Сериялық өту - Serial passage - Wikipedia

Сериялық өту өсу процесіне жатады бактериялар немесе а вирус қайталануларда. Мысалы, вирусты бір ортада өсіруге болады, содан кейін оның бір бөлігін алып, жаңа ортаға шығаруға болады. Бұл процесс қалағанша кезеңдермен қайталанады, содан кейін соңғы өнім көбінесе бастапқы вируспен салыстырғанда зерттеледі.

Жеңілдетілген таралу түрі көбінесе зертханалық жағдайда өткізіледі, өйткені вирус немесе бактерия қалай өтіп жатқанын байқау қызықты дамиды эксперимент барысында. Атап айтқанда, тізбекті өту эксперименттерде пайдалы болуы мүмкін вируленттілік вирус немесе басқа қоздырғыш. Мұның бір нәтижесі - сериялық өту жасауда пайдалы вакциналар, өйткені ғалымдар сериялы жолды қолдана алады және вируленттілігі төмен вирустың түрін жасай алады.[1]

Механизм

Сериялық өтуді де орындауға болады in vitro немесе in vivo. In vitro әдісінде вирус немесе бактериялардың штамы оқшауланып, белгілі уақытқа дейін өсуіне мүмкіндік береді. Үлгі сол уақытқа дейін өскеннен кейін, оның бір бөлігі жаңа ортаға ауысып, сол мерзімге өсуіне мүмкіндік береді.[2][3] Бұл процесс қалағаныңызша қайталанатын болады.

Сонымен қатар, жануар патогенді жұқтырған жерде in vivo тәжірибе жүргізуге болады және бұл қоздырғыш оның иесінен оның үлгісін алып, басқа иесіне өткізгенге дейін сол иенің өсуіне уақыт берді. Бұл процесс хосттардың белгілі бір саны үшін қайталанады; жеке эксперимент бұл санды анықтайды.

Тізбектей өтуді in vitro немесе in vivo өткізгенде вирус немесе бактерия дамып кетуі мүмкін мутация бірнеше рет.

Сериялық өту арқылы пайда болатын мутацияны анықтау және зерттеу көбінесе зерттелетін вирус немесе бактерия туралы ақпаратты анықтайды. Тиісінше, сериялық өту жүргізілгеннен кейін пайда болған мутациялар мен олардың ұжымдық әсерлерін ескере отырып, алынған вирусты немесе бактериялар сынамасын түпнұсқаға салыстыру өте маңызды болады. Әр түрлі маңызды нәтижелер болуы мүмкін. Вирустың вируленттілігі өзгеруі мүмкін,[4] мысалы, немесе вирус басқа хост ортаға бейімделу үшін дами алады, ол әдетте кездесетініне қарағанда.[4] Вируста айтарлықтай өзгеріс жасау үшін салыстырмалы түрде аз жолдар қажет екеніне назар аударыңыз; мысалы, вирус әдетте онға жуық үзінді ішінде жаңа хостқа бейімделе алады.[4]

Шын мәнінде, сериялық өту вирустың иесіне жылдам эволюциялануына мүмкіндік бергендіктен, оны антибиотикке төзімділік эволюциясын зерттеу үшін қолдануға болады; әсіресе, қандай мутациялар антибиотикке төзімділіктің дамуына әкелетінін анықтау үшін.[5]

Тарих

Тізбектей өту техникасы 1800 жылдардан бері қалыптасқан. Соның ішінде, Луи Пастер -Мен жұмыс құтыруға қарсы вакцина 1800 жылдардың соңында бұл әдісті мысалға келтіреді.[6]

Пастер өмір бойы бірнеше вакцина жасады. Оның құтыруға дейінгі жұмысы вирустың әлсіреуімен байланысты болды, бірақ сериялық өту арқылы емес. Атап айтқанда, Пастер жұмыс істеді тырысқақ және егер ол бактерияларды ұзақ уақыт өсірсе, тиімді вакцина жасай алатынын анықтады.[6][7] Пастер оттегіде ерекше нәрсе бар деп ойлады, сондықтан ол вирусты әлсірете алды (вирустың аз вирустық нұсқасын құрды). Пастер вакцина жасау үшін осы әдісті қолдануға тырысты сібір жарасы аз табысқа жетсе де.[6]

