зв'язуються з тим  же рецептором.

Тепер йому потрібно було блокувати  ці рецептори. Колоно хотів досягти  поставленої мети за допомогою індивідуальних антитіл, але спочатку він повинен  був знайти спосіб отримання їх у  великих кількостях. Тож він ввів лабораторним мишам фрагменти людських клітин, які несли рецептори. Оскільки імунна система мишей, визнає людські  клітини як чужорідні, то вона швидко виробляла антитіла проти них.

У 8000 різних тестах він покривав людські клітини тонким шаром  антитіл мишей, а потім заражав  їх ріновірусами і залишав на ніч  в інкубаторі. Якщо антитіла зв'язані з клітинними рецепторами, що використовуються вірусом, вони захищають клітини, блокуючи точки його входу. Якщо ні, то вірус буде просуватися безперешкодно, залишаючи після себе «колекцію» з мертвих клітин.

За 11 місяців команда Колоно повторювала випробування, перевіряючи  культури щоранку і не знаходячи  нічого, крім мертвих клітин. У травні 1984 року він був готовий піти, але він вирішив зробити останній тест. Але через деякий час Колоно отримав позитивний результат. Повтор всіх процедур підтвердив очікування.

Більше того, подальші експерименти показали, що антитіла, виділені Колоно були потужними. Він також виявив, що майже кожна клітина в організмі (за виключенням червоних кров'яних клітин) містить однакові рецептори.

У листопаді 1985 року Колоно розпочав тестування антитіл на людях, застосовуючи їх прямо в ніс. Це був шанс зробити те, що ніколи не робилося раніше: запобігти застуді. Але експеримент був величезним розчаруванням. Антитіла, здавалося, не забезпечують ніякого захисту. Майже все в дослідженні зійшло нанівець.

Колоно підозрював, що доза була занадто низькою. Таким чином, у другому тесті через чотири місяці, дослідники дали добровольцям у вісім разів більше антитіл. Хоча більшість людей знову зійшла із застудою, на цей раз результати були більш обнадійливими.

Колоно потім перейшов до наступного кроку в своїх дослідженнях. Антитіла мишей мали довести, що блокування рецепторів було можливим. Але ці антитіла вже не могли бути використаними, так як вони містили білок чужорідний для людей. Існувала невелика ймовірність  того, що після багаторазового впливу імунної системи людини можна  було б очікувати появу алергічних реакцій. Колоно зіткнувся з важким завданням пошуку молекул, що б імітували  блокування антитіл, але не представляли абсолютно ніякої небезпеки для людей.