Лабораторные методы открытия вакцины против полиомиелита - Sciworthy | Журнал "Вольт"
Вт. Окт 27th, 2020


Полиомиелит это название болезни, вызванной полиовирус, и чаще всего поражает детей в возрасте до 5 лет, вызывая паралич в небольшом проценте случаев. Заболевание существовало на низком уровне с 1800-х годов, но в период с 1910-х по 1960-е годы стало эпидемией во многих странах.

Поскольку на пике полиомиелита десятки тысяч детей убивали и вызывали отвращение, ученые начали интенсивную работу по разработке вакцины. Йонас Солк ему приписывают, наконец, разработку первой эффективной вакцины в 1953 году. Однако сотни ученых были вовлечены в научную работу, которая привела к этому важному открытию. Один из этих ученых был Джон эндерс

Джон Ф. Эндерс, 1954. Источник: Nobel Prize.org.

В 1940-е годы общепринятое понимание заключалось в том, что полиомиелит может воздействовать только на нервную систему из-за симптомов паралича. Эндерс и его команда входили в группу исследователей, которые пытались продемонстрировать, что вирус может расти не только в нервной системе, но и в других местах тела. Это позволило бы медицинским работникам понять, может ли инфекция полиомиелита также начаться в таких местах, как кишечник, о чем косвенно свидетельствуют некоторые данные пациентов.

Чтобы разработать вакцину против вируса, сначала вам нужно вырастить большое количество вируса для использования в экспериментах. «Вырастить» вирус не так просто, как вырастить растение или бактерии. Вирусы не растут сами по себе. Им необходимо инфицировать живые клетки, чтобы воспроизводиться. Для получения вирусов в лаборатории используется метод, называемый культура ткани млекопитающих используется. Клетки млекопитающих не являются свободноживущими, как бактерии. Из них состоят органы и части тела млекопитающих, таких как крыса или человек. Так что выращивать эти клетки в посуде намного сложнее. Им требуется много внимания и тонкий баланс питательных веществ, чтобы расти в течение длительного периода времени.

Когда у вас есть клетки млекопитающих, которые вы можете успешно выращивать в лаборатории, они готовы к заражению интересующим вас вирусом. Затем вирус использует клетки, чтобы сделать больше себя. Как знал Эндерс, проблема полиовируса заключается в том, что никогда не было показано, что он растет ни в одном другом типе клеток, кроме клеток мозга и нервных клеток. Предыдущие попытки других ученых выращивать вирус в клетках печени, почек, легких и селезенки потерпели неудачу.

Изображение слева (Источник: НАСА) показывает, как сегодня выглядит лаборатория тканевых культур по сравнению с тем, как она, вероятно, выглядела (справа, Источник: История вакцин), когда Эндерс выполнял свою работу в 1949 году.

Эндерс и его коллеги намеревались выращивать вирус полиомиелита в мышцах, коже, соединительной ткани и клетках кишечника человека по сравнению с клетками человеческого мозга. Клетки, которые они использовали для этих экспериментов, были взяты из тел умерших человеческих эмбрионов и одного умершего недоношенного ребенка. Первоначальный образец вируса был взят из мозга инфицированной мыши. Исследователи убедились, что это правильный штамм вируса, исходя из типа заболевания, которое он вызывает у мышей. Чтобы убедиться, что они не поставили неправильный диагноз, они также нейтрализовали вирус с помощью антител, которые действовали бы только на этот штамм. (Сегодня вы также можете идентифицировать вирус с помощью секвенирования генов, но этого еще не было!)

Заимствование техника, которую они использовали годом ранее чтобы вырастить вирус эпидемического паротита, Эндерс и его команда суспендировали человеческие эмбриональные клетки в смеси соли, буферов (для поддержания pH) и богатого белком раствора, называемого ультрафильтрат бычьей сыворотки кормить клетки. Эти клетки были инфицированы вирусом полиомиелита и позволили расти в этой смеси в течение 67 дней. Равное количество незараженных клеток также выращивали в качестве контроля.

Одна вещь, которую команда сделала в отличие от предыдущих попыток выращивания полиовируса, заключалась в замене питательного раствора каждые 4-7 дней. Клетки погибнут вместе с собственными отходами, если они не будут регулярно получать свежие питательные вещества. Кроме того, каждые 8-20 дней они выращивали свежие «субкультуры» из исходной партии клеток, которая называется переход… Это гарантирует, что клетки всегда активно делятся и здоровы. Вирусы нуждаются в клетках, чтобы быть здоровыми и функционирующими, поскольку большая часть нормального клеточного «механизма» захвачена вирусом, чтобы он мог производить больше самих себя.

В этом видео показан анимационный ролик о том, как полиовирус заражает людей. Источник: YouTube

Затем команде нужно было выяснить, сколько вирусов было произведено, используя метод, называемый конечное разведение… На 16-й день 67-дневного периода часть инфицированных жидкостей была взята из культур мышц, кожи и соединительной ткани и инфицирована мышам и обезьянам. Другая группа мышей и обезьян была инфицирована исходным раствором вируса для сравнения.

Количество вируса оценивалось на основе так называемого LD50, что означает «доза, убивающая 50% инфицированных животных через определенное время». Объем раствора вируса, необходимый для уничтожения 50% подопытных животных, составлял 1015 (В 10 триллионов) раз ниже через 16 дней по сравнению с днем ​​1, то есть через 16 дней он стал более концентрированным. Итак, вирус был успешно выращен до очень высокого уровня. В клетках кишечника этот коэффициент равен 10.четырнадцать а в контроле нервных клеток – 1012

Эти результаты впервые продемонстрировали, что вирус полиомиелита может расти в клетках кожи, мышц, соединительной ткани и кишечника до уровней, близких к уровням, которые могут быть выращены в нервных клетках. Этот прорыв позволил Джонасу Солку вырастить большое количество вируса полиомиелита для разработки вакцины, изменившей мир. Джон Эндерс и его коллеги Роббинс и Веллер были удостоены Нобелевской премии по медицине в 1954 году за эту работу.

Для ботаников из лаборатории вот немного истории исследований. Сегодня есть гораздо более простые способы подсчета вирусов, не требующие убийства лабораторных животных. Два самых популярных называются бляшки (подсчет количества отверстий в слое инфицированных клеток) и количественные ПЦР анализы (подсчет количества реальных вирусов с использованием флуоресцентных красителей). Анализ зубного налета был изобретен всего 5 лет после работы Эндерса и КПЦР не был разработан до 1993 г.

Что касается полиомиелита? В основном мир избавился от этой разрушительной болезни. Последний известный случай в США был в конце 1960-х годов.… Есть еще несколько стран в мире, кто с этим справляется. Нигерия, Афганистан и Пакистан все еще болеют эндемическим полиомиелитом, то есть все еще заражает людей сегодня



Source link

от Gina Misra

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *