病毒學(xué)研究手段的進(jìn)展 -混勻儀技術(shù)文章

病毒學(xué)的研究初期，由于當(dāng)時人們在顯微鏡下觀察不到病毒粒體，加之病毒又不能進(jìn)行人工培養(yǎng)，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(dāng)時尚無高速離心機的情況下，人們試圖用馬力離心機來從病組織中分離病毒。直到高速和超速離心機問世后，人們才有可能依據(jù)病毒學(xué)性分離和制備病毒。時至今日，病毒的分離，用專業(yè)術(shù)語來說即病毒的提純，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(jié)晶了TMV，這是病毒學(xué)史上一個重要的里程碑。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(xì)胞組分區(qū)分開來的過程。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(xì)胞組分在理化特性上的差異將病毒粒子區(qū)分出來，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、增殖過程及機制，還可用于制備高效價的抗血清。以植物病毒為例，人門先是把在植株中含量高、體外穩(wěn)定的病毒，如TMV、馬鈴薯X病毒等提純出來。目前，越來越多的技術(shù)和程序能用以提純濃度和穩(wěn)定性不相同的病毒，為病毒的研究工作奠定了基礎(chǔ)。　

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溶液作負(fù)染，更能詳細(xì)研究病毒的結(jié)構(gòu)，使對病毒的認(rèn)識大大地推進(jìn)一步。對那些在細(xì)胞培養(yǎng)中不能生長的病毒，電鏡術(shù)更是一種重要的診斷手段。

細(xì)胞培養(yǎng)對病毒學(xué)的研究起了很大的推動作用，最早用于脊髓灰質(zhì)炎病毒的培養(yǎng)，此后廣泛用于人醫(yī)和獸醫(yī)上各種病毒的分離和培養(yǎng)。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(jié)構(gòu)；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(yīng)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辟了嶄新的途徑。目前，免疫熒光技術(shù)是研究病毒侵染過程、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)展作出過貢獻(xiàn)。湯飛凡1925年在美國對皰疹病毒進(jìn)行過研究，他和他的導(dǎo)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(xì)胞內(nèi)能自我復(fù)制的顆粒，為病毒學(xué)的創(chuàng)立做出過重要貢獻(xiàn)。

由于病毒是微生物中最小的生物，在普通顯微鏡下觀察不到。在20世紀(jì)初要檢測病毒的存在，必須通過注射感染，觀察動物發(fā)病或死亡情況來判斷。顯然這種檢測方法是十分原始的。由于病毒沒有自己的酶系統(tǒng)，靠寄生在活細(xì)胞內(nèi)生存，在一般的微生物培養(yǎng)基上不能繁殖，這就給尋找培養(yǎng)病毒新技術(shù)增加了難度。然而，病毒培養(yǎng)是病毒研究中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的一步，可以說沒有病毒培養(yǎng)新技術(shù)的建立，也就沒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(yǎng)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(nèi)繁殖成為現(xiàn)實，從此擺脫了人工繁殖病毒靠動物、雞胚培養(yǎng)的原始落后的方法。這一新技術(shù)可以概括為：第一步，用人為的方法將動物組織處理消化成單層細(xì)胞，并給以一定的營養(yǎng)成分使其在試管內(nèi)存活；第二步，將病毒接種在細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過一段時間細(xì)胞就會出現(xiàn)一系列病理改變。觀察者只要用普通顯微鏡觀察細(xì)胞有無病理改變，即可間接觀測和判斷有無病毒繁殖。這一新技術(shù)把病毒培養(yǎng)從實驗動物和雞胚的動物水平．提高到體外組織培養(yǎng)的細(xì)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(xiàn)了許多病毒性疾病的病原，分離出許多新病毒，解決了當(dāng)時還鮮為人知的一些疾病的病毒病因問題。有些學(xué)者還采用組織培養(yǎng)技術(shù)制備了疫苗，實現(xiàn)了人群的主動免疫，為控制和消滅病毒病做出了貢獻(xiàn)。50年代美國著名病毒學(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(chǔ)上取得的成果。美國1982-1985年出版的《世界名人錄》稱這一技術(shù)為現(xiàn)代病毒學(xué)奠定了基礎(chǔ)。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。近年來在全球引起震動的艾滋病病毒也是采用組織培養(yǎng)這一技術(shù)分離到的。

朱既明1948年在英國發(fā)現(xiàn)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(chǔ)上提出了病毒的結(jié)構(gòu)模型，這一假說為后來闡明各種病毒結(jié)構(gòu)開創(chuàng)了先河，并為研究亞單位疫苗準(zhǔn)備了理論和方法的基礎(chǔ)。朱既明還發(fā)現(xiàn)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曾觀察到病毒感染不同宿主后仍保持穩(wěn)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。