二十一 病毒的一般性狀 3 抵抗力與變異

一、病毒對理化因素的抵抗力

(一)物理因素

1.十溫十度大多數病毒(除肝炎病毒外)耐冷而不耐熱。病毒一旦離開機體,經加熱56~60℃30分鐘,由於表面蛋白變十性十,而喪失其感染十性十,即被滅活。病毒對低十溫十的抵抗力較強,通常在-20~196℃仍不失去活十性十,但對反復凍融則敏十感。一般可用低十溫十真空幹燥法(Lyophilization)保存病毒,但在室十溫十條件下幹燥易使病毒滅活。

2.鹽類對病毒的穩定作用克分子濃度的鹽可提高病毒對熱的抵抗力。MgCl2對脊液灰質炎病毒、MgSO4對正粘和副粘病毒、Na2SO4對皰疹病毒具有穩定作用。因此在減毒活疫苗中須加這類穩定劑。有囊膜病毒即使在-90℃也不能長期保存,但加入保護劑如二甲基亞砜(DMSO)可使之穩定。

3. pH 病毒一般在pH5.0~9.0的環境是穩定的,但在某些病毒的血凝反應中,pH改變可影響改變試驗的結果。

4.射線 紫外線、X線和高能量粒子可殺活病毒,這是因為光量子可擊毀病毒核酸的分子結構,不同病毒其敏十感度不一。

某些活十性十染料(如甲苯胺蘭、中十性十紅、丫啶橙)對病毒具有不同程度的滲透作用,這些染料與病毒核酸結合後,易被可見光滅活。

(二)化學因素

1.脂溶劑有囊膜病毒可迅速被脂溶劑破壞,如乙醚、氯彷、去氧膽酸鈉。這類病毒通常不能在含有膽汁的腸道中引起感染。病毒對脂溶劑的敏十感十性十可作為病毒分類的依據之一。

2.甘油 大多數病毒在50%甘油鹽水中能活存較久。因病毒體中含遊離水,不受甘油脫水作用的影響,故可用於保存病毒感染的組織。

3.化學消毒劑一般病毒對高錳酸鉀、次氯酸鹽等氧化劑都很敏十感,升汞、酒十精十、強酸及強堿均能迅速殺滅病毒,但0.5%~1%石炭酸僅對少數病毒有效。飲水中漂白粉濃度對乙型肺炎,腸道病毒無效。β-丙內脂(β-Propiolactone)及環氧乙烷(Ethylene oxide)可殺滅各種病毒。

4.抗生素抗生素及磺胺對病毒無效。利福平(Rifampin)能抑制痘病毒復制,幹擾病毒DNA或RNA合成,但也幹擾宿主細胞的代謝,有較強的細胞毒十性十作用。

二、病毒的變異

(一)突變

病毒的突變(Mutation)是指基因組中核酸鹼基順序上的化學變化,可以是一個核苷酸的改變,也可為上百上千個核苷酸的缺失或易位。病毒復制中的自然突變率10-5~10-8,而各種物理、化學誘變劑(Mutagens)可提高突變率,如十溫十度、射線、5-溴尿嘧啶、亞硝酸鹽等的作用均可誘發突變。突變株與原先的野生型病毒(Wild-type virus)特十性十不同,表現為病毒毒力、抗原組成、十溫十度和宿主范圍等方面的改變。

1.毒力改變有強毒株及弱毒株,後者可制成弱毒活病毒疫苗,如脊液灰質炎疫苗、麻疹疫苗等。

2.條件致死突變株指病毒突變後在特定條件下能生長,而在原來條件下不能繁殖而被致死。其中最主要是的是十溫十度敏十感條件致死突變株(Temperature-sensitive conditional lethalmutant),簡稱十溫十度敏十感突變株(ts株),在特定十溫十(28~35℃)下孵育則能增殖,在非特定十溫十度(37~40℃)下孵育則不能繁殖,而野生型在兩種十溫十度均能增殖。顯然是由於在非特定十溫十度下,突變基因所編碼的蛋白缺乏其應有功能。因此大多數ts株同時又是減毒株。現已從許多動物病毒中分離出ts株,選擇遺傳穩定十性十良好的品系用於制備堿毒活疫苗,如流感病毒及脊髓灰制裁炎病毒ts 株疫苗。

