Культуры клеток для выращивания вирусов

Методы культивирования вирусов

Для выращивания клеточных культур используют питатель­ные среды сложного состава, включающие источники энергии, минеральные вещества, аминокислоты, витамины и другие

факторы роста. Клетки чрезвычайно чувствительны к измене­нию рН среды. Для контроля рН в среды добавляют индикатор. Большинство клеточных:, культур растет в виде монослоя (плас­та, состоящего из одного слоя клетк), прочно прикрепляясь к поверхности контейнера для культивирования — пробирки, пластикового планшета или матрас) (флакон 4-гранной фор­мы). Некоторые типы клеток способы расти также в суспен­зии.

Приготовление первичной культты клеток включает не­сколько последовательных этапов: измельчение ткани, разъ­единение клеток путем трипспозиции отмывание полученной однородной суспензии изолированных клеток от трипсина с последующим суспендированием клеток в питательной среде, обеспечивающей их рост (например, среде 199 с добавлением телячьей сыворотки крови). При оседании клетки довольно прочно прикрепляются к стенке пробирки или флакона, по которой распространяются в виде Монослоя. После получения монослоя жизнеспособной культуры клеток ее заражают мате­риалом, содержащим вирусы. Упо­мянутые микробы проникают внутр_ь клеток, где и размножа­ются. В культурах клеток удается культивировать большинство вирусов, вызывающих заболевания человека.

Внутриклеточные паразиты оказывают цитопатическое дей­ствие (ЦПД) на клетки, в которых происходит их репродукция. ЦПД может проявляться деструкцией (лизисом) зараженных клеток, изменением их морфологии (изменением размеров и формы самой клетки, появлением вакуолей или включений, представляющих собой внутриклеточные скопления вирусов, образованием ощцития) и нарушением их функций.

Куриные эмбрионы. Куриные эмбрионы по сравнению с культурами клеток значительно реже бывают контаминированы вирусами, а также обладают сравнитель­но высокой жизнеспособностью и устойчивостью к различным воздействиям. Они пригодны для некоторых вирусов, патогенных для человека.

Для получения чистых культур риккетсий, хламидий и ряда вирусов в диагностических целях, а. также для приготовления разнообразных препаратов (вакцины, диагностикумы) исполь­зуют 8—12-дневные куриные эмбрионы. К недостаткам данно­го метода относятся невозможность обнаружения исследуемого микроорганизма без предварительного вскрытия эмбриона, а также наличие большого количеству белков и других соедине­ний, затрудняющих последующую очистку возбудителя при изготовлении различных препаратор

Для заражения куриных эмбрионов исследуемый материал вводят в аллантоисную и амниотическую полости, на хорион-аллантоисную оболочку или в желточный мешок куриного эмбриона (рис.). Для заражения в аллантоисную полость в скорлупе над воздушной камерой (границы ее заранее обво­дят карандашом при просвечивании яйца) проделывают не­большое отверстие с помощью ножниц, скальпеля или специ­ального буравчика. Шприцем вводят 0,1—0,2 мл вируссодержащего материала на глубину 2—3 мм ниже границы воздуш­ной камеры. Отверстие в скорлупе заливают расплавленным парафином. Вскрытие зараженных эмбрионов производят в сроки максимального накопления вируса (через 48—72 ч ин­кубации при 37 °С). После обработки спиртом и 2 % раствором йода скорлупу рассекают ножницами немного выше очерчен­ной карандашом границы воздушной камеры, наклоняя яйцо так, чтобы избежать попадания скорлупы в полость. Скорлупу отбрасывают, осторожно снимают ее оболочку и рассматрива­ют хорион-аллантоисную оболочку вокруг места заражения, от­мечая наличие или отсутствие очагов поражения — геморрагии, бляшек и др. Затем пастеровской пипеткой прокалывают хори­он-аллантоисную оболочку в участке, свободном от сосудов, и отсасывают аллантоисную жидкость. После этого извлекают хо­рион-аллантоисную оболочку, дважды промывают ее изотони­ческим раствором хлорида натрия, помещают в чашку Петри и отмечают на черном фоне наличие специфических поражений.

