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病毒提纯技术

的聚合物如葡聚糖—甲基纤维素或葡聚糖—聚乙烯醇这样的两相系统选择性地浓缩和部分提纯病毒。适当调整相容积可使大多数病毒在低容积相(或在界面)浓缩。该法优点是温和、简单、容易使病毒大大浓缩。如再结合其他技术(超速离心、密度梯度离心等),可增加提纯的效率,获得更纯净的病毒。

从含毒材料中获得纯病毒粒子的方法。在提纯过程中,为了不损害病毒的原有结构、抗原性及感染性等生物学特性,应将病毒维持在较低温度、最适pH(如果不了解其最适pH范围,可采用中性pH)和适宜缓冲液条件下进行。

提纯方法

细胞培养物、体液和感染组织等可用作提纯病毒的原始材料。提纯前应先通过研磨、冻融等措施破坏细胞释放病毒,然后根据病毒的性质,选用适宜的提纯方法。通常采用下列一种或两种以上方法进行提纯。

差速离心

适用于从受感染组织的培养液、鸡胚尿囊液中浓缩及提纯病毒。将被提纯的样品低速、高速(或超速)交替离心。通常以低速及中速除去较大的细胞碎片以及其他较大的杂质,然后选择在60分钟内能沉淀80%以上病毒粒子的较高速率,离心1~2小时,使病毒沉淀。对中、大型病毒(如流感病毒),于30000g约离心60分钟即可达到目的:对小型病毒(如口蹄疫病毒),则须以超速(50000~70000g)离心1~2小时。倒去上清液,加入原体积1/10~1/100的缓冲液,用振荡、研磨、超声波分散或机械捣碎等方法使沉淀重新悬浮。这样第一个循环可能仍留下少量杂质,要获得较好的纯度,可按上法再重复离心1~2次。

速度区带密度梯度离心

用于差异离心中难以分离的病毒。利用密度大于水的蔗糖、氯化铯、甘油等溶质,制成含有连续递增(或递减)密度的介质,置于离心管中,形成分层的密度梯度。将病毒样品溶液(经低速和高速离心后的病毒样品)层加于密度梯度层的顶部,用摆动水平式转头以70000~170000g离心,借助病毒粒子和其他细胞碎片等杂质的浮密度不同,在离心力作用下,各自沉降到密度相等的介质层内,而排列成不同的区带。制备密度梯度,一般多用蔗糖,因为它易溶于水,且对核酸及蛋白质呈化学惰性。此法可获得相当纯净的病毒样品。

平衡(或等密度)密度梯度离心

应用氯化铯(CsCl)、氯化铷(RbCl)、溴化钾(KBr)、酒石酸钾(K2C4H4O6)、醋酸钾、柠檬酸钾等无机或有机盐类以及蔗糖等溶液制备密度梯度。加入病毒样品后,经长时间高速或超速离心后,形成密度梯度。由于离心力的作用,样品中的病毒粒子分布于相应密度的区域内(即等密度位置)。平衡密度梯度离心,是一种强有力的提纯方法,可进行大量的连续的分离提纯。

层析法

此法是依据病毒对离子交换树脂及类似的其他吸附剂具有亲和性而被吸附,并能被适当浓度的离子溶液洗脱下来的原理。利用吸附剂的层析法分为两种:一种是正吸附,即病毒粒子被吸附,然后用适当浓度的离子溶液将病毒粒子解离回收;另一种是负吸附,即只吸附组织或宿主细胞成分等非病毒蛋白,而回收病毒粒子。用于层析的病毒样品应是低速或高速离心后的病毒悬浮。常用的方法有:①凝胶层析法。多用氢氧化锌、磷酸钙、焦磷酸镁等制成凝胶柱吸附病毒,用适宜的缓冲液洗脱回收病毒。例如用氢氧化锌胶柱吸附水泡性口炎病毒后,以0.08摩尔/升EDTA(pH8.5)缓冲液洗脱,可获得较好的病毒回收量。②离子交换纤维素柱层析法。目前多用带弱电荷的阴离子交换树脂二乙氨基乙基纤维素(DEAE纤维素)和表氯醇三乙醇胺纤维素(ECTEOLA纤维素)。有的病毒为正吸附,有的为负吸附。例如脊髓灰质炎病毒对上述两种纤维素为负吸附,即不被吸附,但宿主细胞组分等非病毒蛋白则较强地被吸附,回收的滤液便是病毒悬液;腺病毒和口蹄疫病毒为正吸附,可分别用0.5和0.15摩尔/升氯化钠溶液解离。③免疫亲和层析法。将抗体与活化的载体结合,制成免疫吸附柱。然后加入病毒悬液,根据抗原抗体特异性结合原理被吸附到柱上,洗去不起反应的成分,再改变条件使病毒与抗体解离,即可回收到病毒粒子。目前最常选用的优良载体是琼脂糖凝胶,其商品名为Sepharose。例如将脊髓灰质炎病毒抗体与溴化氰活化的Sepharose-4B偶联,制成免疫吸附柱,用其吸附病毒,然后以硫氰酸胺溶液洗脱解离,便可获得纯化的脊髓灰质炎病毒。

