Морфологія та будова вірусів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

НАУКОВО-НАВЧАЛЬНИЙ ІНСТИТУТ НЕПЕРЕРВНОЇ ОСВІТИ

Кафедра біотехнології

Курсова робота

з дисципліна: «Загальна мікробіологія та вірусологія»

Тема: «Морфологія та будова вірусів»

Виконала: студентка ННІНО Бр-301 Бз групи

Мазурова М.М.

Перевірила

доцент кафедри біотехнології

Ястремська Л.С.

Київ 2019



ВСТУП

До кінця минулого століття ніхто вже не сумнівався, що кожну заразну хворобу викликає свій мікроб, з яким можна успішно боротися.

«Дайте тільки термін, - говорили вчені-бактеріологи, - і скоро не залишиться ні однієї хвороби». Але минали роки, а обіцянки не виконувалися. Люди заражалися на кір, ящуром, поліомієліт, віспою, жовтому грип. Від страшних хвороб помирали мільйони людей, а мікробів - збудників знайти не вдалося.

Нарешті в 1892р. російський вчений Д. І. Івановський напав на правильний слід. Вивчаючи тютюнову мозаїку - хвороба листя тютюну, він прийшов до висновку, що її викликає не мікроб, а щось більш дрібне. Це «щось» проникає через найтонші фільтри, здатні затримувати бактерії, не розмножується на штучних середовищах, гинуло при нагріванні, і його не можна було побачити у світловий мікроскоп. Фільтрованої отрута! Таким був висновок вченого. Але отрута це - речовина, а збудник хвороби тютюну був істотою. Він відмінно розмножувався в листі рослин. Данська ботанік Мартін Віллем Бейрінік назвав це нове «щось» - вірусом, додавши, що вірус являє собою «рідке, живе, заразне, початок». У перекладі з латинської «вірус» означає «отрута» Через кілька років Ф. Леффлер і П. Фрош виявили, що збудник ящуру-хвороби, нерідко зустрічається у домашньої худоби, також проходить через бактеріальні фільтри. Нарешті, 1917 р. канадський бактеріолог Ф.де Ерелль відкрив бактеріофаг - вірус, що вражає бактерії.

Так були відкриті віруси рослин, тварин і мікроорганізмів. Ці події поклали початок новій науці - вірусології, що вивчає неклітинні форми життя.

Віруси - дрібні організми, їх розміри коливаються від 12 до 500 нанометрів. Дрібні віруси рівні великим молекул білка. Віруси - різко виражені паразити клітин. Найважливішими відмітними особливостями вірусів є такі відмінності:

Вони містять у своєму складі лише один з типів нуклеїнових кислот: або рибонуклеїнової кислоти (РНК), або дезоксирибонуклеїнову (ДНК), - а все клітинні організми, в тому числі і найпримітивніші бактерії, містять і ДНК, і РНК одночасно.

Не володіють власним обміном речовин, мають дуже обмежену кількість ферментів. Для розмноження використовують обмін речовин клітини - господаря, її ферменти і енергію.

Можуть існувати як внутрішньоклітинні паразити і не розмножуються поза клітинами тих організмів, в яких паразитують.

Віруси не розмножуються на штучних поживних середовищах - вони надто перебірливі в їжі. Звичайний м'ясний бульйон, який влаштовує більшість бактерій, для вірусів не годиться. Їм потрібні живі клітини, і не будь-які, а строго визначені. Як і інші організми, віруси спроможні до розмноження. Віруси мають спадковістю.. Спадкові ознаки вірусів можна враховувати по спектрі хазяїв і симптомам, що викликаються захворювань, а також по специфічності імунних реакцій природних хазяїв або штучних імунізує експериментальних тварин. Сума цих ознак дозволяє чітко визначити спадкові властивості будь-якого вірусу, і навіть більше - його різновидів, що мають чіткі генетичні маркери, наприклад: нейротропністю деяких вірусів грипу і т.д. Мінливість є іншою стороною спадковості і в цьому відношенні віруси подібні всім іншим організмам, що населяють нашу планету [2]. При цьому у вірусів можна спостерігати як генетичну мінливість, пов'язану зі зміною спадкової речовини, так і фенотичну мінливість, пов'язану з проявом того самого генотипу в різних умовах.



РОЗДІЛ І ХАРАКТЕРИСТИКА ТА КЛАСИФІКАЦІЯ ВІРУСІВ

1.1 Морфологія вірусів

Морфологія вірусів - зовнішній вигляд їх інфекційної одиниці продовжувала залишатися долею образотворчої фантазії вчених. Переломлення в цьому відношенні стали 30-і роки, коли почалося конструювання електронного мікроскопа. Вперше фотографічний портрет вірусу, збільшеного у 45 тис. разів, за допомогою цього приладу в 1939 р. отримали німецькі вчені Кауше, Пфанкух і Руска. Це було недосконале зображення двох паличковидних тілець вірусу тютюнової мозаїки (300 Ч 15 нм). Потік електронів в мікроскопі, зіткнувшись з ними як з перешкодою, утворив на фотопластинці їх тіньове зображення. В останні роки роздільна здатність електронного мікроскопа доведена до 0,8 нм, що дозволило отримувати корисне збільшення в 250 тис. і більше разів і фотографувати не тільки віруси, але й окремі великі молекули речовини. Зараз роздільна здатність мікроскопів екстракласу досягла 0,2 нм [4]. Завдяки спеціальним методам приготування препаратів, що підсилюють рельєфність зображення, вдалося виявити тонку структуру окремих компонентів вірусів.

На отриманих за допомогою ультра мікротома, ультратомірованих, надтонких зрізах (15 - 20 нм) тканин комахи, що містять вірус, або на зрізах, через вірусні включення (поліедри, овоїдів) можна було простежити за окремими етапами формування вірусів. Стало можливим використовувати морфологічні особливості вірусу в якості систематичної ознаки. Електронна мікроскопія допомогла отримати відомості про розміри вірусів більш точні, ніж ультрафільтрацій через мембранні фільтри [6]. Мікроскоп при великих збільшеннях дозволяє судити про ступінь однорідності корпускулярних елементів в полі зору і про ступінь очищення вірусного препарату від супутніх компонентів клітини. Морфологію і структуру вірусів вивчають за допомогою електронного мікроскопа, так як їх розміри малі, порівнючи з товщиною оболонки бактерій. Форма віріонів може бути різною: палочковидної (вірус тютюнової мозаїки), пулевидної (вірус сказу), сферичної (віруси поліомієліту, ВІЛ), у вигляді сперматозоїда (багато бактеріофаги).

