Возможности автоматизации поиска вирусов в водной среде

от

С.А. Шоларь1,2, О.А. Степанова2

 1ФИЦ Морской гидрофизический институт РАН, РФ, г. Севастополь, ул. Капитанская, 2

 E-mail: sa.sholar@mail.ru

2Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

  E-mail: solar-ua@ya.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2023-3-50-57

УДК 577.35. 578.4. 57.08. (262.5)            

EDN: https://elibrary.ru/gvqxqf                                                                                                                      

Реферат: 

В настоящее время наблюдается возрастание роли вирусов в возможных эпидемиях, а также возникает опасность биологических угроз с использованием вирусов в качестве биологического оружия. С учетом повышения значения вирусов, как патогенных объектов, а также на фоне бурного развития морской вирусологии появилась потребность в создании простых и доступных, в т.ч. автоматизированных способов определения наличия вирусов, в т.ч. и некоторых альговирусов и их концентрации непосредственно в изучаемых акваториях для получения экспресс оценки экологической ситуации.

Целью работы явились краткий обзор и анализ имеющейся в публикации литературы по применению автоматизации при биологических исследованиях микро и нано биообъектов и созданных для этого приборов, установок и устройств.

Выполнен краткий обзор существующих экспресс методов индикации и идентификации вирусов, в т.ч. черноморских альговирусов, в лабораторном и полевом материале, включая воду гидросферы. Установлено, что описываемые в литературе и среди патентов приборы и методы основаны на молекулярно-генетических, иммунных и иммунохимических, электрических, биосенсорных, фото изобразительных и других свойствах и реакциях. Были проанализированы преимущества и недостатки описанных методов и установок. Обоснованы предложения по автоматизации некоторых из этих способов – реакции коагглютинации и полимеразной цепной реакции.

Ключевые слова: экспресс методы индикации и идентификации вирусов, морские вирусы, черноморские альговирусы, реакция коагглютинации (РКА), полимеразная цепная реакция (ПЦР).

Для цитирования: Шоларь С.А., Степанова О.А. Возможности автоматизации поиска вирусов в водной среде // Системы контроля окружающей среды. 2023. Вып. 3 (53). C. 50-57. DOI: 10.33075/2220-5861-2023-3-50-57

