Коллектив авторов - Общая вирусология с основами таксономии вирусов позвоночных

Общая вирусология с основами таксономии вирусов позвоночных

Введение

Вирусология – наука о морфологии, физиологии, генетике, экологии и эволюции вирусов. Медицинская и ветеринарная вирусология исследует вирусы-паразиты человека и животных, их роль в этиологии и патогенезе инфекционных и опухолевых болезней, разрабатывает специальные методы диагностики, способы этиотропной терапии и специфической профилактики.

Вирусы являются одной из наиболее распространенных групп живых организмов, которые способны заражать не только практически всех представителей флоры и фауны, но и микроорганизмы. Эффективность борьбы со многими вирусами не имеет положительных результатов, так как вирусы не только имеют природный резервуар в окружающей среде, но и постоянно изменяются (мутируют), в связи с чем снижается эффективность проведения вакцинопрофилактики. Одним из наиболее ярких примеров является неэффективная многолетняя борьба с вирусом иммунодефицита человека.

Своевременность и точность постановки диагноза вирусного инфекционного заболевания позволяет не только осуществить эффективное лечение, направленное на уничтожение вирусного агента, но и провести профилактику дальнейшего распространения данного заболевания с учетом индивидуальных особенностей вириона. Например, в XX веке повсеместно было ликвидировано такое заболевание как оспа по средствам проведения массовой вакцинации населения.

В данном учебном пособии подробно рассмотрены вопросы основ классификации (таксономии) вирусов позвоночных, международный код классификации и номенклатуры вирусов, характеристики семейств и родов ДНК и РНК-содержащих вирусов, диагностики вирусных заболеваний и методы выделения и очистки вирусных препаратов.

Обозначения и сокращения

AGE – агарозный гель

ANU – Australian National University

ATCC – American Type Culture Collection

bр – (base pair) пара оснований

ds – (double-stranded) двуспиральный

dsDNA – двуспиральная ДНК

dsDNA-RT – двуспиральная ДНК, в репликативном цикле которой имеется этап обратной транскрипции с РНК

dsRNA – двуспиральная РНК

dsRNA – двуспиральная РНК

G (GP) – поверхностный гликопротеин

IN – интеграза

IRES – (internal ribosomal entry site) внутренний сайт входа рибосомы

kb – (kilo base) килобаза (тысяча оснований)

kbp – (kilo base pare) тысяча пар оснований

kDa – (kilo Dalton) килодальтон

MA – (matrix) матрикс

Mr – (relative molar mass) относительная молярная масса

N – (nucleoprotein) нуклеопротеин

NC – (nucleocapsid) нуклеокапсид

NC – (nucleocapsid) нуклеокапсид)

NNS – негативный несегментированный геном РНК

NP – нуклеопротеин

NS – неструктурные белки – это предшественники структурных белков, регуляторные белки и ферменты, обслуживающие процесс внутриклеточной репродукции вируса и не входящие в состав вирусной частицы

NSF – National Science Foundation

NssRNA – односпиральная РНК негативной полярности

nt – (nucleotide) нуклеотид

ORF – (open reading frame) открытая рамка считывания

PAGE – полиакриламидный гель

PR – протеаза

РrР – приемный протеин

RT – (reverse transcriptase) обратная транскриптаза

RT – обратная транскриптаза

sgRNA – (subgenomic RNA) субгеномная РНК

SH – интегративный мембранный протеин

SP – сериновая протеаза

ss – (single-stranded) одноцепочечный

ssDNA – односпиральная ДНК

ssRNA – односпиральная РНК

ssRNA-RT – односпиральная РНК в репликативном цикле которой имеется этап обратной транскрипции