препарат вірус антигенний таксономічний

1.2 Будова вірусів

Розміри вірусів визначають за допомогою електронної мікроскопії, методом ультрафільтрації через фільтри з відомим діаметром пір, методом ультрацентрифугування. Одним із самих дрібних вірусів є вірус поліомієліту (близько 20 нм), найбільш великим - натуральної віспи (близько 350 нм). Віруси мають унікальний геном, так як містять або ДНК, або РНК. Тому розрізняють ДНК- і РНК-віруси. Вони зазвичай гаплоїдний, тобто мають один набір генів. Геном вірусів представлений різними видами нуклеїнових кислот: двохнитчастої, однонитчасті, лінійними, кільцевими, фрагментованими. Серед РНК-вмісних вірусів розрізняють віруси з позитивним (плюс-нитка РНК) геномом. Плюс-нитка РНК цих вірусів виконує спадкову функцію та функцію інформаційної РНК (іРНК). Є також РНК-віруси з негативним (мінус-нитка РНК) геномом. Мінус-нитка РНК цих вірусів виконує тільки спадкову функцію. Геном вірусів здатна включатися до складу генетичного апарату клітини у вигляді провірусу, проявляючи себе генетичним паразитом клітини. Нуклеїнові кислоти деяких вірусів (віруси герпесу та ін) можуть знаходитися в цитоплазмі інфікованих клітин, нагадуючи плазміди [8].

Розрізняють просто влаштовані (наприклад, вірус поліомієліту) і складно влаштовані (наприклад, віруси грипу, кору) віруси. Капсид складається з повторюваних морфологічних субодиниць. капсомеров. Нуклеїнова кислота і капсид, взаємодіючи один з одним, утворюють нуклеокапсид. У складно влаштованих вірусів капсид оточений додатковою ліпопротеїдною оболонкою суперкапсид (похідне мембранних структур клітини-господаря). Для віріонів характерний спіральний, кубічний і складний тип симетрії капсиду. Спіральний тип симетрії обумовлений гвинтоподібною структурою нуклеокапсида, кубічний тип симетрії ізометричною порожниною тіла з капсидом, що містить вірусну нуклеїнову кислоту. Капсид і суперкапсид захищають віріони від впливу навколишнього середовища, зумовлюють виборчу взаємодію (адсорбцію) з клітинами, визначають антигенні та імуногенні властивості віріонів. Внутрішні структури вірусів називаються серцевиною.

1.2.1Таксономічні категорії

У вірусології використовують наступні таксономічні категорії: сімейство (назва закінчується на viridae), підродина (назва закінчується на virinae), рід (назва закінчується на virus). Однак назви родів і особливо підродин сформульовані не для всіх вірусів. Вид вірусу біномної назви, як у бактерій, не отримав. В основу класифікації вірусів покладено такі категорії: тип нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), її структура, кількість ниток (одна або дві), особливості відтворення вірусного генома; розмір і морфологія віріонів, кількість капсомерів і тип симетрії; наявність суперкапсиду; чутливість до ефіру та дезоксихолата; місце розмноження в клітині; антигенні властивості.

Віруси є облігатними внутрішньоклітинними паразитами тварин, рослин, грибів, найпростіших і бактерій. Вони існують у двох формах: позаклітинній (віріон) і внутрішньоклітинній(геном вірусу). По зовнішньому вигляду віруси поділяються на сферичні, кубічні, палочковидні, нитьоподібні, сперматоподібні. Існують віруси з комбінованим типом симетрії. Розміри коливаються в широких межах: від 20-60 до 300 мілімікрон.



РОЗДІЛ ІІ КЛАСИФІКАЦІЯ ВІРУСІВ

2.1 Сучасна класифікація вірусів

В основу сучасної класифікації вірусів покладено такі основні критерії:

1) тип нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), її структура (кількість ниток);

2) наявність зовнішньої ліпопротеїнової оболонки;

3) стратегія вірусного геному (механізм реплікації);

4) розмір та морфологія вібріона, тип симетрії, кількість капсомерів;

5) форми генетичних взаємодій;

6) спектр сприйнятливих хазяїв;

7) патогенність;

8) географічне поширення;

9) антигенні властивості;

10) спосіб передавання.

На сьогоднішній день відомо понад 3600 видів вірусів, 2100 із них класифіковані у 5 порядків, 82 родини і 313 родів. Система включає віруси тварин, рослин і мікроорганізмів. Виділяють 5 порядків вірусів: Caudovirales, Herpesvirales, Mononegavirales, Nidovirales, Picornavirales [7].

Наприклад, вірус лихоманки Ебола відноситься до домену - Віруси (Vira), порядку - Mononegavirales, родини - Filloviridae, роду - Ebolavirus.

2.2 Сімейство Coronaviridae

Коронавірус -- рід вірусів, що об'єднує РНК-вмісні плеоморфні віруси середньої величини. Діаметр різних вірусів -- приблизно 80-220 нм. Віруси розмножуються в цитоплазмі інфікованих клітин. В основному, коронавірусами прийнято вважати віруси інфекційного бронхіту птахів, хоча в цю родину входять і коронавіруси людини.

Таксономічна структура сімейства.

Домен: Virus

Реалм: Riboviria

Порядок: Nidovirales

Сімейство: Coronaviridae

Рід: Coronavirus, Torovirus

Рід: Coronavirus

Типовой: Infectious bronchitis virus(IBV).

Коротка історична довідка. Коронавірус людини вперше було виділено від хворого на ГРВІ у 1965 р. вченими D.Tyrrell та M. Bynoe. Як самостійна родина Coronaviridae була сформована у 1968 р. До родини увійшли 13 видів коронавірусів людини та тварин, що спричиняли розвиток респіраторних захворювань і ураження шлунково-кишкового тракту (ШКТ).

Місце в сучасній класифікації та структура коронавірусів. З точки зору сучасної таксономії вірусів родина Coronaviridae включає в себе дві підродини - Coronavirinae та Torovirinae.

Підродина Coronavirinae поєднує в собі більше десятка вірусів, що спричиняють захворювання у людей та тварин. У відповідності до генетичних та антигенних властивостей підродина Coronavirinae поділена на 4 роди, які, відповідно, мають назву Alpha-, Beta-, Gamma- та Delta-coronavirus (табл. 1).

Таблиця 1. Таксономічна структура родини Coronaviridae

Родина	Підродина	Рід	Хазяїн	Прототипний вірус
Coronaviridae	Coronavirinae	Alphacoronavirus	Ссавці (включаючи людину)	Альфакоронавірус 1 (AlphaСoV1- alphacoronavirus 1)
		Betacoronavirus	Ссавці (включаючи людину)	Коронавірус мишей (MCoV- murine coronavirus)
		Gammacoronavirus	Птахи, ссавці	Коронавірус птахів (ACoV - avian coronavirus)
		Deltacoronavirus	Птахи, ссавці	Коронавірус соловейка HKU11(BuCov HKU11 - bulbul coronavirus HKU11)
	Torovirinae	Torovirus	Ссавці (включаючи людину)	Торавірус коней (ЕТоV - equine torovirus)
		Bafinivirus	Риби	Вірус густер (WBV -white beam virus)

Збудники, здатні спричиняти інфекційні захворювання у людини, віднесені до перших трьох родів, при цьому центральне положення займає рід Betacoronavirus, до якого входять віруси SARS-CoV та MERS-CoV (табл. 2)

Таблиця 1. Таксономічна структура родини Coronaviridae

2.2.1 Характеристика Coronaviridae

Морфологія. Віріон оболонковий, сферичної форми, діаметр 120-160 нм; містить внутрішній ікосаєдричний чохол діаметром 65 нм та спіральний нуклеотид. Коронавіруси мають великі поверхневі виступи, які утворюють гликопротеинами (пепломери) з глобулярної та стволових частин. Пепломери (тримери спайк-протеїнів) близько 20 нм в довжину. У деяких коронавірусів, таких як Bovine coronavirus (BoCV) і Murine hepatitis virus (MHV) знаходиться другий шар пепломерів сформований гемаглютинін-естеразной протеїном. При кріоелектроній мікроскопії знаходиться простір між оболонкою і внутрішнім кором. Кор може бути вільним після обробки детергентами. Розрушення кора призводить до вивільнення спірального нуклеокапсида, який має у своєму складі протеїн N.