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Степанова О.А., Шоларь С.А. Мониторинг черноморских альговирусов. Севастополь: Изд-во ИПТС. 2022. 115 с.
  2. Бреховских Л.М. Океан и человек: Настоящее и будущее. М.: Наука. 1987. 304 с.
  3. Патент RU 2772116. Опубл. 17.05.2022, Бюл. № 14. Способы, системы и устройства для обнаружения аналитов. Авторы Пирсон Ш., Михан Т.Д., Монтгомери К.У. и др.
  4. Дрюккер В.В., Потапов С.А., Горшкова А.С., Белых О.И. Бактериофаги озера Байкал. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2020. 110 с.
  5. Butina T.V., Potapov S.A., Belykh O.I., Mukhanov V.S., Rylkova O.A., Damdinsuren N., Chojdash B. Molecular genetic diversity of the Myoviridae family cyanophages in Lake Khövsgöl (Mongolia) // Molecular Biology. 2014. Vol. 48. No. 6. P. 906–910.
  6. Potapov S.A., Tikhonova I.V., Krasnopeev A.Yu., Kabilov M.R., Tupikin, A.E., Chebunina N.S., Belykh O.I. Metagenomic analysis of virioplankton from the pelagic zone of Lake Baikal // Viruses. 2019. Vol. 11. No. 11. P. 991– 1005.
  7. Алексюк M.С., Богоявленский A.П., Алексюк П.Г., Молдаханов, Е.С., Омиртаева Э.С., Березин В.Е. Разнообразие альговирусов в заливе Бутакова Малого Аральского моря // Современные вызовы для биотехнологии, ветеринарии и медицины: Материалы Международной научно-практической конференции. Пгт. Гвардейский, НИИ проблем биологической безопасности, 3 июня 2020 г. С. 157–160.
  8. https://ibssequipment.at.ua/index/
    virioplankton/0-18 (дата обращения: 01.05.2023).
  9. Lebaron P., Nicolas J.C., Baudoux A.C. Can we use Flow cytometry to analyse the dynamic of virus-host system? // Ecology of marine viruses: CIESM Workshop Monographs. Banyuls–sur–mer, 19–22 March 2003. P. 57–60.
  10. Lippé R. Flow Virometry: A Powerful Tool to Functionally Characterize Viruses // J. Virol. 2018. Vol. 92. No. 3. P. E 01765–17.
  11. Marie D., Brussard C.P., Thyrhaug R., Bratbak G., Vaulot D. Enumeration of marine viruses in culture and natural samples by flow cytometry // Appl. Environ. Microb. 1999. Vol. 65. No. 1. P. 45–52.
  12. Sandaa R., Larsen A. Seasonal Variations in Virus-Host Populations in Norwegian Coastal Waters: Focusing on the Cyanophage Community Infecting Marine Synechococcus spp // Applied and Environmental Microbiology. 2006. Vol. 72. No. 7. P. 4610–4618.
  13. Шишкин Ю.Е., Греков А.Н. Статистические методы кластеризации изображений гидробионтов // Системы контроля окружающей среды. 2020. № 1 (39). С. 153–159.
  14. Шишкин Ю.Е., Пелюшенко С.С., Маврин А.С. Применение модели Yolov5 для обнаружения микрообъектов в морской среде // Системы контроля окружающей среды – 2022: Тезисы докладов Международной научно-практической конференции. Севастополь, ИПТС, 08–11 ноября 2022 г. С. 57.
  15. Stepanova O.A., Gaisky P.V., Sholar S.A. Influence of a constant magnetic field on the infectious titer of the Black Sea algal viruses // Biophysics. 2022. Vol. 67. No. 2. P. 183–187.
  16. Степанова О.А., Шоларь С.А., Пеньков М.Н. Результаты изучения влияния электромагнитного поля на морскую микробиоту // Системы контроля окружающей среды. 2023. № 2 (52). С. 32–39.
  17. А.C. SU 1531661. Опубл. 22.08.1989, Бюл. № 4. Способ приготовления антительного стафилококкового диагностикума для экспресс-идентифи-кации вирусов. Авторы Cкоферца П.Г., Степанова О.А., Спыну К.И.
  18. Степанова О.А. Реакция коагглютинации для диагностики арбо- и аренавирусных инфекций и идентификации вирусов: Дисс. … канд. мед. наук (спец. 03.02.02) М.: Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского. 1989. 155 с.
  19. Pandya B.V., Thomson K.D., Linna T.J. Staphylococcal protein-A agglutination assay for avian-viruses // Acta. Path. Micro. Im C. 1981. Vol. 89. No. 4. P. 275–280.
  20. Chan J.C., Teoh S.H., Aw S.E. Staphylococcal agglutination-inhibition reaction: a rayid and simple test for dengua antibodies // Singap. Med. J. 1975. Vol. 16. No. 3. P. 194–195.
  21. Belaia I.A., Shekoian L.A., Drozdov S.G., Prozorovskiǐ S.V., Belaia O.F. Diagnosis of rotavirus infection using coagglutination reactions // Voprosy Virusologii. 1985. Vol. 30. No. 2. P. 233–236.
  22. Spynu K.I., Buzdugan G.I. Employment of protein A-containing staphylococcal reagent in the coagglutination test for identification of enteroviruses // Voprosy Virusologii. 1987. Vol. 32. No. 5. P. 595–597.
  23. Mogensen S.C., Dichon T. Rapid detection of herpes simplex virus and varicella-zoster virus in clinical specimens by the use of staphylococcus aureus rich in protein A // Acta path. micro. im. b. 1983. Vol. 91. No. 1–6. P. 83–88.
  24. Bootland L.M., Leong J.A. Staphylococcal coagglutination, a rapid method of identifying infectious hematopoietic necro-sis virus // Applied and Environmental Microbiology. 1992. Vol. 58. No. 1. P. 6–13.
  25. Козлов Л.П., Хазенсон С.Л., Обручков В.С., Шостань В.П. АБВ-тест – высокочувствительная реакция для быстрой диагностики вирусов картофеля и овощных культур // Биолог. науки. № 5. С. 109–111.
  26. Simis S.G., Tijdens M., Hoogveld H.L., Gons H.J. Optical changes associated with cyanobacterial bloom termination by viral lysis // Journal of Plankton Research. 2005. Vol. 27. No. 9. P. 937–949.
  27. Simis S.G., Tijdens M., Hoogveld H.L., Gons H.J. Optical signatures of the filamentous cyanobacterium Leptolyngbya boryana during mass viral lysis // Limnology and oceanography. 2007. Vol. 52. No. 1. P. 184–197.
  28. Uitz J., Stramski D., Baudoux A.C., Reynolds R.A., Wright V.M., Dubranna J., Azam F. Variations in the optical properties of a particle suspension associated with viral infection of marine bacteria // Limnology and oceanography. 2010. Vol. 55. No. 6. P. 2317–2330.
  29. Sholar S.A., Stepanova O.A. The Role of Viruses and Viral Lysis in Changing the Optical Properties of the Water Environment of their Habitat // Biophysics. 2021. Vol. 66. No. 2. P. 182–191.

Loading