Лабораторные животные. Видовая чувствительность животных, их возраст определяют репродуктивную способ­ность вирусов. Во многих случаях только новорожденные жи­вотные чувствительны к тому или иному вирусу (например, мыши-сосунки к вирусам Коксаки). Преимущество метода культивирования облигатных внутриклеточных паразитов в ор­ганизме лабораторных животных перед другими состоит в воз­можности выделения тех вирусов, которые плохо репродуци­руются в культуре клеток или эмбрионе. К его недостаткам относятся высокая вероятность контаминации организма по­допытных животных посторонними вирусами и микоплазмами, а также необходимость последующего заражения культуры кле­ток для получения чистой культуры данного вируса, что уве­личивает сроки исследования.

Методы индикации вирусов. Для демонстрации при­сутствия вируса в клеточной культуре используют несколько методов.

I. О размножении (репродукции) вирусов в культуре клеток судят по цитопаттескому действию (ЦПД), которое может быть обнаружено микроскопически по морфологическим из­менениям клеток.

а) Часть таких клеток погибает и отслаивается от стенок пробирки. б)Вирусные частицы, освобождающиеся при разрушении одних клеток, инфицируют другие, которые через некоторое время также погибают. В результате вместо сплош­ного клеточного монослоя остаются лишь отдельные клеточ­ные островки.

Характер ЦПД, вызванного разными вирусами, неодинаков. При репродукции одних вирусов (парамиксовиру-сы, герпесвирусы) наблюдается слияние клеток с образованием синцития, других (энтеровирусы, реовирусы) — сморщивание и деструкция клеток, третьих (аденовирусы) — агрегация кле­ток. ЦПД вирусов оценивают в динамике, просматривая культуру клеток под микроскопом в разные сроки после ее заражения вируссодержащим материалом. Не­которые вирусы (энтеровирусы, герпесвирусы) вызывают ЦПД в течение 1—2 сут, другие — в более поздние сроки (на 4^-6-й день). Характер ЦПД используют как для обнаружения вирусов (индикации), так и ориентировочной идентификации, т.е. оп­ределения их видовой принадлежности.

Некоторые вирусы можно обнаружить и идентифицировать по включениям, которые они образуют в ядре или цитоплазме зараженных клеток. Форма включений различна, а размеры колеблются от 0,25 до 25 мкм. Они представляют собой места скопления вирусных частиц и могут быть выявлены в препара­тах, приготовленных из зараженной ткани и окрашенных флюорохромами. В послед­нем случае используют люминесцентную микроскопию.

Для исследования морфологии контаминированных клеток используют специальный инвертированный микроскоп, у ко­торого осветитель располагается сверху, а объективы — снизу от предметного столика. С помощью такого прибора можно оценивать морфологию клеток, растущих в виде монослоя на поверхности контейнера для культивирования. Морфологичес­кие изменения клеток выявляют при микроскопическом ис­следовании культуры с помощью объектива 8х или 40х. При сравнении клеточного монослоя, инфицированного вирусом, с незараженными клетками в контрольной пробе отмечают полное или островковое разрушение пласта клеток либо другие изменения, которые характеризуют ЦПД вируса. Для более детального изучения ЦПД в контейнер для культивирования помещают покровное стекло, на котором образуется монослой. В дальнейшем стекло извлекают, зараженные клетки фиксиру­ют и готовят микроскопический препарат, который окрашива­ют флюорохромами и т.д.) и изучают иммерсионным методом.

ЦПД вирусов можно также продемонстрировать с помощью «цветной пробы»: метаболически активные клетки культуры в ходе жизнедеятельности выделяют кислые продукты, что вы­зывает изменение цвета индикатора, присутствующего в культуральной среде. При репродукции вируса клетки утрачивают способность к метаболизму и погибают, поэтому окраска среды с течением времени не меняется.