Mr (віріон) 400 x 106; плавуча щільність в сахарозі 1,15-1,20 г / см3, в CsCl 1,23-1,24 г / см3, S20w 300-500S. Віріони чутливі до нагрівання, впливу жиро розчинників, неіонних детергентів, формальдегіду, окислювачів і УФ опромінення. Після інкубування при 37 ° С протягом 24 годин спостерігалося десятикратне зниження інфекційності деяких штамів. Іони магнію (1М) знижують ступінь термоінактивації у MHV. Деякі віруси обох сімейств стабільні при рН 3,0.

Рис. 1 Схематичне зображення будови віріона

Геном коронавірусів представлений однонитчатою лінійною молекулою нефрагментованої РНК з позитивною полярністю (РНК+). Послідовність основних генів: 5'- RdRp-HE-S-E-M-N-3' (рис. 2) [4, 5, 7].

Протеїни. Віріони мають в своєму складі великий поверхневий глікопротеїн (спайк-протеїн, S, Mr 180-220 x 103), інтегративний мембранний протеїн (М, Mr 23-35 x 103), який інтегрує в оболонку вірусу 3-4 сегмента, малий мембранний протеїн (Е, Mr 9-12 x 103) і нуклеокапсидний протеїн (N, Mr 50-60 x 103). Співвідношення протеїнів S / E / M / N для TGEV відповідає 20: 1: 300: 100. Протеїн S великий (1160-1452 амінокислоти), у деяких вірусів розрізняється до S1 і S2. Даний протеїн бере участь в прикріпленні до клітки, гемаглютинації, злиття мембран і освіті вірус нейтралізуючих антитіл. Імунізація одним протеїном S сприяє розвитку протективного імунітету проти деяких вірусів (TGEV, MHV). Карбоксикінцева частина протеїну має супер заплутану структуру. Протеїн М утворений 225-260 амінокислотами і індукує утворення a-інтерферону. Коронавіруси містять гемаглютинін-естеразной протеїн (НЕ, Mr 65x103), який формує короткі поверхневі виступи. Протеїн має рецептор-зв'язуючий домен для 9-О-ацетильованій нейрамінової кислоти, володіє гемаглютинірующу і рецептор, який руйнує (нейрамінат-О-ацетілестераза) активністю. Протеїн не проявляє деяку ідентичність за амінокислотним з гемаглютіні-естеразной протеїном вірусу грипу С. протеїн Е (80-109 амінокислот), разом з протеїном М, грає важливу роль в процесі складання віріона. Протеїн N (377-455 амінокислот) фосфопротеин, який бере участь в регуляції синтезу РНК, зв'язується з вірусної РНК і утворює спіральний нуклеокапсид.

Неструктурні протеїни зазвичай несуттєві для вірусної реплікації в культурі клітин або in vivo. Один необхідний неструктурний протеїн - реплікази, кодується геном 1, що охоплює 2/3 генома (18-22 kb). Передбачається, що репліказний ген кодує протеїн з Mr 740-800 х 103, який піддається котрансляціонному процесингу. Ген кодує дві ORFs 1a і 1b, які перекриваються на кілька нуклеотидів. Для деяких доменів всередині на основі гомології по сиквенсу припускають функції: цистеїн-багатий протеїн, пов'язаний з ростовими фактором; РНК-залежна РНК-полімераза; домен связивнія з нуклеозидтрифосфат (NTP) / хеліказний; домен связивнія з нуклеїновими кислотами "цинковий палець" (zinc-finger).

Інші неструктурні протеїни розрізняються у коронавірусів за назвою і локалізації. Локалізація генів, що кодують ці неструктурні протеїни визначена. Ген N зазвичай розташований по 3'-кінця геному коронавірусів, за винятком TGEV, FCoV, CСoV, у яких цей ген передує 1-2 іншим генам.

Торовіруси (підродина Torovirinae) за морфологією дещо відрізняються від коронавірусів. На ЕМ-фотографіях вони мають вигляд диску або кільця (торус - кругла основа архітектурної колони) із щільною периферією та електронно прозорим центром. Віруси, що віднесені до роду Torovirus, мають розміри 100-140 х 35-50 нм. Представники роду Bafinivirus мають форму у вигляді палички і розміри 170-200 нм у довжину та 75-88 нм у діаметрі.

Структура коронавірусів значною мірою обумовлює цілий ряд дуже важливих властивостей збудника, а саме - їх резистентність до впливу різних фізико-хімічних чинників та навколишнього середовища. Так, коронавіруси зберігають інфекційну активність упродовж кількох років у ліофілізованому стані при температурі +4оС, а у замороженому стані - при температурі -70оС. Ультрафіолетове (УФ) випромінювання інактивує віруси за 15 хв, органічні розчинники та детергенти - впродовж декількох хвилин. Віруси термолабільні: при температурі +37оС інактивуються за 10 год., при +33оС - за 16 год, при 56оС - за 10 хв.

Рис. 2. Схема будови корона вірусу (а - геном, б - вірусна частинка)

Для коронавірусів людини зона рН 7,0-7,5 є оптимальною. Зміна рН середовища в будь-який бік згубна для них. Дія сонячних променів спричинює повільну інактивацію збудника. Коронавіруси зберігаються у складі аерозолю впродовж 8-10 год, у питній воді - до 9 діб, у приміщенні при температурі 0- 18оС - від 4 до 11 діб [4, 7].

2.2.2 Особливості репродукції Coronaviridae та патогенез

Коронавіруси людини можуть розмножуватись у первинно-трипсинізованій культурі клітин нирок мавп, легень, трахеї і нирок ембріону людини, у диплоїдній культурі легень ембріона людини в умовах in vitro. Окремі штами здатні розмножуватись лише в органній культурі. Оптимальна температура культивування +33-35оС. Коронавіруси людини не розмножуються на курячих ембріонах.

В умовах in vivo основними клітинами-мішенями для коронавірусів є епітеліальні клітини та макрофаги, що мають на своїй поверхні спеціальні рецептори, які розпізнає та з якими взаємодіє поверхневий білок S вірусу.

