Вирусы - Immunology
реклама
Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии ВИРУСЫ Павел Несмиянов План 1. Вірус : Що таке, визначення, терміни 2. История вопроса 3. Свойства вирусов 4. Классификация вирусов 5. Цикл воспроизводства вирусов 6. Культивирование вирусов 7. Индикация и идентификация вирусов Что такое вирус? Вирусы – неклеточные инфекционные агенты, способные поражать клетки грибов, водорослей, простейших, бактерий, растений, животных, и…вирусы Кто придумал слово «вирус»? Virus = poison 10 побед в борьбе с вирусами Эдвард Дженнер (1749-1823) Что от оспы можно спасти прививанием от зараженного человека здоровому, на Востоке знали еще в Средние века. В Европу метод попал в начале XVIII столетия – вместе со всеми рисками (вероятность смерти оставалась высокой). Использовать для прививки менее опасную коровью оспу додумался английский врач Эдвард Дженнер. В 1796 году он провел опасный, но успешный эксперимент над 8-летним мальчиком, заразив его вначале коровьей оспой, а спустя время – и человеческой. В 1980 году оспа была признана ВОЗ искорененной во всем мире. Луи Пастер (1822-1895) Француз Луи Пастер получил при жизни признание за открытия в области химии, микробиологии, а также за новаторскую технологию хранения продуктов (пастеризацию). Но знаменит он и как борец с сибирской язвой и бешенством. Пастер установил, что победить эти недуги можно путем их искусственного ослабления и применения прививок – вакцинации (от лат. vaccina – "коровья", в честь Дженнера). В 1885-м он поставил первую прививку от бешенства 9-летнему мальчику, за что в случае неудачи мог быть осужден, так как не имел медицинского образования. Ивановский и Бейеринк, 1892 Ивановский и Бейеринк: вирус табачной мозаики Лёффлер и Фрош, 1897: вирус ящура 10 побед в борьбе с вирусами Фрэнсис Пейтон Роус (1879-1970) Американец Роус из-за пережитого в молодости заболевания не мог работать врачом и занялся медицинскими исследованиями. В 1911 году он обнаружил, что причиной появления саркомы у кур является вирус, доказав таким образом вирусную природу некоторых видов рака. Из-за Первой мировой войны Роус был вынужден переключиться на разработку методов хранения крови. Только через 55 лет после своего открытия онкогенных вирусов Роус был награжден Нобелевской премией. Макс Тейлер (1899-1972) В 1937 году американский вирусолог Макс Тейлер создал вакцину против желтой лихорадки – первого клинически обнаруженного вирусного заболевания человека. В начале XX века команда врачей из США анализировала причины смерти строителей Панамского канала и установила, что желтая лихорадка передается через укус комара. За открытие, призванное побороть заболевание, широко распространенное в Африке и Южной Америке, Тейлер получил Нобелевскую премию (1951), а его вакцина используется до сих пор. 10 побед в борьбе с вирусами Морис Ральф Хиллеман (1919-2005) За всю свою научную деятельность этот микробиолог из США создал более 30 лицензированных противовирусных вакцин (больше чем ктолибо). Причем он изобрел 8 из 14 вакцин, включенных в рекомендованный ВОЗ график вакцинации: против кори, свинки, гепатита А и В, ветряной оспы, менингита, пневмонии. Среди первых была вакцина против японского энцефалита, угрожавшего американским войскам во время Второй мировой войны. Интересно, что вопреки принятой практике ни одно открытие не было названо его именем. Джонас Солк (1914-1995) и Альберт Сэбин (1906-1993) Вирусолог Джонас Солк разработал первую вакцину против полиомиелита (1955), став национальным героем, так как нашел спасение от болезни, терроризировавшей США в послевоенные годы. Его конкурент Альберт Сэбин создал свою вакцину два года спустя, а протестировал на людях и вовсе в 1962-м. Хотя Солк был первым и его вакцина признана в США, вакцина Сэбина признана ВОЗ более действенной и простой в применении (не инъекция, а пара капель на кусочек сахара). Константин Чумаков – первый организовал массовое производство вакцины OPV и клинические испытания в 1958-1959 гг 10 побед в борьбе с вирусами Альберт Сабин и Виктор Жданов (министр здравоохранения СССР, 1958) 10 побед в борьбе с вирусами Дэвид Балтимор (1938), Ренато Дульбекко (1914-2012) и Хоуард Темин (1934-1994) В 1975 году трое ученых из США – два вирусолога, Балтимор и Дульбекко, и генетик Темин – стали лауреатами Нобелевской премии по медицине "за открытия, касающиеся взаимодействия между онкогенными вирусами и генетическим материалом клетки". Исследователи выявили, как вирусы встраиваются в геном человеческой клетки и запускают процесс ее злокачественного перерождения, который приводит к раковым заболеваниям. Рольф Цинкернагель (1944) и Питер Доэрти (1940) Познакомившись в 1973 году в Канберре, швейцарский врач Цинкернагель и австралийский ветеринар Доэрти, вернувшийся на родину из Эдинбургского университета, начали исследования иммунной системы человека и, в частности, ее способности выявлять клетки, пораженные вирусом. В 1996-м они получили Нобелевскую премию за открытый механизм, благодаря которому клетки иммунной системы распознают и уничтожают клетки, зараженные проникшим в организм вирусом. 