病毒會感染幾乎每一種生物機體,無論是人、老鼠、跳蚤還是細菌,都逃脫不了病毒的攻擊。但是這些寄生生物無法獨立生活:它們需要進入宿主細胞內部,這也就是為什么病毒學家也需要培養細胞,不過要想掌握這種細胞培養技術,就必須對病毒和宿主細胞都有所了解。
因為這個過程并不是簡單的把病毒和細胞都放到培養皿中就行,因此要想真正掌握病毒學研究的細胞培養技術,還是需要花費一番功夫的,這里通過了解幾位病毒學家的培養思路和技巧,介紹了一些病毒-細胞培養系統和方法。
病毒
細胞當然只是培養體系的一半,另一半病毒也存在選擇上的問題。一旦病毒開始在培養基中生長,那么它們就會發生改變,為了適應生長速度或毒力而產生突變。Bloom在研究中就發現貓腎培養基中的阿留申病毒會導致水貂患上一種輕微的疾病,至今他們也不清楚原因是什么。
病毒來源的選擇主要看個人的目的,如果你希望感染培養基中的每一個單細胞,分析細胞的反應,那么可以選擇高感染性的實驗室毒株,但是如果要分析潛在治療的效果,那么建議選擇野生型病毒。
在選好細胞系和病毒毒株后,研究人員就要開始考慮所用病毒的劑量,以及感染的時長。
“這并不是最令人感興趣的實驗,但確實實實在在的科研,”Kaushic說。定量病毒感染培養基所需份量,以及計算空斑或蝕斑數量最經典的方法就是在培養皿或培養瓶中的單層細胞實驗,每個蝕斑都是單個病毒粒子感染的應答。
研究人員可以利用手頭上的數據獲得他們想要的感染復數(multiplicity of infection,MOI),即感染實驗中病毒-細胞的比率。如果MOI為1,就是每個細胞對應一個病毒,那么只需要感染三分之二的細胞。因為病毒是隨機擴散,一些細胞沒有碰到病毒感染,而旁邊的細胞卻有兩到三個粒子感染。
為了能均一一對一感染每個細胞,Saeed建議采用MOI為5,如果要分析病毒在細胞間的傳播,那么他建議MOI為0.01,這樣100個細胞中最開始只有1個被感染,之后再傳播到旁邊細胞。
此外,研究人員還需監控感染過程,最明顯的變化就是致細胞病變效應(cytopathic effect,CPE),大多數的培養細胞能以平鋪單層細胞生長,但被感染的細胞也許會出現聚合,或者破裂。“細胞看上去狀態并不好,但仍然存活著,并且繁殖病毒,”Fields Virology操作指南作者Condit說。
不過并不是所有的感染都會導致CPE的出現,因此研究人員可能需要采用其它方法,對于培養皿或孔,研究人員可以采用PCR來識別病毒基因,或者Western blotting來檢測病毒蛋白。
Kaushic 警告說,找到病毒核酸或蛋白并不一定就確認了病毒的感染和復制能力,比如說,許多HIV研究者會檢測核心病毒蛋白p24是否存在,如果一不小心,他們也許識別的就是原初接種的不完整,非活性病毒粒子中的p24。
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