Рис. 3. Основні етапи репродукції корона вірусів

Адсорбція коронавірусів на чутливих клітинах триває 20-60 хв. Репродукція відбувається в цитоплазмі без участі ядра. Проникнення, роздягання вірусу та синтез вірус специфічних білків тривають 4-7 год. Складання вірусних часток відбувається на ендоплазматичних мембранах у навколо ядерній зоні. Вони відбруньковуються в отвір ендоплазматичної мережі, крізь тубулярні цистерни пересуваючись до краю клітини. Вихід вірусу з клітини відбувається шляхом брунькування без модифікації клітинної мембрани (рис. 3).

У людей коронавіруси спричиняють гострі респіраторні захворювання верхніх дихальних шляхів, ТГРС та БСРС. Деякі представники роду Alphacoronavirus (HCoV-229E, HCoV- NL63) і Torovirus (HToV) здатні спричиняти гастроентерити та інші ускладнення з боку ШКТ, що проявляються гарячкою, болями у животі та діареєю.

2.2.3 Організація геному та реплікація Coronaviridae

Приблизно 2/3 геномної РНК становить полімеразний ген. Місце перекривання між ділянками ORF1а і 1b є специфічним "ковзним" сиквенс (7 нуклеотидів), які мають псевдовузлувату структуру (рибосомних сигналів перескакування) і необхідним для трансляції ORF1b. 3'-частина генома укладає гени, що кодують структурні і неструктурні протеїни. Організація генів неструктурних протеїнів, які розташовані між генами структурних білків, розрізняються у різних коронавірусів. Передбачається псевдовузлова структура і для вірусної РНК.

Синтез вірусної РНК проходить через процес РНК-залежного синтезу РНК, в якому мРНК транскрибується з негативних ланцюгів. Безпосередньо перед більшістю генів розташовується консенсуальна послідовність UCUAAAC (для MHV) або близька їй у інших коронавірусів. Цей сиквенс є сигналом для транскрипції субгеномних РНК. Залежно від виду вірусу і виду господаря коронаровірусни мРНК можуть бути 6-8 видів, що розрізняються за розміром. Найбільша мРНК є геномної РНК, яка також служить в якості мРНК для ORF1a і 1b; інші - субгеномні. Починаючи з найбільшої, всі мРНК позначені номерами від 1 до 7. мРНК мають блок нестид-структуру (nested-set structure), що нагадують геномну структуру. За винятком самих дрібних мРНК. Зазвичай, транслюється тільки 5'-ORF кожної мРНК. Однак є винятки: деякі мРНК, наприклад, мРНК-5 MHV, мРНК-3 IBV і нуклеокапсідний мРНК BcoV транслюються з внутрішньої ініціації з утворенням 2-3 продуктів.

Коронавірусние мРНК мають і інші унікальні структурні особливості: їх 5'-кінець має лідерних сиквенс (приблизно 65-98 нуклеотидів), який утворюється з 5'-кінця геномної РНК. У вірусної геномної РНК за місцем початку мРНК розташовується коротка ділянка. Цей сиквенс становить частину сигналу для транскрипції субгеномной РНК.

Синтез коронавирусной РНК відбувається в цитоплазмі з утворенням проміжних форм (негативних ланцюгів). Виявляються як повно розмірні, так і субгеномні негативні РНК, вид і кількість яких відповідає вірус специфічної мРНК. Субгеномні негативні РНК є дзеркальним відображенням позитивних субгеномних РНК. Запропоновано багато моделей транскрипції, але найбільше розуміння знайшли поки дві: транскрипція з лідерних праймуванням і транскрипція через синтез негативних ланцюгів.

Модель "транскрипції з лідерних праймуванням" передбачає, що вірусний геном РНК спочатку транскрибується по всій довжині в негативну РНК, яка, в свою чергу, стає матрицею для подальшого синтезу субгеномних РНК. Лідер транскрибується з 3'-кінця негативної РНК і дисоціюють від матриці з подальшою асоціацією з матричної РНК по різних сайтах початку мРНК, граючи роль праймера для транскрипції вірусних субгеномних РНК. Передбачається, що етап переривчастої транскрипції відбувається під час синтезу позитивних РНК. На противагу цій моделі, модель "переміжною (переривчастої) транскрипції під час синтезу негативних РНК" передбачає, що етап переривчастої транскрипції відбувається під час синтезу негативних РНК, приводячи до утворення субгеномних негативних РНК, які, потім, служать матрицями для синтезу субгеномних РНК. У цій моделі міжгенних геномних РНК в місцях почала мРНК служать в якості сигналів, терминуючого або визначають паузу, при синтезі негативних РНК, і потім, новоутворені субгеном негативний РНК перескакує на лідерних РНК-сиквенс 5'-кінця геномної РНК, який діє як праймер для трансляції.

Сигнал упаковки для РНК MHV локалізована поруч з 3'-кінцем гена 1. Цей сигнал формує шпилевидну структуру, визначальну упаковку дефектних або гетерологічних РНК всередину віріона.

Коронавіруси зазанають рекомбінації з високою частотою під час реплікації позитивних і негативних РНК. Це особливо вірно щодо MHV. Більш низька частота рекомбінації описана для IBV і TGEV.

Збірка вірусних частинок ймовірно починається з освіти рибонуклепротеіну (RNP), що взаємодіє з компонентами коров'ячого чохла. Дозрівання віріонів відбувається в цитоплазмі шляхом брунькування через ендоплазматичний ретикулум та інших апарат-Гольджі мембран. Взаємодія між протеїнами М і Е є ключовою подією в збірці вірусних частинок. Протеїни S і НЕ не є суттєвими для формування вірусних частинок.

2.2.4 Антигенні властивості Coronaviridae

Імунна відповідь визначено щодо 4-х структурних протеїнів (S, M, N і HE, якщо є). Домінуючими антигенами, які беруть участь в нейтралізації вірусу, є протеїни S і НЕ. Зниження інфекційності антитілами, специфічними протеїну М, відбувається, зазвичай, в присутності комплементу. Захист від коронавірусних інфекцій (MHV, TGEV) забезпечується очищеним або рекомбінантним протеїном S. Антитіла, специфічні протеїнів M і N також забезпечують деякий захист in vivo. Найбільша ефективність індукції освіти вірус нейтралізуючих антитіл досягалася при використанні комбінації протеїнів S і N. Глобулярна частина протеїну S містить багато домінантних антигенних сайтів, що беруть участь в механізмах гуморального і Т-клітинного (цитотоксичного) імунної відповіді. Інші важливі епітопи виявляються також на стовбурової частини (наприклад, у MHV). Сильну імунну відповідь індукують як амино-, так і карбоксиконцеві ділянки протеїну М. Якщо нейтралізуючі антитіла, наявні до зараження, запобігають розвитку хвороби, то відповідь з боку цитотоксичних Т-клітин важливий для елімінації вірусу. Гіперваріабельні домени частини S1 протеїну S полегшують селекцію вірусних ескейп-мутантів, які ухиляються як від гуморального, так і від клітинної імунної відповіді. Протеїн N бере участь у розвитку протективної клітинної імунної відповіді.

Імунна система відіграє важливу роль в патогенезі коронавірусних інфекцій, беручи участь в процесах демиелінізации і антитіло-залежної підвищення інфекційності FCoV.