层析法得到的病毒滤液,都要用高速离心沉淀或用聚乙二醇除去水分浓缩。

电泳法

包括密度梯度电泳和pH梯度电泳。依据病毒粒子所带的电荷,在电场中或向正极或向负极移动,电泳结束后分段收集形成的病毒区带部分,就能达到提纯的目的。

中性盐沉淀法

病毒一般在45%以上饱和的硫酸铵溶液中沉淀而仍保持其感染性。这样得到的病毒粗制沉淀物,通过少量缓冲液悬浮后,再经密度梯度离心法加以纯化。

红细胞吸附和释放法

某些病毒可在适当的温度和pH等条件下,被适宜的动物红细胞吸附,然后再变换温度、pH条件等,可使吸附的病毒解离而获得浓缩的病毒。例如将感染马流感病毒的鸡胚尿囊液与鸡红细胞一起充分振荡混合后,置2~8℃冰箱内结合吸附,次日待其自然沉淀,弃掉上清液,向沉淀的红细胞中加入相当于原液1/10量的5%氯化钠溶液,置37℃水浴4小时,700转/分离心10分钟,吸取上清液即为浓缩病毒液。如此吸附—解离方法,一般可将病毒浓度提高10倍左右。

聚乙二醇沉淀法

用于病毒沉淀的分子量为6000左右。沉淀步骤:①先将感染病毒的组织悬液离心或过滤澄清;②收取上清液,向其中缓缓加入聚乙二醇(边加边搅拌),使其达到各种病毒所需浓度(例如口蹄疫病毒需6%,水泡性口炎病毒需6~7%,多瘤病毒需10%);③放4℃冰箱过夜即可将病毒沉淀下来,最后再以差速离心或层析法纯化。

鱼精蛋白沉淀法

鱼精蛋白为碱性蛋白质,具有携载其他蛋白质共沉的作用,能和直径大于50纳米的病毒共同沉淀而不影响病毒的感染力。当向这种沉淀物加入1摩尔/升氯化钠时,病毒又重新释放到悬液中,而鱼精蛋白仍然沉淀。取其上清,再经超速离心或聚乙二醇浓缩,即可回收到病毒。

酶处理提纯法

大多数病毒都对蛋白分解酶和核酸酶(DNA酶和RNA酶)具有抵抗力,故可用适当浓度的胰蛋白酶或胃蛋白酶处理分解细胞蛋白,用核酸酶破坏吸附在病毒粒子上的宿主核酸,而提纯病毒。

液体两相分配系统提纯法

利用可溶于水的聚合物如葡聚糖—甲基纤维素或葡聚糖—聚乙烯醇这样的两相系统选择性地浓缩和部分提纯病毒。适当调整相容积可使大多数病毒在低容积相(或在界面)浓缩。该法优点是温和、简单、容易使病毒大大浓缩。如再结合其他技术(超速离心、密度梯度离心等),可增加提纯的效率,获得更纯净的病毒。

纯度的标准

要符合下列要求:①病毒粒子在电子显微镜下形态一致;②经进一步提纯处理不能再除去更多的混杂物和不减弱感染性;③将未受感染的细胞用放射性同位素标记,然后加于病毒悬液中,再进行提纯,则提纯的病毒不应混有放射性活性标记物;④用病毒的抗原特异性反应检测,证明病毒是纯一的。