II. Реакцию гемадсорбции применяют для индикации гемаг-глютинирующих вирусов. Реакция основана на способности поверхности клеток, в которых репродуцируются такие вирусы, адсорбировать эритроциты. Для постановки реакции гемад­сорбции в культуру клеток, зараженных вирусами, добавляют взвесь эритроцитов и после некоторого времени контакта клет­ки промывают изотоническим раствором хлорида натрия. На поверхности пораженных вирусами клеток остаются прилип­шие эритроциты.

III. Реакцию гемагглютинации (РГА) применяют для обна­ружения гемагглютинирующих вирусов в культуральной жид­кости зараженной культуры клеток либо хорионаллантоисной или амниотической жидкости куриного эмбриона. Гемагглютинацию — «склеивание» эритроцитов разных видов животных (кур, гусей, морских свинок) — вызывают вирусы, содержащие в оболочке гемагглютинин.Для постановки реакции гемагглюти­нации к исследуемому материалу добавляют взвесь эритроцитов. В присутствии вирусов происходит агглютинация эритроцитов.

После вскрытия куриного эмбриона аллантоисную жид­кость отсасывают и разливают по 0,5 мл в пробирки или лунки плексигласовой пластины (для контроля берут 0,5 мл такой же жидкости незараженного эмбриона). Затем добавляют по 0,2 мл 1 % суспензии отмытых куриных эритроцитов и выдерживают при комнатной температуре. Результаты реакции учитывают через 40 мин после оседания эритроцитов: (++++) — выражен­ная гемагглютинация — тонкая пленка склеившихся эритроци­тов на дне пробирки, имеющая вид зонтика, (+++) — наличие просветов в пленке, (++) — наличие пленки с фестончатыми краями из склеившихся эритроцитов, (+) — хлопьевидный оса­док эритроцитов, окруженный зоной комочков агглютиниро­ванных эритроцитов, (—) — резко очерченный осадок эритро­цитов, неотличимый от контроля. Наличие гемагглютинации в опытных пробирках при ее отсутствии в контрольных указы­вает на содержание вируса в исследуемой жидкости. Для оп­ределения титра РГА ставят реакцию с разведениями вируссодержащей жидкости 10″ 1 , 10

3 и т.д. За титр РГА при­нимают максимальное разведение, при котором наблюдается гемагглютинация (++). Титр РГА характеризует активность вируса и используется при постановке РТГА.

Для количественного обнаружения вирусных частиц ис­пользуют методы титрования.Титр вируса можно определить в реакции гемагглютинации с 10-кратными разведениями куль­туральной среды, или материала из куриного эмбриона, или по ЦПД в культуре клеток. В последнем случае клетки культуры заражают 10-кратными разведениями материала, содержащего вирус. После 6—7-дневной инкубации их просматривают на наличие ЦПД. За титр вируса принимают наибольшее разведение, которое вызывает ЦПД в 50 % зараженных куль­тур. Титр вируса выражают количеством цитопатических (инфекционных) доз (ИД₅о)

—Более точным количествен­ным методом учета отдель­ных вирусных частиц являет­ся метод бляшек. Культуру клеток заражают вирусом и покрывают тон­ким слоем агара. После ин­кубирования посевов в тече­ние нескольких суток на по­верхности агара появляются просветленные участки опре­деленной формы (бляшки), представляющие собой участ­ки погибших клеток в сплош­ном монослое культуры клеток. Каждая бляшка образуется при размножении одной ви­русной частицы и хорошо заметна в виде круглого светлого участка на красном фоне клеток, прижизненно окрашенных нейтральным красным. Титр вируса, установленный этим ме­тодом, выражают числом бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 1 мл. Размеры, морфология и сроки появления бляшек разли­чаются не только у разных видов вирусов, но и у отдельных штаммов одного и того же вида. Перечисленные признаки используют для селекции штаммов и получения так называе­мых чистых линий вирусов.

Источник

Культуры клеток для выращивания вирусов

В течение многих лет разрабатывались методы выращивания небольших количеств клеток животных в лабораторных условиях. Однако наладить массовое культивирование таких клеток оказалось не простой задачей. Способ выращивания, характер используемой среды, методы управления и контроля в значительной степени зависят от типа выращиваемых клеток. Все культивируемые клетки первоначально получают от животных путем механической или ферментативной дезагрегации нормальных или малигинизированных тканей либо с помощью перфузии in vivo.