SU – (surface) поверхностный

T – (triangular number) триангулярное число

VPg – (genome-linked protein) геном-ассоциированный протеин

VP – структурные белки, входящие в состав вирусной частицы

БСА – альбумин нормальной сыворотки быка

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

ИБ – метод иммуноблотинга

ИД50 – 50 % инфекционная доза для животных или для куриных эмбрионов

иРНК – информационная рибонуклеиновая кислота

ИФА – иммунофлюоресцентный анализ

ИЭМ – иммунная электронная микроскопия

ИЭТ – изоэлектрическая точка

кДНК – клеточная дезоксирибонуклеиновая кислота

КПЧ – клетки почек человека

ЛД50 – 50 % смертельная доза

М – матриксный протеин

ММГ – методы молекулярной гибридизации

мРНК – матричная рибонуклеиновая кислота

МФА – метод иммунофлюоресценции

ПЦР – полимеразная цепная реакция

ПЭГ – полиэтиленгликоль

РБО – реакция бляшкообразования

РВИЭФ – реакция встречного иммуноэлектрофореза

РГА – реакция гемагглютинации

РГАд – реакции гемадсорбции

РЗБО – реакция задержки (нейтрализации) бляшкообразования

РЗЦПД – реакция задержки цитопатического действия вирусов

РИФ – реакция иммунофлюоресценции

РН – реакция нейтрализации

РНК – рибонуклеиновая кислота

РРГ – реакция радиального гемолиза

рРНК – рибосомальная рибонуклеиновая кислота

РСК – реакция связывания комплемента

РСР – папаино-подобная цистеиновая протеаза

РТГА – реакция торможения гемагглютинации

РТГАд – реакция торможения гемадсорбции

СА – (capsid protein) капсидный протеин

СР – (capsid protein) капсидный протеин

СРЕ – (cytopathic effect) ЦПЭ, цитопатический эффект

ТКИД50 – 50 % инфекционная доза для тканевой культуры

ТМ – (transmembrane) трансмембранный

тРНК – транспортная рибонуклеиновая кислота

УФ – ультрафиолет

ФИТЦ – флюоресцеина изотиоцианат

ФЭЧ – фибробласты эмбриона человека

ЦПД – цитопатическому действию

ЭМВ – электронно-микроскопическое выявление

1 История вирусологии, природа и происхождение вирусов

1.1 Открытие вирусов

Вирусология – молодая наука, ее история насчитывает немногим более 100 лет. Начав свой путь как наука о вирусах, вызывающих болезни человека, животных и растений, в настоящее время вирусология развивается в направлениях изучения основных законов современной биологии на молекулярном уровне, основываясь на том, что вирусы являются частью биосферы и важным фактором эволюции органического мира.

История вирусологии необычна тем, что один из ее предметов – вирусные болезни – стал изучаться задолго до того, как были открыты собственно вирусы. Начало истории вирусологии – это борьба с инфекционными заболеваниями и только впоследствии – постепенное раскрытие источников этих болезней. Подтверждением тому служат работы Эдуарда Дженнера (1749-1823 гг.) по предупреждению оспы и работы Луи Пастера (1822-1895 гг.) с возбудителем бешенства.

С незапамятных времен оспа была бичом человечества, унося тысячи жизней. Описания оспенной заразы встречаются в рукописях древнейших китайских и индийских текстов. Первые упоминания об эпидемиях оспы на европейском континенте датируются VI столетием нашей эры (эпидемия среди солдат эфиопской армии, осаждавшей Мекку), после чего наблюдался необъяснимый период времени, когда упоминания об эпидемиях оспы отсутствовали. Оспа снова начала гулять по континентам в XVII веке. Например, в Северной Америке (1617-1619 гг.) в штате Массачусетс погибло 9/10 населения, в Исландии (1707 г.) после эпидемии оспы от 57 тыс. человек осталось только 17 тыс., в г. Истхем (1763 г.) от 1331 жителя осталось 4 человека. В связи с этим, проблема борьбы с оспой стояла очень остро.

Методика предупреждения оспы через прививку, называемая вариоляцией, была известна с давних времен. Упоминания о применении вариоляции в Европе датируются серединой 17-го века со ссылками на более ранний опыт применения в Китае, на Дальнем Востоке, в Турции. Суть вариоляции заключалась в том, что содержимое пустул от пациентов, болевших легкой формой оспы, вносили в маленькую ранку на коже человека, что вызывало легкое заболевание и предупреждало острую форму. Однако при этом сохранялась большая опасность заболевания тяжелой формой оспы и смертность среди привитых достигала 10 %. Дженнер совершил переворот в методике предупреждения оспы. Он первый обратил внимание на то, что люди, переболевшие коровьей оспой, которая протекала легко, впоследствии никогда не болели оспой. 14 мая 1796 г. Дженнер внес в ранку Джеймса Фипса, никогда не болевшего оспой, жидкость из пустул больной коровьей оспой доярки Сары Селмес. На месте искусственной инфекции у мальчика появились типичные пустулы, которые через 14 дней исчезли. Тогда Дженнер внес в ранку мальчика высокоинфекционный материал из пустул больного оспой. Мальчик не заболел. Так зародилась и подтвердилась идея вакцинации (от латинского слова vacca – корова). Во времена Дженнера вакцинация понималась как внесение инфекционного материала коровьей оспы в организм человека с целью предотвращения заболевания натуральной оспой. Термин вакцина применяли к веществу, предохранявшему от оспы. С 1840 г. противооспенную вакцину стали получать заражением телят. Вирус оспы человека был открыт только в 1904 г. Таким образом, оспа – это первая инфекция, против которой была применена вакцина, т. е. первая управляемая инфекция. Успехи в вакцинопрофилактике черной оспы привели к ее искоренению в мировом масштабе.