病毒學(xué)研究手段的進(jìn)展

病毒學(xué)的研究初期，由于當時(shí)人們在顯微鏡下觀(guān)察不到病毒粒體，加之病毒又不能進(jìn)行人工培養，因而分離到病毒對于明確病毒的生物學(xué)特性顯得十分重要。在當時(shí)尚無(wú)高速離心機的情況下，人們試圖用馬力離心機來(lái)從病組織中分離病毒。直到高速和超速離心機問(wèn)世后，人們才有可能依據病毒學(xué)性分離和制備病毒。時(shí)至今日，病毒的分離，用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)即病毒的提純，在病毒學(xué)的分子生物學(xué)研究中仍然是關(guān)鍵步驟。

　　1953年，斯坦利第一次提取并結晶了TMV，這是病毒學(xué)史上一個(gè)重要的里程碑。以后，人們先后從不同的組織中分離到了病毒。病毒的提純是將寄主中的病毒粒子與寄主細胞組分區分開(kāi)來(lái)的過(guò)程。其原理是利用病毒的蛋白質(zhì)和大分子粒體的特性，及其與寄主細胞組分在理化特性上的差異將病毒粒子區分出來(lái)，并盡可能保持侵染力。提純病毒的目的是確切地研究病毒理化、生物學(xué)特性、化學(xué)組分、組成、增殖過(guò)程及機制，還可用于制備高效價(jià)的抗血清。以植物病毒為例，人門(mén)先是把在植株中含量高、體外穩定的病毒，如TMV、馬鈴薯X病毒等提純出來(lái)。目前，越來(lái)越多的技術(shù)和程序能用以提純濃度和穩定性不相同的病毒，為病毒的研究工作奠定了基礎。   

　　電子顯微鏡始終是研究病毒的不可或缺的工具，1960年以后將樣品用重金屬鹽類(lèi)溶液作負染，更能詳細研究病毒的結構，使對病毒的認識大大地推進(jìn)一步。對那些在細胞培養中不能生長(cháng)的病毒，電鏡術(shù)更是一種重要的診斷手段。

　　細胞培養對病毒學(xué)的研究起了很大的推動(dòng)作用，最早用于脊髓灰質(zhì)炎病毒的培養，此后廣泛用于人醫和獸醫上各種病毒的分離和培養。Dulbecco（1952）發(fā)明了空斑技術(shù)，使病毒的定量檢測和克隆成為可能。

　　生物化學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展對病毒學(xué)的研究提供了有力的武器。例如X射線(xiàn)晶體衍射、原二色性和核磁共振技術(shù)用于研究病毒的三維結構；聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）用于病毒核酸及多肽成分的分析。應用生化技術(shù)，鑒定了病毒的核酸聚合酶，特別是反錄酶，它不但在理論上而且在實(shí)用上都有重大意義。核酸雜交技術(shù)為病毒鑒定和診斷提供了敏感而可靠的手段。DNA重組技術(shù)和人工合成多肽為研制新型疫苗開(kāi)辟了嶄新的途徑。目前，免疫熒光技術(shù)是研究病毒侵染過(guò)程、定位及其病毒基因功能的重要手段。

　　中國學(xué)者對病毒學(xué)的發(fā)展作出過(guò)貢獻。湯飛凡1925年在美國對皰疹病毒進(jìn)行過(guò)研究，他和他的導師Zinsser用物理學(xué)方法研究病毒的本質(zhì)，證明病毒是存在于宿主細胞內能自我復制的顆粒，為病毒學(xué)的創(chuàng )立做出過(guò)重要貢獻。

　　由于病毒是微生物中最小的生物，在普通顯微鏡下觀(guān)察不到。在20世紀初要檢測病毒的存在，必須通過(guò)注射感染，觀(guān)察動(dòng)物發(fā)病或死亡情況來(lái)判斷。顯然這種檢測方法是十分原始的。由于病毒沒(méi)有自己的酶系統，靠寄生在活細胞內生存，在一般的微生物培養基上不能繁殖，這就給尋找培養病毒新技術(shù)增加了難度。然而，病毒培養是病毒研究中最基礎、最關(guān)鍵的一步，可以說(shuō)沒(méi)有病毒培養新技術(shù)的建立，也就沒(méi)有病毒研究的突破和發(fā)展。許多國家為此投入了大量的人力和物力，國際上許多知名學(xué)者為此苦苦思索了幾十年。1943年，黃禎祥在美國發(fā)表了對病毒學(xué)研究有重大影響的論文“西方馬腦炎病毒在組織培養上滴定和中和作用的進(jìn)一步研究”。這一研究成果，使病毒在試管內繁殖成為現實(shí)，從此擺脫了人工繁殖病毒靠動(dòng)物、雞胚培養的原始落后的方法。這一新技術(shù)可以概括為：第一步，用人為的方法將動(dòng)物組織處理消化成單層細胞，并給以一定的營(yíng)養成分使其在試管內存活；第二步，將病毒接種在細胞內，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間細胞就會(huì )出現一系列病理改變。觀(guān)察者只要用普通顯微鏡觀(guān)察細胞有無(wú)病理改變，即可間接觀(guān)測和判斷有無(wú)病毒繁殖。這一新技術(shù)把病毒培養從實(shí)驗動(dòng)物和雞胚的動(dòng)物水平．提高到體外組織培養的細胞水平。

    也正是這項新技術(shù)拓寬了國際上病毒學(xué)學(xué)者的思路。許多病毒學(xué)家采用或改良這一技術(shù)，成功地發(fā)現了許多病毒性疾病的病原，分離出許多新病毒，解決了當時(shí)還鮮為人知的一些疾病的病毒病因問(wèn)題。有些學(xué)者還采用組織培養技術(shù)制備了疫苗，實(shí)現了人群的主動(dòng)免疫，為控制和消滅病毒病做出了貢獻。50年代美國著(zhù)名病毒學(xué)家恩德斯(Enders)獲得諾貝爾獎，就是在采用黃禎祥這一技術(shù)的基礎上取得的成果。美國1982-1985年出版的《世界名人錄》稱(chēng)這一技術(shù)為現代病毒學(xué)奠定了基礎。世界上許多國家采用這種技術(shù)分離了諸如流行性出血熱、麻疹、小兒麻痹病毒。近年來(lái)在全球引起震動(dòng)的艾滋病病毒也是采用組織培養這一技術(shù)分離到的。

  　朱既明1948年在英國發(fā)現同一病毒可因變異而呈不同形態(tài)，并首次將流感病毒裂解為有生物活性的亞單位，并在此基礎上提出了病毒的結構模型，這一假說(shuō)為后來(lái)闡明各種病毒結構開(kāi)創(chuàng )了先河，并為研究亞單位疫苗準備了理論和方法的基礎。朱既明還發(fā)現了正常血清中抑制流感病毒血凝作用的β-抑制素。高尚蔭1943年在美國進(jìn)行煙草花葉病毒研究時(shí)曾觀(guān)察到病毒感染不同宿主后仍保持穩定理化和血清學(xué)特征，在病毒學(xué)發(fā)展史中有一定地位。

 

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