2.2.5Біологічні особливості Coronaviridae

Короновіруси інфікують птахів і ссавців, включаючи людину. Найбільш часто мішенями для коронавірусів є респіраторний і шлунково-кишковий тракт і тканини нервової системи, однак, можуть страждати і такі органи як печінка, нирки, серце, очі. Епітеліальних клітини є основними мішенями коронавірусів. Широке розповсюдження клітини, такі як макрофаги, так само уражаються коронавірусами. Віруси мають відносно вузьке коло сприйнятливих господарів, інфікуючи тільки своїх природних господарів і деякі близькоспоріднені їм види. Іноді може відбуватися міжвидова передача інфекції, як наприклад інфекція у собак, викликана TGEV. Біологічні вектори не відомі. Поширення відбувається респіраторно, аліментарно або механічно.

Хоча коронавіруси можуть зв'язуватися з клітинами через ацетильовані форми глікопротеїнів і ліпідів, для розвитку вірусної інфекції необхідно більш специфічне зв'язування між вірусом і клітинними рецепторами. Коронавіруси підрозділяються на 3 групи. Коронавіруси 2 групи, включаючи MHV, використовують в якості рецепторів членів підродини біліарних гликопротеинов (bgp), що відносяться до сімейства карциноембріональний антигенів.

Представники 1 групи коронавірусів (включаючи TGEV і HCoV-229E) використовують в якості рецептора для проникнення в клітину амінопептідазу N (APN або CD13). Поверхневими клітинними молекулами, необхідними для ініціації інфекції ВСoV і HCoV-ОС43, ймовірно, є глікопротеїни, що містять сіалова кислоту (N-ацетил-9-О-ацетілнейраміновой кислоту). Проте, зв'язування з bgp або APN не є достатнім для вірусної інфекції і не пояснює відмінностей в тропизме коронавірусів. Крім зв'язування з вищезгаданими рецепторами, тропізм коронавірусів визначається протеїном S.

Коронавірусні інфекції людини і тварин реєструються повсюди (всюди, де були проведені відповідні вірусологічні та серологічні дослідження).

Підрозділ на види представників роду Coronavirus проводиться за наступними критеріями:

o організація і сиквенс генів неструктурних протеїнів; антигенні властивості; процесинг протеїну S до S1 і S2;

o спектр сприйнятливих тварин.

Кількість і локалізація несуттєвих генів (часто кодують неструктурні протеїни) значно різняться. Такі гени розташовані або між генами Pol і S, S і M, M і N або після гена N. Наприклад коронавіруси 2 групи MHV і ВCoV мають ORF2 і 3-1, що кодують протеїн в 260 амінокислот і НЕ, відповідно, які відсутні у коронавірусів 1 і 3 груп. Наявність ORFs між генами M і N є унікальним щодо виду IBV, і тільки коронавіруси кішок і собак мають дві ORFs після гена N. На противагу цьому, ген N є останнім у MHV, BCoV, HCoV-229E, PEDV і IBV. Серологічний аналіз коронавирусов 1 групи показав існування 3-х антигенних кластерів, один з яких представлений TGEV, CCoV і FCoV, тоді як два інших - HCoV-229E і PEDV, відповідно. Процесинг протеїну S до S1 і S2 у коронавірусів 1 групи (TGEV, CСoV, FCoV, НСoV-229Е і PEDV) не відбувається, тоді як у вірусів 2 групи (MHV, BCoV, HCoV-ОС43) і 3 групи (IBV) протеїн S розрізається.

2.2.6 Клінічні прояви Coronaviridae

Коронавірусна інфекція верхніх дихальних шляхів зумовлена коронавірусами HCoV 229E, HCoV NL63, BetaCoV1 (стара назва HCoV ОС43), HCoV HKU1 та HToV. При гострих респіраторних захворюваннях ці коронавіруси репродукуються в клітинах епітелію верхніх дихальних шляхів (ВДШ).

Коронавіруси HCoV 229E, HCoV NL63, BetaCoV1, HCoV HKU1 та HToV мають повсюдне поширення. Коронавірусна інфекція у вигляді спорадичних випадків реєструється впродовж усього року. В умовах помірного клімату характеризується підйомом захворюваності взимку та на весні. Хворіють діти та дорослі. Діти хворіють у 5-7 разів частіше, ніж дорослі. Інфекція поширюється повітряно-краплинним, фекально-оральним та контактним шляхами передачі. Поширенню вірусу в навколишньому середовищі сприяють катаральні прояви, які характерні для ГРВІ. Джерелом збудника інфекції є хворі з клінічно вираженою або стертою формою захворювання. У структурі ГРВІ серед госпіталізованих пацієнтів на коронавірусну інфекцію на дітей припадає від 12 до 28 %.

При ГРВІ коронавірусної етіології інкубаційний період складає 3-4 дні. Тривалість хвороби - 5-7 днів. Захворювання починається гостро і в більшості випадків має легкий перебіг з помірними симптомами інтоксикації та ураженням ВДШ. Основними симптомами є риніт із значними серозними виділеннями з носу без підвищення температури. Іноді коронавірусна інфекція супроводжується слабкістю, сухим кашлем, слабко вираженими катаральними явищами з боку верхніх дихальних шляхів та болем за грудиною. У ряді випадків (3-8%) коронавірусна інфекція має більш тяжкий перебіг, уражає нижні дихальні шляхи (НДШ) та завершується розвитком пневмонії, що надзвичайно небезпечно для дітей раннього віку. Також коронавірусна інфекція може проявлятися в асоціації з іншими захворюваннями вірусної та бактеріальної етіології. Після перенесеного захворювання формується гуморальний імунітет.

Тяжкий гострий респіраторний синдром (ТГРС, SARS - Severe Acute Respiratory Syndrome) або Їатипова пневмонія? - нове висококонтагіозне респіраторне захворювання вірусної природи, яке вперше з'явилось 16 листопада 2002 р. на території провінції Гуандун на півдні Китаю, а потім стрімко набуло пандемічного поширення на території ще 29 країн Європи, Азії, Північної та Південної Америки та Австралії. Нове вірусне захворювання уразило більше 8 тис. осіб, з яких більше 700 людей загинули, оскільки катастрофічно не вистачало інформації про природу збудника, не існувало відповідної вакцини та ефективної етіотропної хіміотерапії. Ціною надзвичайних зусиль світової спільноти пандемія Їатипової пневмонії? була зупинена 5 липня 2003 р. Проте, до кінця 2003 р. було виявлено ще 2 випадки захворювання на ТГРС у співробітників вірусологічних лабораторій, що працювали над виділенням вірусу в культурі клітин [10,15].

На початку 2004 р. у Китаї були зареєстровані нові 4 випадки захворювання, у квітні цього ж року в Пекіні та у південнокитайській провінції Аньхой ще 9 випадків, у тому числі - 1 летальний, джерела збудника інфекції при цьому встановлені не були.

