Модуль І.

Змістовний модуль І. Предмет і задачі вірусології.

Тема 1. Предмет та завдання вірусології, історія розвитку вірусології, її роль у розвитку сучасної біології та медицини.

Історія вірусології досить незвичайна. Перша вакцина для попередження вірусної інфекції — віспи була запропонована англійським лікарем Є. Дженнером в 1796 г., майже за сто років до відкриття вірусів, друга вакцина — антирабічна була запропонована засновником мікробіології Л. Пастером в 1885 г.— за сім років до відкриття вірусів.

Честь відкриття вірусів належить нашому співвітчизнику Д. І. Івановському, який уперше в 1892 г. довів існування нового типу збудника хвороб на прикладі мозаїчної хвороби тютюну. Будучи студентом Петербурзького університету, він виїжджав на Україну й у Бессарабію для вивчення причин хвороби тютюну, а потім, після закінчення університету, продовжував дослідження в Никитському ботанічному саду під Ялтою. У вмісті ураженого листу він не виявив бактерій, однак сік хворої рослини викликав поразки здорових листів. Д. І. Івановський профільтрував сік хворої рослини через свічу Шамберлана, пори якої затримували дрібні бактерії. У результаті він виявив, що збудник проходить навіть через такі пори, тому що фільтрат продовжував викликати захворювання листів тютюну. Культивування його на штучних живильних середовищах виявилося неможливим. Д. І. Івановський доходить висновку, що збудник має незвичайну природу: він фільтрується через бактеріальні фільтри й не здатний рости на штучних живильних. середовищах Він назвав новий тип збудника «фільтрівні бактерії».

Досліди Д. І. Івановського в 1898 г. повторив голландський учений М. В. Бейєринк, пришедши, однак, до висновку, що збудник тютюнової мозаїки — рідкий живий контагіоз. Д. І. Івановський із цим висновком не погодився. До цього часу були опубліковані роботи Ф. Леффлера й П. Фроша, що показали, що збудник ящуру також проходить через бактеріальні фільтри. Д. І. Івановський, аналізуючи ці дані, дійшов висновку, що агенти ящуру й тютюнової мозаїки принципово подібні. У суперечці з М. В. Бейєринком правим виявився Д. І. Івановський. Досліди Д. І. Івановського були покладені в основу його дисертації « Про дві хвороби тютюну», представленої в 1888 г., і викладені в книзі на ту ж назву, що вийшла в 1892 р. Цей рік і вважається роком відкриття вірусів. Іванівський відкрив вірус рослин. Ф. Леффлер і П. Фрош відкрили вірус, що вражає тварин. Нарешті, в 1917 р. Ф. д'эррель відкрив бактеріофаг — вірус, що вражає бактерії. Таким чином, віруси викликають хвороби рослин, тварин, бактерій.

Слово «вірус» означає отруту, воно застосовувалося ще Л. Пастером для позначення заразного початку. Пізніше стали застосовувати назва «ультравірус» або «фільтруючий вірус», потім визначення відкинули й укоренився термін «вірус». Швидкий прогрес в області вірусологічних знань, заснований значною мірою на досягненнях суміжних природничих наук, обумовив можливість поглибленого пізнання природи вірусів. Як у жодній іншій науці, у вірусології простежується швидка й чітка зміна рівнів пізнання — від рівня організму до субмолекулярного. Наведені періоди розвитку вірусології відображають ті рівні, які були домінуючими протягом одного — двох десятиліть. Рівень організму (40 роки XX століття). Основною експериментальною моделлю є лабораторні тварини (білі миші, пацюки, кролики, хом'яки і т.д.), основним модельним вірусом — вірус грипу. В 40 роки у вірусологію як експериментальну модель міцно входять курячі ембріони у зв'язку з їхньою високою чутливістю до вірусів грипу, віспи й деяким іншим. Використання цієї моделі стало можливим завдяки дослідженням австралійського вірусолога й імунолога Ф. М. Бернета, автора посібника з вірусології «Вірус як організм».

Відкриття в 1941 р. американським вірусологом Херстом феномена гемаглютинації чимало сприяло вивченню взаємодії вірусу із клітиною на моделі вірусу грипу й еритроцитів.

