研究病毒的遺傳變異,作為研究對象的病毒毒株,當然必須純化。如果原始毒種本來就較混雜,或者已有許多變異病毒存在其中,那就容易產生假象,難以發現規律性的東西。其次,要有客觀的鑒定指標和方法,以便正確地判定病毒特性的改變情況。
1.病毒的純化 通常所謂的“純係”病毒,亦即克隆株(clone),其實也是一個或幾個病毒粒子的許多子代的群體,而在這些群體中可能又出現了新的變異,尤其是RNA病毒。但因原種數量占絕對優勢,在表現性狀上仍可承認其為純係。 動物病毒的純係分離,亦即純化,主要應用4種方法。 (1)蝕斑分離法:原理與分離噬菌體時應用細菌培養物的蝕斑法相同。即用高度稀釋的病毒液感染玻璃瓶或平皿中培養的單層細胞,由於病毒呈現致細胞病變作用,而在單層細胞上形成蝕斑。從理論上講,一個病毒粒子形成一個蝕斑,因此,根據蝕斑的大小、形狀和色澤等性狀,選擇不同的代表進行移植傳代,就有可能獲得若幹不同的純係毒株(包括變異株)。但在實際上,一個蝕斑往往由幾十個乃至幾百個病毒粒子形成。因此,由一個蝕斑分離獲得的毒株常是許多個病毒的後代,需要進行反複多次的蝕斑分離,才有可能獲得來源自一個病毒粒子的“純係”病毒。 (2)病斑分離法:某些可在雞胚絨毛尿囊膜上增殖的病毒,例如痘病毒和某些皰疹病毒等,可以根據其在絨毛尿囊膜上形成的病斑特征進行純係分離,其基本原理和方法同蝕斑分離法。 (3)終點稀釋法:本法是在研究甲型流感病毒所謂的O-D變異時最早創立的。應用雞胚羊膜囊分離甲型流感病毒時,第一代羊水病毒對豚鼠紅細胞呈現很高的凝集價,但對雞紅細胞的凝集價很低,稱為“O”相。取此第一代病毒在低倍稀釋後作第二代羊膜腔傳代,第二代病毒對豚鼠和雞紅細胞具有幾乎相等的凝集價,稱為“D”相。但如將第一代病毒作高倍稀釋後再行接種傳代,例如相當於1/2 ID50的稀釋度——終點稀釋度(在8個雞胚中隻有2~3個感染),則第二代病毒仍能保持“O”相。如果隨後繼續應用這種“終點”稀釋度傳代,一般可以無限地保持病毒“O”相的性狀。這是由於終點稀釋時隻有占多數的“O”相病毒粒子能夠獲得感染下一代雞胚的機會,毒株性狀因而保持不變。 終點稀釋法目前已經廣泛用於毒株純化和變異株選育等工作,特別是在那些不能進行蝕斑分離或病斑分離的病毒。 假如在某原株病毒“A”中出現了少數變異型病毒“B”。為了純化原株“A”,可將原毒高倍稀釋,例如10-5~10-8,每個稀釋度接種3~5管細胞培養物。根據細胞
病變出現情況,選定“終點”管。如在10-8稀釋度接種的5個管中有3管出現細胞病變,則這3管就是終點。可以有條件地認為它們是一個或少數幾個病毒粒子的後代。鑒定並選出其中最具“A”病毒特性的一株,並視需要將其再作2~3輪終點稀釋,通常即可獲得純係的“A”毒株。 如欲分離獲得純係的變異型病毒“B”,應將原毒進行低倍稀釋,例如10-1~10-3,多次傳代,使變異株病毒的數量相對增多(在變異株病毒具有較高增殖能力和增殖速度的情況下,成功率將顯著增加),隨後再作終點稀釋分離方法。為提高分離率,可以應用終點或接近終點的多管細胞培養物,從中選取較多呈現變異型“B”株特性的管,再作以後幾輪的終點稀釋分離,直至獲得純係的“B”毒株。 (4)細胞克隆法:先在玻璃器皿內培養對病毒敏感的細胞,待其長成單層後,接種高度稀釋的原始毒種。短時間(30~60分鍾)溫育後,應用細胞分散劑,例如胰酶、二乙胺四乙酸二鈉(EDTA)或鏈黴蛋白酶(pronase)將單層細胞從玻璃表麵剝離下來,並消化成單個細胞。將此細胞懸液用營養液高度稀釋,使每毫升營養液內約含1個細胞。隨後接種大量的小培養瓶或小培養管,每瓶(管)1毫升。這樣,每個培養瓶或培養管內含有1個感染細胞。再置37℃溫度下培養,約經2~3天,選擇確含1個細胞的培養瓶(管),即為初步純化的病毒。再經幾次同樣的接種和篩選,就可獲得純化的毒株。應用微量培養板進行細胞克隆,當然更為簡單方便。
2.遺傳指標 鑒定病毒遺傳變異特性的常用指標包括:①病毒粒子的形態;②抗原構造及血清學性狀;③蝕斑或病斑的大小和性狀;④致細胞病變(CPE)的特征;⑤病原性,包括感染範圍和毒力;⑥對理化學因素的抵抗力;⑦對幹擾素的敏感性。 病毒的遺傳變異特性,由其本身和子代病毒粒子表現出來。但是,表型相同的病毒,其基因型(或稱遺傳型)可能不同。以蝕斑大小這一特性為例,O毒株形成大型蝕斑,M毒株形成小型蝕斑,純型的O(OO)和M(MM)毒株及其子代當然分別地隻形成大型和小型蝕斑。但是O與M的雜交或重組型病毒(Om或oM),雖然也隻形成一個型的蝕斑為其表型,但其後代中將可能出現兩個型的蝕斑,因為它在基因型上含有O和M兩種基因。反過來,基因型相同的病毒,又可因外界條件等的抑製影響而不充分表現其特性。表型是基因型和環境條件相互作用的結果。故在病毒遺傳變異的研究中,必須掌握正確的方法,並保證實驗條件的嚴密性和恒定性,力求消除各種意外幹擾,並可考慮采用病毒成分或核酸分子的雜交和交互複活等驗證手段
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