کشت سلولی ویروس

کشت سلولی ویروس؛ موضوعی پر اهمیت درمطالعه چگونگی نحوه تکثیر ویروس ها

ویروس‌ها فقط در داخل سلول‌های زنده تکثیر می‌یابند. برخی از ویروس‌ها فقط منحصر به سلول‌هایی هستند که در آن‌ها توانایی تکثیر دارند، و تعداد کمی از آن‌ها هنوز در شرایط آزمایشگاهی کشت داده ‌نشده­ اند.به همین علت بسیارى از ویروس‌ها قادر به رشد در محیط‌های کشت ‌سلولى، تخم‌مرغ جنین‌دار یا حیوانات آزمایشگاهی در شرایط کنترل‌شده، هستند. در برخى موارد از حیوانات نیز جهت جداسازى اولیه، بررسى آسیب‌زایی و سرطان‌زایی ویروس‌ها استفاده می‌شود. بنابراین به‌طورکلی می‌توان گفت؛ برای رشد و پرورش ویروس‌ها به محیط ‌کشت زنده یا به‌ عبارتی ‌دیگر سلول‌های زنده نیاز است. معمولا آزمایشگاه‌های تحقیقاتی برای بررسی و تحلیل دقیق تکثیر و چگونگی تظاهر ژن‌های ویروس، اقدام به کشت ویروس می‌کنند. در آزمایشگاه‌های تشخیصى نیز به‌منظور اثبات عامل بیماری‌زا، ویروس‌ها را از نمونه‌های بالینى جمع‌آوری می‌کنند. و اما کشت ویروس چگونه است؟ انواع آن چیست؟ سوال‌هایی که در ادامه به آن­ها پاسخ داده می‌شود.

کشت سلولی ویروس چگونه است؟

کشت‌ سلولی ویروس، برای مطالعه چگونگی نحوه تکثیر آن‌ها ضروری است. ویروس‌ها ممکن‌ است در شرایط آزمایشگاهی در بافت‌هایی مانند: اپیتلیوم تنفسی، روده‌ای یا به عنوان کشت ‌سلولی رشد کنند. کشت سولی گاهی تحقیقاتی یا برای کشت برخی از ویروس‌ها استفاده می‌شود، اما به‌طور تقریب تمام کارهای تشخیصی و تحقیقاتی شامل؛ کشت ‌ویروسی، معمولا در کشت‌های سلولی تک‌لایه، انجام می‌شود. برای تولید کشت سلولی تک‌لایه، در ابتدا، بافت را به قطعات کوچک بریده و همچنین در محیطی حاوی آنزیم پروتئولیتیک همانند؛ تریپسین قرار می‌دهیم. پس از پراکندگی سلول‌ها در یک سوسپانسیون تک‌سلولی، آن‌ها را شسته، شمارش کرده و در محیط رشد رقیق می‌کنیم و اجازه می‌دهیم روی سطح صاف یک ظرف شیشه‌ای یا پلاستیکی ته‌نشین شوند. بیشتر انواع سلول‌ها به سرعت و در شرایط مطلوب به هم می‌چسبند و به‌طورتقریبک بار در روز تقسیم می‌شوند تا سطح، با یک لایه مخلوط پوشانده شود. تکنیک‌های کشت ‌سلولی موجب شناسایی و کشت ویروس‌های ایزوله جدید شده و خصوصیات ویروس‌های شناخته‌شده قبلی را آسان می‌کند. سه نوع کشت سلولی وجود دارد؛ کشت‌های سلولی اولی (primary cell line) که می‌توان با پراکنده نمودن سلول‌هایی از نمونه‌های بافتی که به‌تازگی تهیه ‌شده‌اند با آنزیم تریپسین فراهم نمود. این سلول‌ها بعد از چند بار کشت قادر به رشد نیستند. کشت‌های‌سلولی ثانویه یا دیپلوئید (Diploid cell strain)   وکشت‌ سلولی مداوم یا پیوسته (continues cell line) که به تعداد نامحدود رشد می‌کنند. استفاده درکشت ‌ویروس به حساسیت سلول‌ها نسبت به ویروس موردنظر بستگی دارد.

انواع محیط کشت سلولی ویروس

VTIM یک محیط کشت غنی شده (معمولاً یک مایع بافر) است که برای جمع‌آوری، حمل‌ونقل و نگهداری طولانی ‌مدت نمونه‌های بالینی که حاوی ویروس‌هایی مانند: کرونا ویروس، کلامیدیا، مایکوپلاسما یا ارگانیسم‌های اوره پلاسمایی استفاده می‌شود. این محیط به‌صورت آماده در یک لوله پلاستیکی پیچ‌دار حاوی پروتئین بافر (سرم، آلبومین‌ها یا ژلاتین) و آنتی‌بیوتیک‌ها موجود است.

باکتریوفاژ

باکتریوفاژ، که فاژ یا ویروس باکتریایی نیز نامیده می‌شود، گروهی از ویروس‌ها هستند که باکتری‌ها را آلوده می‌کنند. باکتریوفاژها موجودات تک‌سلولی و پروکاریوتی را که به‌عنوان آرکئا شناخته می‌شوند را نیز آلوده می‌کنند.

