Введение

Вирусология — наиболее интенсивно развивающаяся дисциплина XX века. Вирусы — разнообразная и гетерогенная группа микроорганизмов, способных инфицировать большинство групп более сложно организованных организмов, включая бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы, растения, насекомых и позвоночных. Вирусология изучает морфологию и строение, экологию, генетику, молекулярную биологию вирусов, механизмы их репликации, направления и механизмы эволюции; эпидемиологию, методы лабораторной диагностики, профилактики и лечения вызываемых ими заболеваний. Именно изыскания в области вирусологии позволили впервые вскрыть процессы транскрипции и трансляции генетической информации, понять общебиологическое значение и использовать это в практических целях. С общебиологических подходов вирусы следует рассматривать не только как этиологический агент определенных инфекционных заболеваний, но и как один из важных факторов эволюции всего биологического мира. В XXI веке их, кроме того, стали рассматривать как «рабочих лошадок» молекулярной биологии и медицины, позволяющих обеспечить удовлетворение потребностей общества в векторах с целью получения новых поколений вакцин, новых лекарственных препаратов и генной терапии разнообразных наследственных заболеваний. Важно отметить, что полное секвенирование генома вируса (бактериофага ОХ174) было сделано в 1977 году, т.е. практически за 20 лет до секвенирования генома человека.

За последние 20 лет в области микробиологии сделано много новых открытий, произошла революция в области биотехнологии. Это стало возможным благодаря разработке новых методов исследований, к которым относятся: а) секвенирование генома микроорганизмов, ПЦР — анализ генов организмов (идентификация, генотипирование микроорганизмов, клонирование их генов и фрагментов); б) создание автоматизированных приборов (роботов) для научных и диагностических целей (секвенаторов, цитофлюориметров, анализаторов ИФА, анализаторов ПЦР), лазерной сканирующей техники; в) средства математического анализа научных результатов и структуры молекул и геномов. Эти подходы в настоящее время широко используются с диагностическими, таксономическими и научными целями. В результате произошел настоящий прорыв в области получения новых знаний о вирусах и их взаимодействиях с организмом хозяев.

Вирусы являются объектом интенсивного научного интереса, так как вызывают многочисленные и тяжелые заболевания человека, животных и растений. В течение прошлого столетия наблюдался существенный прогресс в контроле за вирусными инфекциями. Санитария и гигиена, обеспечение населения чистой водой, безопасными продуктами питания, противовирусными препаратами и вакцинами резко снизили смертность людей от вирусных инфекций. В результате было ликвидировано одно из наиболее опасных заболеваний — натуральная оспа, а ряд других (полиомиелит, корь и др.) находятся на завершающей или начальной стадии эрадикации.

Настоящее время и последующий период развития вирусологии могут рассматриваться как постгеномный. Постгеномные исследования подразделяются на множество составляющих, часто с вовлечением методов биоинформатики. Новые подходы и методы используются для открытия новых вирусов, механизмов и закономерностей их репликации, изучения влияния на строение и функцию генома их хозяев. Ряд новых направлений в вирусологии постгеномного периода получили дополнительный суффикс «омика» — геномика, транскриптомика, протеомика, которые используются для более точного и комплексного описания механизмов взаимодействия патогенов с организмом хозяев.

Геномика — направление, изучающее структурно-функциональные межгенные взаимосвязи в процессах физиологической и патологической экспрессии генома. Используется для идентификации, таксономии, изучения процессов эволюции генов и микроорганизмов.

Транскриптомика — направление, изучающее способы, механизмы и закономерности транскрипции генов, разрабатывающее методы и препараты для ее регуляции и практического использования.

Протеомика — направление, изучающее структурно-функциональные взаимосвязи и анализ закономерностей биосинтеза отдельных вирусных и клеточных белков (их внутриклеточных или сывороточных комплексов), белок-белковых взаимодействий и изменений в процессе инфекции или лечения. Является ключевым элементом новой концепции функциональной геномики. Особое значение приобретают исследования роли белок-белковых взаимодействий, их комбинаций и комплексов.

Пристальный интерес к вирусам обусловлен их медицинской и научной значимостью. Вирусы являются уникальной эволюционной системой, обладают необычайно высокой изменчивостью. Популяции вирионов, образующихся в инфицированном организме, огромны и достигают до 10¹³ /мл плазмы крови. Генетический дрейф, обусловленный заменой нуклеотидных последовательностей, выявляется значительно чаще, чем в геноме у клеток хозяев. В свою очередь, рекомбинационный процесс отдельных фрагментов геномов разных вирусов приводит к формированию новых вариантов, видов и семейств вирусов, что затрудняет их эволюционный анализ на глубину более 1-2 млн. лет. Все больше внимания обращается на изучение биологических процессов ко-эволюции вирусов с их хозяевами.