二、病毒鉴定技术
通过鸡胚培养、组织培养、实验动物培养等病毒分离途径获取的病毒,可利用生物学及理化特性分析、免疫学技术和分子生物学技术对病毒进行鉴定。
(一)生物学特性
1.细胞病变
细胞病变是指某些病毒在细胞内增殖,由病毒感染导致的细胞损伤,包括胞质的颗粒变性、胞核的变形及碎裂等,且最终常导致细胞的破坏。细胞病变具有病毒“种”的特征,可以作为鉴定病毒的依据。另外许多病毒产生细胞病变的能力与其对动物的致病力呈正相关,因此常以细胞病变指标判定病毒毒力,即计算病毒的半数组织细胞感染量。
细胞病变通常用低倍镜观察,一般要求每天检查1~2 次,如细胞的皱缩、团聚,胞质的颗粒变性及细胞的变性脱落等,都可在不染色的情况下在低倍镜下观察到。如副粘病毒、肺病毒及犬瘟热病毒等,可在其生长增殖的细胞中,观察到细胞膜融合形成合胞体(多核巨细胞)的现象。
2.病毒效价测定
病毒感染力(毒力)的强弱可通过半数致死量、鸡胚半数感染量和半数组织细胞感染量来表示。
(1)半数致死量
半数致死量是指病毒接种实验动物,病毒在实验动物内增殖的过程中,病毒感染力或毒力的强弱可通过半数致死量来表示。LD50 是指能使接种的实验动物在感染后的一定时限内,死亡一半所需最高的病毒稀释度。测定LD50 要选用品种、年龄、体重及性别等各方面都相同的易感动物,分成若干组,每组数量相同,以10 倍连续稀释递减剂量的病毒分别接种动物,经过一定时间后,观察实验动物死亡情况,按Reed-Muench 法计算LD50。由于半数致死量采用生物统计学方法对数据进行处理,因此避免了动物个体差异造成的误差。
(2)鸡胚半数感染量(EID50)
鸡胚半数感染量是指使半数鸡胚出现感染死亡的最高的病毒稀释度。测定EID50 的方法是将病毒悬液做10 倍连续稀释,接种鸡胚,经过一段时间后,观察鸡胚感染死亡的情况,按Reed-Muench 法计算EID50。
(3)半数组织细胞感染量(TCID50)
半数组织细胞感染量是指能使半数组织细胞出现细胞病变的最高的病毒稀释度。原理是将病毒悬液做10 倍连续稀释,感染组织细胞,观察细胞病变情况,经统计学方法计算出此病毒能使半数组织细胞出现细胞病变的最高病毒稀释度。方法是制备敏感细胞,调整细胞浓度为106/mL,将细胞悬液加到96 孔细胞培养板中,每孔150 μL,置37℃、5%二氧化碳培养箱中静置培养适当时间,使细胞长成单层。将待检病毒悬液用细胞维持液做10 倍连续稀释,使病毒液浓度为10-1、10-2……10-10 等。吸弃细胞培养板上各孔的生长液,每孔加入不同稀释度的病毒液0.1 mL。每个稀释度的病毒液接种4~8个孔,另设阳性对照孔与空白对照孔,置37℃条件下吸附1 h,再添加维持液0.1 mL,置37℃、5%二氧化碳培养箱中静置培养,逐日观察、记录细胞病变情况,一般需7~10 d。出现细胞病变的孔记为阳性,按Reed-Muench 法计算TCID50。
3.红细胞凝集现象
有些病毒具有凝集动物红细胞的特性。这是因为这些病毒的囊膜突起-血凝素(糖蛋白)与红细胞表面的粘蛋白受体发生结合,结果形成红细胞-病毒-红细胞复合体,表现为红细胞凝集。在电子显微镜下,可以清晰地看到病毒粒子的穗状突起对红细胞表面的附着现象。
4.红细胞吸附现象
某些病毒在细胞培养物内增殖后,感染细胞表面的病毒蛋白,可吸附某些动物的红细胞,且只有感染细胞吸附红细胞,未感染细胞不吸附红细胞。
5.病毒干扰现象
病毒间的干扰作用是指2 种不同种类的病毒同时接种于一个细胞培养皿时,其中一种病毒的增殖对另一种病毒的增殖呈现明显的抑制作用的现象。
(二)理化特性
病毒的理化特性是鉴定病毒的重要依据,除了用电子显微镜观察病毒粒子的大小和形态结构以外,一般还进行病毒核酸型的鉴定、耐酸性试验和乙醚抵抗性试验等。
1.病毒的纯化技术
病毒的纯化技术是利用各种物理、化学方法,以不使病毒受损伤和失活为前提,去除宿主细胞组分等非病毒杂质,提取高纯度浓缩的病毒样品的技术,以此开展病毒微细形态结构、分类、化学成分及其遗传物质等的研究。
2.理化特性分析
(1)病毒粒子大小和形态结构
取纯化病毒,经负染色,利用电子显微镜观察。电镜下不仅可以看到病毒粒子的存在,而且可以根据病毒粒子的大小、形态结构,大致判断其属于哪一个病毒科,特别是对某些具有特征性形态结构和排列方式的病毒,可取得良好效果。
(2)病毒核酸型鉴定
病毒核酸主要分为RNA 和DNA,利用化学药物对DNA 病毒和RNA 病毒不同的抑制作用鉴定病毒的核酸类型。常用的抑制药物包括5-氟脱氧尿核苷和5-碘脱氧尿核苷。这是嘧啶的卤化物,进入细胞后发生磷酸化,掺入新合成的DNA 以代替胸腺嘧啶,产生无功能分子,从而抑制DNA 的合成。
(3)脂溶性敏感试验
某些病毒具有囊膜,脂质是其重要的结构成分,应用乙醚等有机溶剂,将此类病毒灭活。
(4)耐酸性试验
某些病毒耐酸,如小RNA 病毒科中的肠道病毒,但是同科的鼻病毒和口蹄疫病毒却对酸敏感。
(5)胰蛋白酶敏感试验
有些病毒,如猪传染性胃肠炎病毒等,对胰蛋白酶有较强的抵抗力;而另一些病毒,如痘病毒、呼肠弧病毒等,却易被胰蛋白酶灭活,因此胰蛋白酶也常用于一些病毒的鉴定。
(6)耐热性试验
将病毒悬液分成等量的10 小瓶,其中4 小瓶分别置于50℃、60℃、70℃和80℃水浴中1 h,另6 瓶置于50℃水浴中分别感作5 min、10 min、15 min、30 min、60 min 和180 min,随后测定其感染力,以确定病毒是否有耐热的特性。
(三)免疫学鉴定技术
经分离得到的病毒或组织等样品中的病毒皆可以用已知的抗病毒血清或单克隆抗体进行免疫学试验,鉴定病毒的种类和型别。一般可应用血凝抑制试验、免疫荧光技术、放射免疫技术、酶免疫技术和胶体金免疫标记技术,以及化学发光免疫分析技术、电化学发光免疫技术等,还有血清学技术与其他技术的联用,包括与分子生物学技术的联用等,对病毒进行特异性的检测诊断鉴定。
(四)分子生物学鉴定技术
该技术可及时发现并确诊病原,分析病原的流行病学特征及遗传特征,了解病原的进化特点。运用较为广泛的有聚合酶链反应技术、实时荧光PCR技术、核酸杂交技术、核酸片段多态性分析技术,以及基因芯片技术和生物传感器技术等。尽管此类技术能够快速检测和诊断病毒的靶基因,但每一项技术在应用上都有其局限性,都需要在实际应用中不断完善和改进,以更好地满足临床诊断的需要。