Пастер осы әдісті құтыруға қарсы вакцина жасау үшін қолданбақ болды. Алайда, құтыру, оған білінбестен, тырысқақ пен сібір жарасы сияқты бактериялық қоздырғыш емес, вирус тудырған және сол себепті құтыруды тырысқақ пен сібір жарасы сияқты өсіру мүмкін болмады.[7] In vitro вирустың сериялық өту әдістері 1940 жж., Қашан әзірленбеген Джон Эндерс, Томас Веллер, және Фредерик Роббинс бұл үшін әдістеме әзірледі. Осы үш ғалым кейіннен жеңіске жетті Нобель сыйлығы олардың үлкен жетістіктері үшін.[8]

Бұл мәселені шешу үшін Пастер in vivo құтыру вирусымен жұмыс жасады.[6][7] Атап айтқанда, ол ауруға шалдыққан иттен ми тінін алып, оны басқа итке ауыстырды, бұл процесті бірнеше рет қайталап, осылайша иттерде сериялық өтуді жүзеге асырды.[6] Бұл әрекеттер вирустың вируленттілігін арттырды.[6] Содан кейін, ол иттің тінін маймылға жұқтыру үшін салып, содан кейін маймылдарда сериялық өтуді жүзеге асыра алатынын түсінді.[6] Осы процесті аяқтағаннан кейін және пайда болған вирусты итке жұқтырғаннан кейін Пастер вирустың вирустың аз екенін түсінді.[6] Пастер көбінесе қояндарда құтыру вирусымен жұмыс істеді.[7] Сайып келгенде, құтыруға қарсы вакцинасын жасау үшін Пастер тіндерді кептірудің қарапайым әдісін қолданды. Оның дәптерінде сипатталғандай:

Ауа құрғақ күйінде сақталатын колбалар қатарында ... күн сайын құтырудан өлген қояннан алынған жаңа қоянның жұлын матасының қалыңдығы тоқтатылады. Күн сайын, ит терісінің астына 1 мл зарарсыздандырылған буилин егеді, онда осы құрғақ жұлын бөліктерінің бірінің кішкене үзіндісі шашырап кетеді, ол жұмыс істеген кезден бастап ең алыс бөліктерден басталады. оның мүлдем зиянды емес екеніне сенімді болу үшін тапсырыс беріңіз.[6]

Сонымен, Пастер өз вакциналарын жасау үшін сериялық өтуден басқа басқа әдістерді қолданды. Алайда, вирусты сериялық жолмен әлсірету идеясы әлі күнге дейін бар.

Вакциналарда қолданыңыз

Вирусты хостқа әлсіретудің бір жолы - вирусты басқа түрге жіберу.[4] Идея вирустың штаммы басқа түрге бейімделуімен, штамм бастапқы иесіне аз бейімделіп, бастапқы иесіне қатысты вируленттіліктің төмендеуі болып табылады.[4] Бұл Луи Пастердің құтыру вирусын маймылдарға жібергенде және мысалы, иттерге онша қауіпті емес вирусты қолданған кезде қолданған принципі.[6]

Сериялық өту процесі а тірі вакцина. Мұның артықшылығы да, кемшілігі де бар. Ең бастысы, вакциналардың инактивацияланған немесе басқа түрлеріне қарағанда кейде тірі вакциналар тиімді және ұзаққа созылады.[9][10] Алайда вирус әлсіреу үшін дамыған сияқты, иесінде де кері дамып, инфекцияға әкелуі мүмкін.[10]

Тәжірибелер

Зерттеушілер сериялық өту арқылы көптеген тәжірибелер жүргізді. Сериялық өту үшін эксперименттік қолданудың кейбір түрлеріне вирустың вируленттілігін өзгерту, эволюциясын немесе потенциалды эволюциясын зерттеу кіреді. зоонозды аурулар жаңа хосттарға және оқуға антибиотикке төзімділік.