За структурою, генетичними та антигенними властивостями SARS-CoV був віднесений до родини Coronaviridae (див. табл. 1 та 2). Було встановлено, що геном SARS-CoV представлений одноланцюговою молекулою РНК+, має 29727 пар нуклеотидів та 11 рамок зчитування (ORF). Геноми 4-х відомих на сьогодні штамів SARS-CoV різняться між собою за 24 позиціями нуклеотидів, а також мають певні відмінності від геномів інших добре вивчених коронавірусів людини і тварин. До найбільш важливої особливості геному належить висока частота рекомбінацій молекули РНК. Найбільшу генетичну спорідненість SARS-CoV має з коронавірусом котів та бичачим коронавірусом, а також з коронавірусом свиней [8].

Вірус можна виділити та накопичити в умовах in vitro. На сьогодні розроблені та вже працюють стандарти ВООЗ щодо техніки культивування SARS-CoV у культурах клітин VERO та FRhk-4. Розроблені моделі на тваринах.

За ознаками патогенності вірус віднесено до II групи, тому робота із вірусовмісним матеріалом має проводитись із дотриманням правил та заходів біобезпеки, передбачених щодо мікроорганізмів II групи патогенності, у відповідних акредитованих лабораторіях.

Вивчення резистентності SARS-CoV показало, що при кімнатній температурі він зберігає інфекційну активність у випорожненнях при потраплянні їх на одяг - 12 год, скло - 96 год та папір - 36 год. У сечі вірус зберігається 24 год, а у слині - до 72 год. За даними проміжного звіту китайських дослідників, тривалість збереження вірусу у випорожненнях залежить від рН середовища. Так, при рН 6,7 (випорожнення дитини) він зберігається 3 год, при рН 8,0 (нормальна консистенція) - 6 год, при рН 9,0 (рідкі, діарейні) - практично, 4 доби. Вірус стійкий до дії 0,5% розчину фенолу впродовж 20 хв, перманганату калію у розведенні 1:20 000 - 20 хв, до 0,5% розчину трипсину - 60 хв. SARS-CoV чутливий до дії хлорвмісних сполук, спиртвмісних дезінфектантів, ацетону, 10% розчина формальдегіду, 2% розчина фенолу, 75% етанолу. Інфікуюча доза вірусу не визначена.

Джерелом збудника інфекції для людини є хворий на ТГРС, інфікована SARS-CoV людина, як у стані вірусо носійства, так і з різним клінічним перебігом хвороби.

SARS-CoV потрапляє в навколишнє середовище із респіраторним секретом, слиною, сечею та фекаліями хворого на ТГРС. Найбільша небезпека пов'язана із респіраторним секретом, в якому знаходиться максимальна кількість вірусу. У фекаліях та сечі хворого концентрація вірусу значно менша [16].

Вірус передається повітряно-крапельним шляхом та при контакті із біологічними рідинами організму хворого. З'явилась інформація про наявність вірусу в секретах потових залоз та можливість передачі вірусу при контакті з потом. Враховуючи наявність вірусу у фекаліях, уточнюється можливість реалізації фекально-орального механізму передачі інфекції. Проте, сьогодні все більше дослідників вважають, що, на відміну від коронавірусів тварин, для SARS-CoV фекально-оральний механізм передачі немає великого значення для поширення.

У лікувальних установах чинниками передачі вірусу можуть бути предмети спільного вжитку, апарати штучного дихання, інший медичний інструментарій, що дотикається до слизових оболонок людини. Період заразливості припадає на початок клінічних проявів і триває весь період розпалу хвороби, у частини хворих може спостерігатись у стадії реконвалесценції.

Професійними групами ризику щодо інфікування є медичні працівники, які надають допомогу ураженим, а також персонал діагностичних та наукових лабораторій.

Клінічні прояви цього захворювання не дозволяють лікарям визначити ознаку або характерний симптом, які були б притаманні саме ТГРС, виключаючи при цьому з високою вірогідністю альтернативний діагноз. Відповідно до визначення експертів ВООЗ, випадком підозрілим на ТГРС, слід вважати документально засвідчену гарячку (t > 38°С) та симптоми ураження НДШ у пацієнта. Дуже важливим, ключовим фактором у постановці діагнозу мають такі деталі анамнезу, які свідчать про наявність підтвердженого контакту пацієнта із хворим на ТГРС або перебування в ендемічному за ТГРС регіоні [10-13].

1 травня 2003 р. ВООЗ переглянуло визначення та зробило наведені нижче уточнення.

Випадок, підозрілий на ТГРС:

1) у пацієнта спостерігається гарячка (температура вища за +38°С) та кашель + одна ознака або більше з тих, що наведені у дужках (підтверджений близький контакт із хворим, підозрілим на ТГРС, або із хворим, який вірогідно має ТГРС);

2) пацієнт загинув внаслідок невідомої респіраторної інфекції; розтин не проводився з будь-якої причини.

Випадок вірогідного ТГРС:

1) випадок, підозрілий на ТГРС + рентгенологічні ознаки пневмонії чи гострого респіраторного дистрес-синдрому;

2) випадок, підозрілий на ТГРС + позитивні результати одного або більше лабораторних тестів;

3) випадок, підозрілий на ТГРС + дані аутопсії, що підтверджують наявність гострого респіраторного дистрес-синдрому невизначеної етіології.

Відповідно до результатів найбільш репрезентативного дослідження, проведеного у Гонконзі і в яке входило 1425 випадків захворювання на ТГРС, можна стверджувати, що інкубаційний період хвороби триває, в середньому, 6,4 дні (від 2 до 10 днів). Захворювання починається гостро з високої температури тіла (більше +38°С).

У клінічному перебігу можна виділити три фази.

1-а фаза (продромальний період) характеризується лихоманкою, міалгіями, слабкістю, головним болем, триває 3-7 днів. Респіраторні симптоми на початку захворювання виражені помірно. Як правило, на 2-7 добу з'являється непродуктивний кашель.

Особливістю ТГРС є відсутність чхання та риніту у більшості хворих.

2-а фаза (через 3-7 днів після початку хвороби) для більшості хворих характеризується наростанням респіраторної симптоматики. Посилюється кашель, з'являється задишка, наростає гіпоксія. Новий пік підвищення температури спостерігається у 85% хворих, в середньому, через 8,9 діб після перших клінічних проявів захворювання, прогресування рентгенологічних ознак -- у 80% хворих, в середньому, на 7,4 добу. На 10-15 добу після появи перших симптомів захворювання спостерігається сероконверсія та зменшення вірусного навантаження в крові [18, 19].

Приблизно у 20% осіб захворювання переходить у 3-ю фазу з розвитком гострого респіраторного дистрес-синдрому та необхідністю в штучній вентиляції легень (ШВЛ). У деяких хворих може проявлятись виражена лімфопенія, нозокоміальний сепсис та поліорганна недостатність. Факторами ризику розвитку гострого респіратоного дистрес-синдрому можуть бути похилий вік людини (більше 60 років), хронічний гепатит В. Впливом саме останнього фактору більшість дослідників пояснюють високу летальність від ТГРС серед хворих у південному Китаю, де широко розповсюджений хронічний гепатит В.