Великим внеском вітчизняних вірусологів у медичну вірусологію з'явилося вивчення природновогнищних захворювань — епідемічних енцефалітів. В 1937 р. була організована перша експедиція, очолювана Л. А. Зільбером, у складі якої були Е. Н. Левкович, А. К. Шубладзе, М. П. Чумаків, В. Д. Соловйов і ін. Завдяки проведеним дослідженням був відкритий вірус кліщового енцефаліту, виявлені його переносники — іксодові кліщі, розроблені методи лабораторної діагностики, профілактики й лікування. Радянськими вірусологами були вивчені вірусні лихоманки, розроблені препарати для діагностичних і лікувально-профілактичних цілей.

Рівень клітини ( 50 роки). В 1949 р. відбувається значна подія в історії вірусології — відкриття можливості культивувати клітини в штучних умовах. В 1952 р. Дж. Ендерс, Т. Уеллер, Ф. Робінс одержали Нобелевську премію за розробку методу культури клітин. Використання культури клітин у вірусології з'явилося справді революційною подією, що послужили основою для виділення численних нових вірусів, їх ідентифікації, клонування, вивчення їх взаємодії із клітиною. З'явилася можливість одержання культуральних вакцин. Ця можливість була доведена на прикладі вакцини проти поліомієліту. У співдружності з американськими вірусологами Дж. Солком і А. Сейбіном, радянськими вірусологами М. П. Чумаковим, А. А. Смородинцевим і ін. була розроблена технологія виробництва, опробована й впроваджена в практику вбита й жива вакцини проти поліомієліту. В 1959 р. була проведена масова імунізація дитячого населення в СРСР ( близько 15 млн.) живою полиомієлітною вакциною, у результаті різко знизилася захворюваність поліомієлітом тому й практично зникли паралітичні форми захворювання. В 1963 р. за розробку й впровадження в практику живої поліомієлітної вакцини М. П. Чумакову й А. А. Смородинцеву була присуджена Ленінська премія. Іншим важливим доповненням техніки вирощування вірусів з'явилося одержання Дж. Эндерсом і А. А. Смородинцевим живої коревої вакцини, широке застосування якої обумовило значне зниження захворюваності кором і є основою для викорінювання цієї інфекції.

Широко впроваджувалися в практику й інші культуральні вакцини — енцефалітна, ящурна, антирабічна і т.д.

Молекулярний рівень (60 роки). У вірусології широко стали використовувати методи молекулярної біології, а віруси завдяки простій організації їх генома стали розповсюдженою моделлю для молекулярної біології. Жодне відкриття молекулярної біології не обходиться без вірусної моделі, включаючи генетичний код, увесь механізм внутрішньоклітинної експресії генома, реплікацію ДНК, процесинг (дозрівання) інформаційних РНК і т.д. У свою чергу використання молекулярних методів у вірусології дозволило встановити принципи будови (архітектури) вірусних індивідуумів — віріонів (термін, введений французьким мікробіологом А. Львовим), способи проникнення вірусів у клітину і їх репродукції.

Субмолекулярний рівень (70 роки). Стрімкий розвиток молекулярної біології відкриває можливості вивчення первинної структури нуклеїнових кислот і білків. З'являються методи секвенування ДНК, визначення амінокислотних послідовностей білка. Одержують перші генетичні карти геномів ДНК-вмісних вірусів.

В 1970 р. Д. Балтімором і одночасно Г. Теміним і С. Мізутані була відкрита зворотна транскриптаза в складі РНК-вмісних онкогенних вірусів, фермент, що переписує РНК на ДНК. Стає реальним синтез гена за допомогою цього ферменту на матриці, виділеної з полісом іРНК. З'являється можливість переписати РНК у ДНК і провести її секвенування.

В 1972 р. виникає новий розділ молекулярної біології — генна інженерія. Цього року публікується знспілкування П. Берга в США про створення рекомбінантної молекули ДНК, яке поклало початок ері генної інженерії. З'являється можливість одержання великої кількості нуклеїнових кислот і білків шляхом введення рекомбінантних ДНК до складу генома прокаріот і простих еукаріот. Одним з основних практичних додатків нового методу є одержання дешевих препаратів білків, що мають значення в медицині (інсулін, інтерферон) і сільськім господарстві (дешеві білкові корми для худоби).

Цей період характеризується важливими відкриттями в області медичної вірусології. У полі вивчення — три найбільш масові хвороби, що наносять величезний збиток здоров'ю людей і народному господарству— грип, рак, гепатит.

Змістовний модуль ІІ. Особливості будови, класифікації та хімічного складу вірусів.