3.宿主適應十性十突株例如狂犬病毒突變株適應在兔腦內增殖,由“街毒”變為“固定毒”,可制成狂犬病疫苗。

(二)基因重組

當二種有親緣關系的不同病毒感染同一宿主細胞時,它們的遺傳物質發生十十交十十換,結果產生不同於親代的可遺傳的子代,稱為基因重組(Genetic recombination)。

1.活病毒間的重組 例如流感病毒兩個亞型之間可基因重組,產生新的雜十十交十十株,即具有一個親代的血凝素和另一親代的神經氨酸酶。這在探索自然病毒變異原理中具有重要意義。流感每隔十年左右引起一次世界十性十大流行,可能是由於人的流感病毒與某些動物(雞、馬、豬)的流感病毒間發生基因重組所致。

2.滅活病毒間的重組例如用紫外線滅活的兩株同種病毒,若一同培養後,常可使滅活的病毒復十活,產生出感染十性十病毒體,此稱為多重復十活(Multiplicity reactivation),這是因為兩種病毒核酸上受損害的基因部位不同,由於重組合相互彌補而得到復十活。因此現今不用紫外線滅活病毒制造疫苗,以防病毒復十活的危險。

3.死活病毒間的重組例如將能在雞胚中生長良好的甲型流感病毒(A0或A1亞型)疫苗株經紫外線滅活後,再加亞洲甲型(A2亞型)活流感病毒一同培養,產生出具有前者特點的A2亞型流感病毒,可供制作疫苗,此稱為十十交十十叉復十活(Cross reactivation)。

(三)基因產物的相互作用

1.表型混合(Phenotypemixing)兩種病毒混合感染後,一個病毒的基因組偶而裝入另一病毒的衣殼內,或裝入兩個病毒成分構成的衣殼內,發生表型混合。這種混合是不穩定的,傳代後可恢復其原來的特十性十。

2.基因型混合(Genotypemixing)指兩種病毒的核酸偶而混合裝在同一病毒衣殼內,或兩種病毒的核衣殼偶爾包在一個囊膜內,但它們的核酸都未重組合,所以沒有遺傳十性十。

3.互補(Complementation)指兩種病毒通過其產生的蛋白質產物(如酶、衣殼或囊膜)相互間補助不足,例如輔助病毒與缺損病毒間、兩個缺損病毒間、活病毒與死病毒間都可以互補,互補後仍產生原來病毒的子代。

4.增強(Enhancement)指兩種病毒混合培養時,一種病毒能促進增強另一種病毒的產量,可能是因為前者壓制瞭產生幹擾素所致。

(四)病毒變異的實際意義

1.研制減毒活疫苗 如ts株、宿主適應十性十突變株的研制。

2.應用於基因工程(Geneticengineering)基因工程是將一個生物體的基因(Gene),也就是攜帶遺傳信息的DNA片段,轉移到另一個生物內,與原有生物體的DNA結合,實現遺傳十性十狀的轉移和重新組合,從而使人們能夠定向地控制、幹予和改變生物體的變異和遺傳。目前病毒基因工程正沿著二個方向發展:一是將編碼病毒表面抗原的基因移植到質粒中去,在大腸桿菌中產生大量表面抗原物質,以制備疫苗或診斷用抗原。如乙型肺炎病毒編碼表面抗原的DNA片段已在酵母菌中表達,該疫苗正進行人十體觀察;二是探索病毒作為基因工程載體的可能十性十,以便將所需要的外源基因帶入人十體或支物體內,以治療人類遺傳疾病或創造動物新品種的目的。

《醫學微生物學》