10 побед в борьбе с вирусами Люк Антуан Монтанье (1932) и Роберт Галло (1937) Считается, что вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) открыли в 1983 году независимо друг от друга француз Монтанье и американец Галло, хотя Нобелевскую премию за это открытие получил французский ученый (в 2008-м, вместе с коллегой Франсуазой Барре-Синусси). В ходе исследований они установили, что именно ВИЧ ведет к развитию синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД) – заболеванию, клинически обнаруженному в начале 1980-х годов и позднее названному "чумой XX века". Свойства вирусов: размер Свойства вирусов: размер Вирусы – мельчайшие инфекционные агенты (кроме прионов) Свойства вирусов Живые или НЕТ? Неспособны к росту, делению, питанию, метаболизму, выделению… Свойства вирусов От 35 до 90% человеческой ДНК – вирусная! «В каждом из нас есть почти 100 тысяч фрагментов ДНК эндогенных ретровирусов, что составляет около 8% от общего числа генов. Чтобы представить себе их количество, нужно вспомнить, что все 20 тысяч генов, формирующих белки, из которых состоит весь наш организм, составляют лишь 1,2%. Эндогенные ретровирусы могут быть опасными паразитами, но ученые нашли несколько приносящих нам пользу. Когда оплодотворенная яйцеклетка формирует плод, часть его клеток становятся плацентой, которая предназначена для передачи зародышу питательных веществ. Клетки внешнего слоя плаценты сплавляются воедино, разделяя ДНК и другие молекулы. Хайдман и другие исследователи обнаружили, что эндогенные ретровирусы человека играют в этом процессе решающую роль. Клетки верхнего слоя плаценты используют ген вируса для формирования белковой оболочки, связывающей их вместе. В один из самых интимных моментов, когда новая жизнь начинается путем слияния двух других, вирусы обеспечивают наше выживание. Нет деления на нас и них — есть только всеобъемлющее непрекращающееся смешение генов.» Свойства вирусов Вирусы – облигатные внутриклеточные паразиты (не только человека!) Свойства вирусов Вирусы – не клетки!!! Свойства вирусов Вирусы содержат либо ДНК либо РНК Классификация вирусов: строение Простой (капсидная оболочка) Сложный(суперкапсид из липопротеинов) Классификация вирусов: тип симметрии А. СПИРАЛЬНЫЙ Классификация вирусов: тип симметрии Б. ИКОСАЭДРИЧЕСКИЙ (20 сторон, 12 углов) Классификация вирусов: тип симметрии В. Сложные Стеклянные вирусы Люка Жеррама Аденовирус http://www.lukejerram.com/glass Стеклянные вирусы Люка Жеррама Вирус свиного гриппа http://www.lukejerram.com/glass Стеклянные вирусы Люка Жеррама ВИЧ http://www.lukejerram.com/glass Стеклянные вирусы Люка Жеррама http://www.lukejerram.com/glass Стеклянные вирусы Люка Жеррама Бактериофаг Т4 http://www.lukejerram.com/glass Клаcсификация вирусов: архитектура генома, класс по Балтимору • Однонитевая (ss)/двунитевая (ds)РНК/ДНК • Плюс-РНК – выполняют наследственную функцию и информационной РНК. • Минус-РНК – выполняет только наследственную функцию. Клаcсификация вирусов: архитектура генома, класс по Балтимору Транскрипция и трансляция Обратная транскрипция Клаcсификация вирусов: архитектура генома, класс по Балтимору Нужна полимераза Класcификация вирусов: архитектура генома, класс по Балтимору Нужна Обратная Транскриптаза Класcификация вирусов: сегментированная РНК Клаcсификация вирусов: таксономия ICTV 6 порядков 87 семейств Класcификация вирусов: таксономия ICTV 6 порядков 87 семейств 420 родов 2618 видов Роль капсида и суперкапсида 1. Защита 2. Адгезия/ проникновение 3. Антигенность/ иммуногенность Белки капсида обеспечивают гемагглютинацию Цикл репродукции вируса (Rubella) Цикл репродукции вируса Цикл репродукции вируса: адгезия Виротерапия опухолей Цикл репродукции вируса: проникновение и раздевание Цикл репродукции вируса: созревание и выход 3000 – 100000 вирусов высвобождается из ОДНОЙ клетки Цикл репродукции вируса: абортивная инфекция Цикл репродукции вируса: интегративная инфекция Онковирусы, герпесвирусы, гепатит В, ВИЧ Цикл репродукции вируса: интегративная инфекция ИНТЕГРАЗА Культивирование вирусов: животные Недостаток: видоспецифичность, иммунитет Культивирование вирусов: Куриные эмбрионы Онковирусы, герпесвирусы, гепатит В, ВИЧ Культивирование вирусов: клеточные культуры Индикация и идентификация вирусов: цитопатическое действие «Здоровая» культура Пораженная культура Индикация и идентификация вирусов: цитопатическое действие Эпителиальные клетки человека + ВПГ Индикация и идентификация вирусов: бляшкообразование E. Coli, зараженная бактериофагом Индикация и идентификация вирусов: образование включений Человеческие клетки + ЦМВ Индикация и идентификация вирусов: прямая гемагглютинация Индикация и идентификация вирусов: цветная проба Индикация и идентификация вирусов: иммунологические методы Реакция торможения гемагглютинации Реакция непрямой гемагглютинации Реакция преципитации Реакция нейтрализации Радиоиммунный анализ Иммуноферментный анализ Иммуноблоттинг (вестерн-блоттинг) Реакция связывания комплемента Иммунофлюоресценция Индикация и идентификация вирусов: Молекулярно-биологические методы Секвенирование ПЦР Количественная ПЦР ДНК-гибридизация Электронная микроскопия