Розрахунки експертів ВООЗ показали, що летальність при ТГРС у різних вікових групах населення коливалась від 0 до 50%, а в середньому, цей показник складає 15%.

Близькосхідний респіраторний синдром (БСРС)

MERS-CoV вперше був виявлений у квітні 2012 р. у Саудівській Аравії та надзвичайно стрімко став поширюватися в світі, призводячи до виникнення у людини тяжкого гострого респіраторного захворювання, часто з летальними наслідками, що отримало назву

Близькосхідний респіраторний синдром (БСРС). Вже з вересня 2012 р. ВООЗ стала проводити регулярний моніторинг випадків БСРС у повній відповідності із Міжнародними медико санітарними правилами, а в травні 2013 року на спеціальному засіданні групи експертів Міжнародного комітету з таксономії вірусів збудник БСРС знайшов своє місце в таксономічній системі царства Virae (табл. 1-2).

На часі основна захворюваність на БСРС спостерігається в східній частині Саудівської

Аравії. Завезені випадки захворювання виявлені в інших країнах Близького Сходу (в Йорданії, Катарі, ОАЕ), північній Африці (в Тунісі) та в Європі - у Франції, Німеччині, Великій Британії та Італії. На 29.10.2013 р. лабораторно підтверджені 145 випадків захворювання, з яких 62 (42,8%) виявилися летальними [18].

Вірус можна виділити та накопичити в умовах in vitro за стандартами ВООЗ, що були розроблені для культивування SARS-CoV (рис. 4).

За побудованим філогенетичним деревом найбільшу генетичну спорідненість MERS-CoV має з вірусами котячого перитоніту (FCoV; NC007025), HCoV-229E (NC002645), вірусами епідемічної діареї свиней (PEDV; NC003436), HCoV-NL63 (DQ445911), коронавірусами кажанів

BatCoV-1A (NC010437), BatCoV-512 (DQ648858), коронавірусами телят (BCoV; NC003045),

HCoV-OC43 (AY585228), HCoV-HKU1 (AY884001), вірусами гепатиту мишей (MHV; NC006852), BatCoV-HKU5 (EF065509), BatCoV-HKU9 (EF065513), SARS-CoV (AY345988), BatCoV-HKU4 (EF065505), вірусом пташиного інфекційного бронхіту (IBV; NC001451) та коронавірусами білуг (BWCoV; EU111742) і HCoV-EMC (JX869059) (рис. 5). Сірим кольором виділений підрід С роду Betacoronavirus.

За результатами молекулярно-генетичних досліджень, природним резервуаром збудника є кажани. Не виключена можливість передачі вірусу людині через продукти життєдіяльності кажанів, які живуть на горищах житлових будівель. Зважаючи на те, що кажани багатьох видів здатні здійснювати сезонні міграції та зимувати на певних територіях, вірус може бути занесений і на територію України. Встановлена можливість передачі вірусу від людини до людини при тісному контакті.

Рис. 4. Цитопатична дія MERS-CoV в культурах клітин LLC-MK2 та Vero (а - контроль культури клітин LLC-MK2; б - цитопатична дія в культурі клітин LLC-MK2; в - контроль культури клітин Vero; г - цитопатична дія в культурі клітин Vero)

Клінічна картина БВРС - це гостре респіраторне вірусне захворювання (ГРВЗ), що супроводжується лихоманкою, кашлем, задишкою, утрудненим диханням і, в більшості клінічно підтверджених випадків, швидко переходить у тяжку первинну вірусну пневмонію. У пацієнтів, які хворіють на хронічні хвороби органів дихання та серцево-судинної системи, метаболічний синдром та імунодефіцитні стани різного генезу, на перший план в якості провідних симптомів виступають ураження ШКТ та ниркова недостатність.

Рис.5. Філогенетичне дерево коронавірусів

Вірусологічна діагностика коронавірусних захворювань людини. Вірусологічна діагностика коронавірусної інфекції, зумовленої вірусами HCoV-229E, HCoV-NL63, BetaCoV, HCoV HKU1 та HToV проводиться шляхом виділення вірусів у спеціалізованих лабораторіях, де є відповідні клітинні або органні культури. Вірус виявляють за ЦПД та ідентифікують виділений збудник у реакції нейтралізації (РН). Виділення та ідентифікація коронавірусів - це довготривалий процес, який може викликати значні труднощі [12,14].

Для постановки етіологічного діагнозу найчастіше застосовують різноманітні серологічні реакції або тести. Серед них - імуноферментний аналіз (ІФА) для визначення антитіл класів IgM та IgG у плазмі або у сироватці крові, реакція імунофлюоресценції (прямий і непрямий варіанти) для визначення антитіл класу IgM у плазмі крові пацієнтів у перші 10 днів хвороби. Серологічні дослідження здійснюють у парних сироватках крові у РН, реакції зв'язування комплементу (РЗК), реакції гальмування гемаглютинації (РГГА).

Для виявлення геномної РНК вдаються до молекулярно-генетичних методів дослідження. Найчастіше застосовують полімеразно-ланцюгову реакцію із зворотною транскрипцією (ЗТПЛР) в моно- або мультиплексному форматі.

Для діагностики торовірусної інфекції використовують електронну мікроскопію (ЕМ) та імунну електронну мікроскопію (ІЕМ), ЗТ-ПЛР та ІФА.

Лабораторна діагностика коронавірусної інфекції ТГРС та БСРС включає електрофоретичну детекцію та детекцію за кінцевою точкою в реальному часі геномної РНК методом ОТ-ПЦР у біологічному матеріалі (кров, сеча, назальний секрет) . Цей метод особливо важливий для ранньої діагностики.

Два нових коронавіруси були виділені від людини у двадцять першому столітті: коронавірус SARS-CoV тяжкого гострого респіраторного синдрому (ТГРС) та коронавірус MERSCoV Близькосхідного респіраторного синдрому (БСРС). Обидва з них спричиняють гострий респіраторний дистрес-синдром (ГРДС) і пов'язані з високими показниками летальності. В огляді описані ключові біологічні та молекулярно-генетичні особливості коронавірусів, у тому числі тропізм до різних культур клітин, будова вірусної частки та організація вірусного геному. Приділено значну увагу вірусологічній діагностиці, епідеміологічним особливостям збудників, клінічним проявам.



РОЗДІЛ ІІІ ВИКОРИСТАННЯ ВІРУСІВ І БАКТЕРІОФАГІВ В БІОТЕХНОЛОГІЇ

У біотехнології віруси і бактеріофаги виступають як одні з головних об'єктів. В даний час існує такий спосіб лікування захворювань, як генна терапія. Для цього в клітини хворого треба доставити певні гени, які виправляють генетичні порушення. Було вирішено використовувати для цього віруси. Адже саме вони можуть проникати в клітку і впроваджувати в неї чужорідний генетичний матеріал. Такі корисні віруси називаються векторами, тобто переносниками.

3.1 Вірусні препарати для захисту рослин.