Жануарларды модельдеуде қолдану үшін вируленттілікті арттыру

Вирустарға қарсы вакциналар жасағанда, вирустың әлсіреуіне немесе вирустың төмендеуіне баса назар аударылады. Кейде вирустың вируленттілігін арттыру үшін сериялық өтуді қолдану пайдалы болады. Әдетте, түрде сериялық өту жүргізілгенде, нәтиже сол түрге анағұрлым зиянды вирус болады.[4]

Мысалы, бір зерттеу[11] бабундарға сериялы өтуді қолданған, ол әсіресе бабуиндерге зиянды АИТВ-2 штамын құрды. ВИЧ-2 типтік штамдары бабунға жай ғана жұқтырады.[11] Бұл ерекшелік ғалымдарға АИТВ-1 жануарлар модельдерінде АИВ-2-ді қолдануды қиындатады, өйткені модельдегі жануарлар симптомдарды жай көрсетеді. АИТВ-2-нің вирусты штаммы жануарлар модельдерінде қолдануға ыңғайлы болуы мүмкін.[11]

Канта Суббароның тағы бір зерттеуіне тышқандарды жұқтыру арқылы сериялық өту тәжірибесі қатысты ЖРВИ.[12] ЖРВИ әдетте тышқандарды ауыртпайды, бірақ вирус тышқандарда сериялық жолмен өткеннен кейін ол өлімге әкелді.[12]

ЖРВИ-дің вируленттілігін осылайша өзгерту маңызды болды, өйткені зертханалық жануарларды жұқтыратын ЖРВИ-дің вирулентті формасы болмаса, ғалымдар ЖРВИ-нің әсерін жануарлар моделінде тексере алмайтын еді.[12]

Жалпы алғанда, бұл тәжірибе жалпы дәрілік принципті де көрсетеді: вирустың вируленттілігі оның таралу қиындықтарымен байланысты.

Әдетте, егер вирус өз иесін тым тез өлтірсе, онда хост басқа хосттармен байланысқа түсіп, өлмес бұрын вирусты жұқтыра алмайды. Тізбектей өту кезінде вирустың вирулеттілігіне қарамастан хосттан хостқа берілуі кезінде, мысалы, Суббароның экспериментінде, ең тез өсетін (және сондықтан ең зиянды) вирустар таңдалады.[12]

Бұл қағида халықтың денсаулығына әсер етеді, өйткені ол өте тығыз қоныстанған немесе шоғырланған жерлерде, мысалы, лашықтарда табиғи сұрыптау вирусты вирустарға жақсырақ ұсынуы мүмкін.

Бұл сондай-ақ гигиенаның неліктен маңызды екенін түсіндіруге көмектеседі. Жақсы гигиена қоздырғыштардың таралу қабілетін төмендету арқылы жоғары вирусты вирустарға қарсы таңдайды.[12]

Тұмау

The H5N1 вирус әсіресе өлімге әкелетін штамм болып табылады тұмау. Қазіргі уақытта ол адамдарға жұқтыруы мүмкін, бірақ олай емес жұқпалы. H5N1 вирусынан 600-ден астам адам қайтыс болды,[12] сондықтан вирустың трансмиссивтілігі ғалымдарды қатты алаңдатады.

Вирустың адамдарда трансмиссивті болуын анықтау үшін бірнеше сериялық өту эксперименттері өткізілді. Атап айтқанда, Рон Фучье және оның әріптестері күзендерде 10 сатылы сериялы эксперимент жасады.[12] Осылайша, олар тұмау штамын құрды, олар тек күзендерді жұқтырмай, күзендер арасында берілетін болды.[12] Айта кету керек, бұл штамм олардың алғашқы ферретті жұқтырған бастапқы штамына өте ұқсас болды, басқаша айтқанда, вирустың күзендер арасында жұғуы үшін бірнеше мутация қажет болды.[12][13] Дәл сол сияқты зерттеуші Ёсихиро Каваока вирустың күзендерге өтуі үшін бір мутация қажет деп тапты.[13]

Фушьенің де, Кавоканың да зерттеулері бастапқыда цензураға ұшырады биотерроризм.[13] Зерттеулер кейін жарияланды, бірақ даулы болып қалды.[13]

Сериялық өту - бұл табиғи процестен гөрі зертханалық жағдайда қолданылатын жасанды әдіс. Тиісінше, H5N1 вирусының мутацияға ұшырап, адамдарда трансмиссивті болу ықтималдығы белгісіз; дегенмен, зерттеуші Дерек Смит мұның мүмкін екендігін көрсету үшін эволюциялық модель жасады.[12]

