Владислав Солоухин - Размышления и споры о вирусах

Почти 60 лет применяются в вирусологии куриные эмбрионы, и, хотя они тоже не универсальны (есть вирусы, которые в них размножаться не могут), по своему значению для прогресса науки вполне заслужили золотого памятника. Однако таково свойство людей науки да и вообще людей: хорошее они всегда хотят заменить лучшим. И к концу 40-х годов лучшее было найдено. Оно, это лучшее, правда, еще меньше, чем куриный эмбрион, было похоже на самостоятельный организм, поскольку представляло собой отдельные клетки, но главную функцию такого организма, по "мнению" вирусов, выполняло: клетки размножались, а в них репродуцировались вирусы. Речь идет о так называемых клеточных культурах.

Что такое клеточная культура? Это взятая непосредственно из растения или животного (того же куриного эмбриона) масса специальным образом обработанных клеток (они должны быть отделены одна от другой, чтобы могли расти), которая помещается в определенную питательную среду, способную обеспечить клетки всем необходимым для роста и размножения. Или группа клеток, чаще всего опухолевых, которые могут делиться бесконечно долго и "жить" во флаконах или пробирках, если им создают благоприятные условия. Как известно, нормальные — неопухолевые клетки человека и высших животных, живущие отдельно, в пробирке, делятся не более 50 раз, после чего погибают. Поэтому получать из них перевиваемые ткани невыгодно.

После создания культур клеток исследования по вирусологии и молекулярной биологии вирусов получили новый мощный импульс. Достигнута еще большая стандартизация: из одной-единственной клетки можно получить теоретически сколько угодно посевного материала, причем месяцами и годами проводить исследования фактически в одной и той же системе. Удобно и отбирать вирус, он накапливается в жидкости, которая омывает клетки. У культур клеток есть и другие преимущества, но имеются, к сожалению, и недостатки. Такие клетки могут заражаться (но в данной ситуации этот термин заменяют другим — контаминироваться) "посторонними" вирусами и становиться непригодными для выращивания вирусов исследуемых, они требуют оборудования и разнообразных реактивов. Работать с культурами клеток куда сложнее, чем с куриными эмбрионами; тем, кроме тепла и влаги, вообще больше ничего не надо.

Используя все три вида систем, воспроизводящих вирусы — животных, куриные эмбрионы и культуру клеток, — вирусолог решает основную задачу: выделяет и накапливает вирус. Без этого нет и не может быть вирусологического исследования, вирусологической лаборатории, а следовательно, и вирусологии. Это основной и главный методический прием, сделавший вирусологию самостоятельной научной дисциплиной. Именно поэтому рассказ о методах вирусологии мы начали с характеристики накопления вирусов. Отметим, что эта процедура нужна и при выделении неизвестных (пока!) вирусов из подозрительных на вирусное присутствие материалов (иными словами, для диагностики вирусных инфекций), и для накопления биомассы уже известных вирусов. Последнее необходимо для приготовления диагностических и профилактических препаратов, то есть для производственных целей. Повторим: без возможности накапливать вирусы в клетках — нет вирусологии.

Но накопить вирус в той или иной системе клеток — во всех случаях не самоцель, а лишь первый этап любой вирусологической работы. Этап важный, в известном смысле, как мы уже говорили, — определяющий. И потому, прежде чем переходить к последующим этапам, часто гораздо более сложным, длительным и дорогостоящим, необходимо каким-то образом убедиться, что вирус действительно накопился, то есть прижился в системе и начал репродуцироваться. Кроме того, важно знать динамику этого процесса и прекратить его именно в тот момент, когда количество вирусных частиц будет максимальным. Короче говоря, исследования надо начинать раньше исследований. Простите за неуклюжий каламбур, но он очень точно отвечает тактике вирусолога.

Как определить, накапливается вирус или нет? Вариантов много, они зависят от взаимоотношений, возникающих между конкретными вирусом и хозяином. Вот несколько примеров. Если заразить мышь материалом, в котором содержится патогенный для нее вирус, то спустя несколько дней зверек заболеет. Признаки заболевания видны невооруженным глазом (изменяется поведение, внешний вид) или повышается температура. Исследуя органы мыши в различные сроки от начала заболевания, опытным путем определяют динамику накопления возбудителя. Если же заражают известным вирусом, то продолжительность периода максимального накопления находят в справочной литературе.

Конечно, заболеть мышь может и от различных других причин: плохого ухода, травмы при внесении материала (очень часто заражают в мозг), попадании бактерий или чужеродного белка вместе с вирусом... Чтобы быть уверенным: работа ведется именно с вирусом, и избежать или уменьшить вероятность подобных артефактов, в опыт приходится брать не одно животное и даже не два, а до 10 — 12. Кроме того, обязательно надо сохранить в холодильнике остатки заразного материала и в случае сомнительных результатов эксперимент повторить.

При работе с куриными зародышами наличие и концентрацию вируса в эмбриональных жидкостях на глаз не определишь. Приходится ставить специальную реакцию, а для этого эмбрион выводить из опыта. Поэтому, как и мышей, первичным материалом заражают не один-два, а до десятка эмбрионов. Понятно, что это удорожает исследование, делает его более трудоемким.

Таких недостатков почти лишены эксперименты на клеточных культурах: репродукция вируса в них и даже его концентрация видны на глаз или под небольшим увеличением микроскопа. Главное же, после такого просмотра, если окажется, что вируса накопилось еще мало, флакон или пробирку можно вновь поместить в термостат и продолжать инкубацию.

Что же видно в зараженной вирусом тканевой культуре? Иногда вирус "съедает" клетку, и на монослое появляются пятна разрушения. Процесс этот носит название цитопатогенное действие вируса, сокращенно — ЦПД. В других случаях инфицированные клетки сливаются друг с другом в многоклеточное образование; еще в каких-то ситуациях внутри клетки образуются пустоты... При заражении некоторыми вирусами в ядре или цитоплазме клеток появляются чужеродные включения (тельца включения)... Но в любом случае пораженные вирусом культуры оказываются не такими, как в контроле (с контрольными животными, эмбрионами или культурами делают абсолютно все то же самое, только вносят не содержащий вирус материал), и вот по этим отличиям и судят, накапливается вирус или нет.

Очень часто изучение вирусов вообще на этом кончается, полученный ответ исследователя вполне удовлетворяет. Просмотрев через сутки-другие пробирки с монослоем, он говорит: вирусной репродукции, к сожалению (или к счастью), нет.