Вірусні препарати для захисту рослин виробляють в основному на основі бакуловірусів, а саме вірусів ядерного поліедрозу і вірусів гранульозу. Дія вірусів високоспецифічна і спрямована на комах певних видів. Вірусні препарати не шкідливі для довкілля і не порушують усталені біоценотичні зв'язки. Ентомопатогенні віруси безпечні для людини, сільськогосподарських тварин, корисних комах. Вірусні препарати як правило спрямовані на захист рослин від комах-шкідників. Такі препарати прийнято називати віринами. Крім слова «вірин» до назви препарату включають індекс, що позначає назву віруса та комахи-хазяїна. Наприклад, препарат «вірин-ГЯП» - створено на основі вірусу гранульозу яблуневої плодожерки, препарат «вірин-АББ» - містить віруси гранульозу та поліедрозу американського білого метелика (бабочка).

Віруси здатні до розмноження лише у живих організмах, чим і визначаються способи їхнього масового розмноження при виробництві вірусних препаратів. Для отримання великої кількості вірусних часток (які згодом стануть основою біологічного препарату) використовується два підходи: вирощування в лабораторіях хазяїна вірусу, зараження його та отримання очищеного інфекційного матеріалу; культивування в лабораторних умовах окремих клітин, чутливих до вірусу, та їх зараження вірусом.

3.2 Викоритання вірусів у медицині

Вакцимна -- препарат, що складається з ослаблених, вбитих збудників хвороб чи продуктів їхньої життєдіяльності.

Живі вакцини містять ослаблений живий мікроорганізм. Можуть бути отримані шляхом селекції (БЦЖ, грипозна). Вони здатні розмножуватися в організмі і породжувати вакцинальний процес, формуючи несприйнятливість. Втрата вірулентності в таких штамів закріплена генетично, однак в осіб з імунодефіцитами можуть виникнути серйозні проблеми. Як правило, живі вакцини є корпускулярними. Прикладом живих вакцин можуть служити вакцини для профілактики краснухи (Рудивакс), кору (Рувакс), поліомієліту (Поліпро Себин Веро), туберкульозу, епідемічного паротиту (Імовакс Орейон). Живі вакцини випускаються в ліофілізованому виді (крім поліомієлітної).

Інактивовані вакцини одержують шляхом впливу на мікроорганізми хімічним шляхом чи нагріванням. Такі вакцини є досить стабільними і безпечними, тому що не можуть спричинити реверсію вірулентності. Вони часто не вимагають низькотемпературного збереження, що зручно в практичному використанні. Однак у цих вакцин є і ряд недоліків, зокрема, вони породжують відносну слабку імунну відповідь і вимагають застосування декількох доз (бустерні імунізації).

Вони містять або убитий цілий мікроорганізм (наприклад цільно кліткова вакцина проти коклюшу, інактивована вакцина проти сказу, вакцина проти вірусного гепатиту А), або компоненти клітинної стінки чи інших частин збудника, як, наприклад, в ацеллюлярній вакцині проти коклюшу, кон'югованій вакцині проти гемофільної інфекції, у вакцині проти менінгококковій інфекції. Їх убивають фізичними (температура, радіація, ультрафіолетове опромінення) чи хімічними (спирт, формальдегід) методами. Такі вакцини реактогенні, застосовують їх мало (коклюшна, проти гепатиту А). Інактивовані вакцини також є корпускулярними.

Корпускулярні вакцини -- це бактерії, віруси, інактивовані хімічним (формалін, спирт, фенол) чи фізичним (тепло, ультрафіолетове опромінення) впливом. Прикладами корпускулярних вакцин є: коклюшна (як компонент АКДС і Тетракок), антирабічна, лептоспірозна, грипозні цельновіріонні, вакцини проти енцефаліту, проти гепатиту А (Аваксим), інактивована поліовакцина.

Віруси є паразитами. Віруси відрізняються від клітин способом репродукції. Нові клітини завжди виникають безпосередньо з перед існуючих клітин, але нові віріони вірусу ніколи не утворюються безпосередньо з перед існуючих віріонів. Нові віріони утворюються в процесі реплікації, який здійснюється усередині клітини-хазяїна і включає синтез компонентів віріона, за яким йде їх збирання в готовий віріон. Клітина надає вірусу будівельні блоки, такі як амінокислоти і нуклеотиди; механізми синтезу білку (рибосоми) і енергію у вигляді аденозинтрифосфату (АТФ). Важко дати коротке точне визначення, що таке віруси.



ВИСНОВКИ

Віруси - це надзвичайно раціонально влаштовані суперпаразіти, які паразитують як на внутрішньоклітинному, так і на генетичному рівні.

З найдавніших часів люди були знайомі з захворюваннями, викликаними вірусами. Старовинні індійські та китайські рукописи розповідають про епідемії чорної віспи, а в Стародавньому Єгипті був відомий поліомієліт. Кір, краснуха, свинка, грип, сказ, вітрянка, гепатит, жовта лихоманка, кліщовий енцефаліт. Цей сумний список можна продовжити. Вірусні інфекції усюдисущі, вони вражає всі види живих істот.

Віруси не лише змінюють інших, вони вміють перетворюватися самі. І не тільки в результаті мутацій, але і за рахунок прямого обміну фрагментами нуклеїнових кислот між вірусами різних видів. У результаті виходять такі віруси, які викликають більш важку форму захворювання, ніж вихідні. Це постійна проблема учених і людства.

1. Віруси є облігатними внутрішньоклітинними паразитами тварин, рослин, грибів, найпростіших і бактерій. Вони існують у двох формах: позаклітинній (віріон) і внутрішньоклітинній(геном вірусу). По зовнішньому вигляду віруси поділяються на сферичні, кубічні, палочковидні, нитьоподібні, сперматоподібні. Існують віруси з комбінованим типом симетрії. Розміри коливаються в широких межах: від 20-60 до 300 мілімікрон.

2. Два нових коронавіруси були виділені від людини у двадцять першому столітті: коронавірус SARS-CoV тяжкого гострого респіраторного синдрому (ТГРС) та коронавірус MERSCoV Близькосхідного респіраторного синдрому (БСРС). Обидва з них спричиняють гострий респіраторний дистрес-синдром (ГРДС) і пов'язані з високими показниками летальності. В огляді описані ключові біологічні та молекулярно-генетичні особливості коронавірусів, у тому числі тропізм до різних культур клітин, будова вірусної частки та організація вірусного геному. Приділено значну увагу вірусологічній діагностиці, епідеміологічним особливостям збудників, клінічним проявам та.

3.Віруси є паразитами. Віруси відрізняються від клітин способом репродукції. Нові клітини завжди виникають безпосередньо з перед існуючих клітин, але нові віріони вірусу ніколи не утворюються безпосередньо з перед існуючих віріонів. Нові віріони утворюються в процесі реплікації, який здійснюється усередині клітини-хазяїна і включає синтез компонентів віріона, за яким йде їх збирання в готовий віріон. Клітина надає вірусу будівельні блоки, такі як амінокислоти і нуклеотиди; механізми синтезу білку (рибосоми) і енергію у вигляді аденозинтрифосфату (АТФ). Важко дати коротке точне визначення, що таке віруси.

...