Тканевые эксплантаты или клетки, помещенные в подходящую среду, развиваются в первичные культуры с «нормальным» (диплоидным) или «ненормальным» (трансформированным или происходящим из опухоли) карио-типом. Классификация культивируемых клеток представляет определенные трудности. Различают первичные культуры клеток и клеточные линии. В производстве вакцин используют, главным образом, три типа клеток; первичные; диплоидные клеточные линии; непрерывные (постоянные) клеточные линии. Первичная культура — это культура, происходящая от клеток тканей или органов, взятых непосредственно из организма.
Культура считается первичной до тех пор, пока ее не субкультивируют, после чего она становится клеточной линией.

Первичные культуры обычно получают трипсинизацией тканей куриных эмбрионов или тканей (чаще всего почек), взятых от других видов здоровых животных. Возраст используемых эмбрионов может значительно различаться и влиять на выход и жизнеспособность клеток. Для более полного контроля доноров ткани их следует брать из SPF-хозяйств.

Первичные культуры клеток почек зеленых мартышек обычно используют для приготовления полиовирусной вакцины. Поскольку обезьяны являются очень дорогим объектом для увеличения выхода клеток почки дезагрегируют методом перфузионной трипсинизации in vivo, а затем первичную культуру выращивают на микроносителях. Для изготовления других медицинских вакцин широко применяют первичную культуру клеток почки кроликов, телят и других животных. Для изготовления вакцин, используемых в ветеринарной медицине, чаще всего применяют первичные культуры клеток куриных эмбрионов и почек естественного хозяина или восприимчивых животных.

Первичные культуры в зависимости от типа ткани и условий выращивания значительно различаются. Некоторые из них погибают через несколько дней после посева, тогда как другие могут длительно сохраняться в культуре без заметных морфологических и биохимических изменений. С момента приготовления первичной культуры до остановки роста клеток и гибели культуры после серийных пересевов проходит от нескольких недель до нескольких месяцев. Клетки эмбрионального происхождения при культивировании обычно сохраняют жизнеспособность более продолжительное время.

Линия клеток — первичная культура, со времени получения субкультуры клеточные линии могут иметь ограниченный срок жизни in vitro (например, диплоидные фибробласты человека и животных), а могут размножаться in vitro неограниченно долго. В последнем случае их называют постоянными, стабильными или непрерывными клеточными линиями.

Линия диплоидных клеток — клеточная линия, в которой, по крайней мере, 75% клеток обладает кариотипом нормальных клеток исходного вида. Следует отметить, что диплоидный набор хромосом не обязательно эквивалентен диплоидному кариотипу, поскольку существуют ситуации, при которых клетка может терять один тип хромосом и приобретать другой. Следовательно, кариотип клетки изменился, а диплоидный набор хромосом сохранился. Такие клетки следует считать «псевдодиплоидными». Диплоидные культуры фибробластов человека могут пассироваться многократно. Такие культуры часто называют штаммами. Некоторые из них могут сохранять диплоидный статус в течение 80 и даже более популяционных делений.

В связи с трудностями получения соответствующих количеств первичных культур клеток почки зеленой мартышки (по причине стоимости) и преимуществами использования предварительно изученных клеточных культур для производства вакцины против полиомиелита и других вакцин были лицензированы диплоидные линии клеток WI-38 и MRC-5. Существуют сомнения в том, что ростовые свойства и продуктивность диплоидных клеток варьируют. Даже хорошо охарактеризованные диплоидные линии клеток ведут себя неодинаково при работе с ними различных исследователей.

Штамм клеток — популяция однородных клеток (по одному или нескольким маркерам), сохраняющая специфические свойства в течение ограниченного периода культивирования. Штамм клеток может происходить из первичной культуры либо от линии клеток, получающих специфические свойства путем селекции или клонирования.

Линия гетероплоидных клеток. Этот термин означает, что клеточная линия имеет менее 75% клеток с диплоидным набором хромосом. Этот термин не означает, что клетки являются злокачественными или способны расти до бесконечности.

Источник