Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бактериялар немесе вирустарды итерациялар арқылы өсіру
Growing bacteria or viruses in iterations
Сериялық өту – бактериялар немесе вирустарды итерациялар арқылы өсіру процесі. Мысалы, вирус бір ортада өсіріледі, содан кейін осы вирус популяциясының бір бөлігі алынып, жаңа ортаға енгізіледі. Бұл процесс қалаған санымен кезеңдерде қайталанады, содан кейін түпкілікті өнім зерттеледі, көбінесе бастапқы вируспен салыстырылады. Мұндай жеңілдетілген таралу көбінесе зертхана жағдайында жүргізіледі, себебі эксперимент барысында вирус немесе бактерия қалай эволюцияға ұшырайтынын бақылау ғылыми қызығушылық тудырады. Атап айтқанда, сериялық өту вирус немесе басқа патогеннің вируленттілігін өзгертуге бағытталған зерттеулерде өте пайдалы болуы мүмкін. Мұның бір салдары – сериялық өту вакцина жасау үшін пайдалы болуы мүмкін, өйткені ғалымдар сериялық өтуді қолданып, вируленттілігі төмен, бірақ бастапқы штамммен салыстырылатын иммуногенділігі бар патоген штаммын жасауға болады. Бұл сондай-ақ, A/H5N1 вирусының күзендердегі (ферреттердегі) сериялық өту арқылы көрсетілгендей, вируленттілігі төмендеуімен қатар, жұқпалылығы жоғары штаммдарды да тудыруы мүмкін.
Serial passage is the process of growing bacteria or a virus in iterations. For instance, a virus may be grown in one environment, and then a portion of that virus population can be removed and put into a new environment. This process is repeated with as many stages as desired, and then the final product is studied, often in comparison with the original virus. This sort of facilitated transmission is often conducted in a laboratory setting, because it is of scientific interest to observe how the virus or bacterium that is being passed evolves over the course of the experiment. In particular, serial passage can be quite useful in studies that seek to alter the virulence of a virus or other pathogen. One consequence of this is that serial passage can be useful in creating vaccines, since scientists can apply serial passage and create a strain of a pathogen that has low virulence, yet has comparable immunogenicity to the original strain. This can also create strains that are more transmissible in addition to lower virulence, as demonstrated by A/H5N1 passage in ferrets.
Механизм
Сериялы өтуді in vitro немесе in vivo жағдайында жүзеге асыруға болады. In vitro әдісінде вирус немесе бактерия штаммы оқшауланып, белгілі бір уақытқа дейін өсіріледі. Бұл уақыт өткен соң, оның бір бөлігі жаңа ортаға көшіріліп, тағы да сол уақытқа дейін өсіріледі. Бұл процесс қалауынша қайталанады. Балама ретінде, in vivo эксперимент жүргізуге болады, онда жануарға патогенмен зарар беріледі және бұл патогенге жануар ағзасында өсуге уақыт беріледі, содан кейін одан үлгі алынып, басқа жануарға беріледі. Бұл процесс белгілі бір жануарлар саны үшін қайталанады, ал бұл санды жеке эксперимент анықтайды. Сериялы өтуді in vitro немесе in vivo жүргізген кезде вирус немесе бактерия көп рет мутацияланып, эволюцияға ұшырауы мүмкін. Туындаған мутацияларды анықтау және зерттеу көбінесе зерттеліп жатқан вирус немесе бактерия туралы маңызды ақпаратты ашады. Сәйкесінше, сериялы өтуден кейін алынған вирус немесе бактерия үлгісін бастапқы нұсқамен салыстыру, кез келген мутацияларды және олардың жиынтық әсерлерін анықтау пайдалы болуы мүмкін. Әртүрлі маңызды нәтижелерге қол жеткізілуі мүмкін. Вирустың вируленттілігі өзгеруі мүмкін, немесе вирус әдетте кездесетін ортадан өзгеше жаңа жануар ортасына бейімделуі мүмкін.
Serial passage can either be performed in vitro or in vivo. In the in vitro method, a virus or a strain of bacteria will be isolated and allowed to grow for a certain time. After the sample has grown for that time, part of it will be transferred to a new environment and allowed to grow for the same period. This process will be repeated as many times as desired. Alternatively, an in vivo experiment can be performed where an animal is infected with a pathogen, and this pathogen allowed time to grow in that host before a sample of it is removed from the host and passed to another host. This process is repeated for a certain number of hosts; the individual experiment determines this number. When serial passage is performed either in vitro or in vivo, the virus or bacterium may evolve by mutating repeatedly. Identifying and studying mutations that occur often reveals information about the virus or bacterium being studied. Accordingly, after serial passage has been performed it can be valuable to compare the resulting virus or sample of bacteria to the original, noting any mutations that have occurred and their collective effects. Various significant outcomes may occur. The virulence of the virus may be changed, or a virus could evolve to become adapted to a different host environment than that in which it is typically found.