ویژگی‌های باکتریوفاژها

هزاران نوع فاژ وجود دارد که هر کدام ممکن ‌است فقط یک نوع یا چند نوع باکتری یا آرکه را آلوده کنند. فاژها در تعدادی از خانواده‌های ویروس طبقه‌بندی می‌شوند. برخی از نمونه‌ها عبارتند از: Inoviridae ، Microviridae ، Rudiviridae و Tectiviridae. مانند همه ویروس‌ها، فاژها موجودات ساده‌ای هستند که از هسته‌ای از مواد ژنتیکی (اسید نوکلئیک) که توسط یک کپسید پروتئین احاطه شده‌است، تشکیل شده‌اند. اسید نوکلئیک ممکن ‌است DNA یا RNA باشد و ممکن است دو رشته‌ای یا تک‌رشته‌ای باشند. سر باکتریوفاژ که درون آن ماده ژنتیکی فاژ قرار دارد، دارای تقارن ایکوزوآی (Icosahedral Symmetry) است، در حالی که دم آن تقارن مارپیچی دارد. صفحات پایه شش‌ضلعی فاژها دارای چندین الیاف دم مانند هستند که از آنها به سمت خارج منشعب می‌شوند. در واقعیت، این ساختار به‌طورعمده در فاژهای (T-even)  و (Coliphages)  وجود دارد. سایر باکتریوفاژ‌های پیچیده ممکن‌ است فاقد الیاف دم­مانند بوده و یا حتی گاهی فاژها ممکن است دارای دم‌های انقباضی باشند.

چرخه‌زندگی باکتریوفاژها

در طول عفونت، فاژ به باکتری متصل می‌شود و مواد ژنتیکی آن را وارد سلول می‌کند. پس از آن فاژ معمولا وارد یکی از دو چرخه، لیتیک (ویرولنت) یا لیزوژنیک (معتدل) می‌شوند. در چرخه لیتیک (Lytic Cycle) ‌ فاژ‌های ویروسی مانند فاژ T4؛ در آخرین مرحله عفونت، دیواره ‌سلول‌های میزبان را می‌شکند یا لیز می‌کند و در این حالت پس از همانندسازی فاژها، سلول‌های میزبان می‌میرند. پس از نابودی سلول میزبان یا باکتری‌ها یا ویروس‌ها باید میزبان جدیدی برای تکثیر مجدد خود پیدا کنند. فاژهای لیزوژنیک اسیدنوکلئیک خود را در کروموزوم سلول میزبان وارد کرده و بدون تخریب سلول با آن به‌صورت واحد تکثیر می‌شوند. و تحت شرایطی خاص، فاژهای لیزوژنیک را می‌توان به‌دنبال چرخه لیتیک وارد کرد.

با توجه به این موارد، در سه محیط می‌توان ویروس‌ها را کشت کرد. این سه محیط عبارت‌اند از:

1. کشت باکتریوفاژ:

ویروس‌های باکتریایی را می‌توان در سوسپانسیون باکتری‌ها در محیط آبکی یا درکشت باکتری‌ها در محیط سخت، پرورش داد. در این روش، نمونه‌ای از باکتریوفاژ را با باکتری میزبان و آگار ذوب‌شده مخلوط می‌کنند، بعد از آن مخلوط را در یک جعبه پتری ریخته و می‌گذارند تا به‌صورت یک‌لایه سفت شود. مخلوط ویروس و باکتری به‌صورت یک‌لایه سفت در می‌آید. هر ذره ویروسی در داخل یک باکتری تکثیر یافته و پس از پاره شدن دیواره باکتری، صدها ویروس تازه از آن رها می‌شود و این ویروس‌ها به باکتری‌هایی دیگر حمله می‌کنند و به ترتیب، همه باکتری‌ها در نواحی اطراف ویروس اولیه از بین می‌روند.

2. بدن موجودات زنده:

برخی از ویروس‌ها را می‌توان در بدن حیوانات زنده نظیر موش، خرگوش و خوکچه‌هندی کشت کرد. به‌طورکلی تلقیح حیوانات و استفاده از بدن آن‌ها به‌عنوان محیط کشت برای تشخیص ویروس‌ها در نمونه‌های بالینی مورداستفاده قرار می‌گیرد. در این نوع از محیط‌های‌ کشت، حیوان را ازنظر پیدایش بیماری و ارزیابی قدرت بیماری‌زایی ویروس موردمطالعه قرار می‌دهند.

3. تخم‌مرغ جنین‌دار:

در تخم‌مرغ چندین غشا وجود دارد که می‌توان بر روی آن‌ها ویروس‌ها را کشت کرد. در این روش در پوسته خارجی تخم‌مرغ جنین‌دار سوراخی ایجاد می‌کند و این طریق سوسپانسیون ویروس را در مایعات تخم‌مرغ تزریق می‌کنند. رشد ویروس را از روی مرگ جنین یا آسیب دیدن سلول‌های جنینی می‌توان مشاهده کرد. این روش امروزه برای پرورش ویروس‌ها به‌منظور تهیه واکسن می‌شود.

نتیجه‌گیری

برخی از ویروس‌ها فقط منحصر به سلول‌هایی هستند که در آن‌ها توانایی تکثیر دارند و تعداد کمی از آن‌ها هنوز در شرایط آزمایشگاهی کشت داده‌ نشده­اند. ویروس‌ها در سه محیط توانایی کشت دارند، عبارتنداز: بدن موجودات زنده، باکتریوفاژ و تخم‌مرغ جنین‌دار می‌باشد که هرکدام شرایط خاص خود را دارد.

نویسنده: زهرا موحدی نسب

منابع:

1. https://www.britannica.com/science/bacteriophage
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7173454/

همچنین بیشتر بخوانید در مورد:

|  عفونت های ویروسی و بیماری های عفونی

| ۷ نکته ای که باید درباره نوع دلتا ویروس کرونا بدانید

| ویروس هایی که خطر ابتلا به سرطان ها را افزایش می دهند