Вирустардың түрлер арасында қалай секіретінін түсіну

Сериялық өтудің тағы бір қолданылуы - патогендердің жаңа түрлерге бейімделуін түсіну. Патогенді жаңа иесінің түріне енгізу және сериялық өтуді жүзеге асыру арқылы ғалымдар патогеннің жаңа иесіне бейімделуін бақылап, осы бейімделуге мүмкіндік беретін мутацияны дәл анықтай алады.[4]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Сериялық өту». Биология онлайн. Алынған 16 сәуір 2014.
  2. ^ Chapuis É, Pagès S, Emelianoff V, Givaudan A, Ferdy JB (қаңтар 2011). «Вируленттілік пен патогенді көбейту: гипервирулентті бактериялық жәндіктер-қоздырғыш Xenorhabdus nematophila-да сериялық өту эксперименті». PLOS ONE. 6 (1): e15872. Бибкод:2011PLoSO ... 615872C. дои:10.1371 / journal.pone.0015872. PMC  3031541. PMID  21305003.
  3. ^ Somerville GA, Beres SB, Fitzgerald JR, DeLeo FR, Cole RL, Hoff JS, Musser JM (наурыз 2002). «Алтын стафилококктың in vitro сериялы өтуі: физиологияның өзгеруі, вируленттілік коэффициенті және агр нуклеотид тізбегі». Бактериология журналы. 184 (5): 1430–7. дои:10.1128 / jb.184.5.1430-1437.2002. PMC  134861. PMID  11844774.
  4. ^ а б c г. e f ж Woo HJ, Reifman J (қаңтар 2014). «Эмпирикалық қорытындыланған фитнес ландшафттарын қолдана отырып, сериялы жолдардағы вирустың эволюциялық динамикасын және бейімделуін сандық модельдеу». Вирусология журналы. 88 (2): 1039–50. дои:10.1128 / JVI.02958-13. PMC  3911671. PMID  24198414.
  5. ^ Martínez JL, Baquero F, Andersson DI (қазан 2011). «Сериялық үзінділерден тыс: жаңа антибиотиктерге төзімділіктің пайда болуын болжаудың жаңа әдістері». Фармакологиядағы қазіргі пікір. 11 (5): 439–45. дои:10.1016 / j.coph.2011.07.005. PMID  21835695.
  6. ^ а б c г. e f ж сағ мен j Смит К.А. (2012). «Луи пастер, иммунологияның атасы?». Иммунологиядағы шекаралар. 3: 68. дои:10.3389 / fimmu.2012.00068. PMC  3342039. PMID  22566949.
  7. ^ а б c г. Шварц, М. (2001). Луи Пастердің өмірі мен шығармашылығы. Қолданбалы микробиология журналы, 91 (4), 597-601.
  8. ^ McCullers JA (қыркүйек 2007). «Вакцинаны басқарудың эволюциясы, артықшылықтары мен кемшіліктері». Басқарылатын дәріхана журналы. 13 (7 қосымшасы B): S2-6. дои:10.18553 / jmcp.2007.13.s7-b.2a. PMID  17874877.
  9. ^ Хант Р. "'Вакциналар: өткен жетістіктер және болашақ перспективалар ». Онлайн режимінде микробиология және иммунология. Алынған 5 мамыр 2014.
  10. ^ а б «Вакцина түрлері». Ұлттық аллергия және инфекциялық аурулар институты. Алынған 5 мамыр 2014.
  11. ^ а б c Locher CP, Witt SA, Herndier BG, Abbey NW, Tenner-Racz K, Racz P, Kiviat NB, Murty KK, Brasky K, Leland M, Levy JA (қаңтар 2003). «Адамның иммундық тапшылық вирусының 2 типін бабуннан сериялық өткеннен кейін вирустың репликациясы мен вируленттілігінің жоғарылауы». Вирусология журналы. 77 (1): 77–83. дои:10.1128 / jvi.77.1.77-83.2003. PMC  140565. PMID  12477812.
  12. ^ а б c г. e f ж сағ мен j Zimmer C (2013). «15-тарау». Шатастырылған банк (екінші басылым). Роберт және Ко. 399-427 бет.
  13. ^ а б c г. Puiu T (3 мамыр 2012). «H5N1 даулы құжат құс тұмауы сүтқоректілер тұмауынан генетикалық мутация ғана екенін көрсетеді». ZME Science. Алынған 26 сәуір 2014.

Сондай-ақ қараңыз