Тарих
Сериялы өту әдісі 1800 жылдардан бері қолданылып келеді. Атап айтқанда, Луи Пастердің 1800 жылдардың соңындағы құтыру ауруына қарсы вакцина жасау жұмысы осы әдістің нақты мысалы болып табылады. Пастер өмірі бойы бірнеше вакцина жасаған. Оның құтыру ауруына дейінгі жұмысы патогендерді әлсіретумен байланысты болған, бірақ сериялық өту арқылы емес. Пастер әсіресе холерамен жұмыс істеді және бактерияларды ұзақ уақыт бойы өсіргенде тиімді вакцина жасауға болатынын анықтады. Пастер оттегінің ерекше қасиеттері бар деп ойлады, соның арқасында бактерияларды әлсірете алды (оның зияндылығын азайта алды). Пастер бұл әдісті антраксқа қарсы вакцина жасауға да тырысты, бірақ нәтижесі толыққанды болмады. Бұл мәселені шешу үшін Пастер құтыру вирусын тірі организмде (in vivo) зерттеді. Дегенмен, вирус әлсірегендей дамыса, ол иесінде кері эволюцияға ұшырап, инфекцияға алып келуі мүмкін. Бабуиндерде сериялық өту арқылы бабуиндерге ерекше қауіпті ВИЧ-2 штаммы жасалды. ВИЧ-2 вирусының әдеттегі штамдары бабуиндерді баяу ғана жұқтырады. SARS әдетте тышқандарды қатты ауыртпайды, бірақ вирус тышқандарда сериялық өтуден өткеннен кейін, ол өлімге себеп болды.
The technique of serial passage has been around since the 1800s. In particular, Louis Pasteur's work with the rabies vaccine in the late 1800s exemplifies this method. Pasteur created several vaccines over the course of his lifetime. His work prior to rabies involved attenuation of pathogens, but not through serial passage. In particular, Pasteur worked with cholera and found that if he cultured bacteria for long periods of time, he could create an effective vaccine. Pasteur thought that there was something special about oxygen and this was why he was able to attenuate (create a less virulent version of) the bacteria. Pasteur also tried to apply this method to create a vaccine for anthrax, although with less success. To solve this problem, Pasteur worked with the rabies virus in vivo. However, just as the virus evolved to become attenuated, it may reverse evolve in the host, leading to infection. used serial passage in baboons to create a strain of HIV 2 that is particularly virulent to baboons. Typical strains of HIV 2 only infect baboons slowly. SARS usually does not make mice particularly sick, however, after the virus had undergone serial passage in the mice, it had become lethal.
Грипп
H5N1 вирусы – тұмаудың өте қауіпті штамы. Қазіргі уақытта ол адамдарға жұғуы мүмкін, бірақ адамдар арасында жұқпалы емес. Дегенмен, бүкіл әлемде 600-дан астам адам жануарлардан жұққан H5N1 вирусынан қайтыс болғаны белгілі. Сонымен қатар, зерттеуші Йосихиро Каваока вирустың күзендерде (ферреттерде) жұқтырылуы үшін бір ғана мутация қажет екенін анықтады. Фушиердің және Каваоканың зерттеулері биотерроризм қаупіне байланысты бастапқыда цензураланды. Зерттеулер кейін жарияланды, бірақ даулы болып қала берді. Сериялық өту – зертхана жағдайында қолданылатын жасанды тәсіл, ол табиғи процесс емес. Осыған сәйкес, H5N1 вирусының адамдар арасында жұқтырылатын түрге айналу ықтималдығы белгісіз; алайда зерттеуші Дерек Смит мұның мүмкін екенін көрсету үшін эволюциялық модель құрды.
The H5N1 virus is a particularly lethal strain of influenza. Currently, it can infect humans, but it is not contagious between humans. Still, over 600 people worldwide are known to have died from animal transmitted H5N1 virus, Similarly, researcher Yoshihiro Kawaoka found that a single mutation is necessary to make the virus transmissible in ferrets. Both Fouchier's research and Kawaoka's research were initially censored, per implications for bioterrorism. The research was later published, but remained controversial. Serial passage is an artificial technique that is used in a laboratory setting, rather than a natural process. Accordingly, the likelihood that the H5N1 virus would actually mutate to become transmissible in humans is unknown; however, researcher Derek Smith created an evolutionary model to show that this is possible.
Вирустардың түрлер арасында қалай көшуін түсіну
Сериялық өтудің тағы бір қолданысы – патогендердің жаңа түрлерге қалай бейімделетінін түсінуде. Патогенді жаңа жануар түріне енгізіп, сериялық өтуді жүргізу арқылы ғалымдар патогеннің жаңа жануарға бейімделуін байқап, осы бейімделуге мүмкіндік беретін мутацияларды анықтай алады.
Another use of serial passage is in understanding how pathogens adapt to new species. By introducing a pathogen into a new host species and performing serial passage, scientists can observe as the pathogen adapts to its new host and pinpoint the mutations that allow for this adaptation.