في هذا العمل، نصف البروتوكولات المستخدمة في المقايسات القائمة على الإنزيمات القائمة على replicon والفيروسية لفحص مثبطات تكرار فيروس زيكا في شكل فحص عالي الإنتاجية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
في هذا العمل، نصف البروتوكولات المستخدمة في المقايسات القائمة على الإنزيمات القائمة على replicon والفيروسية لفحص مثبطات تكرار فيروس زيكا في شكل فحص عالي الإنتاجية.
يتطلب اكتشاف الأدوية المضادة للفيروسات تطوير فحوصات بيوكيميائية وخليوية موثوقة يمكن إجراؤها في أشكال الفحص عالي الإنتاجية (HTS). ويعتقد أن البروتينات غير الهيكلية (NS) من الفيروسات الفلافية تتجمع بشكل مشترك على أغشية الشبكية الانتوبلازمية (ER)، مما يشكل مجمع النسخ المتماثل (RC). وNS3 و NS5 هي الإنزيمات الأكثر دراسة من RC وتشكل الأهداف الرئيسية لتطوير المخدرات بسبب أدوارها الحاسمة في تكرار الجينوم الفيروسي. NS3 protease المجال، الذي يتطلب NS2B كمتبرع لها، هي المسؤولة عن انشقاق البوليبروتين الفيروسية غير ناضجة في البروتينات NS ناضجة، في حين أن المجال NS5 RdRp هو المسؤول عن النسخ المتماثل الحمض النووي الريبي. هنا، نصف بالتفصيل البروتوكولات المستخدمة في الفحوصات المستندة إلى الرد والمقايسات الأنزيمية لاختبار المكتبات المركبة الكبيرة لمثبطات تكرار فيروس زيكا (ZIKV). Replicons هي النظم الفرعية ذاتية التكرار التي يتم التعبير عنها في خلايا الثدييات ، والتي يتم فيها استبدال الجينات الهيكلية الفيروسية بجين مراسل. الآثار المثبطة للمركبات على تكرار الحمض النووي الريبي الفيروسي يمكن تقييمها بسهولة عن طريق قياس الانخفاض في نشاط البروتين مراسل. تم إجراء العروض المستندة إلى الرد باستخدام خط خلية BHK-21 ZIKV الذي يعبر عن رينيلا لوسيفيراز كجين مراسل. لتوصيف الأهداف المحددة للمركبات المحددة، أنشأنا المقايسات القائمة على الفلورسينس في المختبر لإعادة دمج protease NS3 و NS5 RdRp. تم قياس النشاط البروتيوليكي للبروتيز الفيروسي باستخدام ركيزة الببتيد الفلورية Bz-nKRR-AMC، في حين تم الكشف عن نشاط استطالة NS5 RdRp مباشرة من خلال زيادة إشارة الفلورسنت من SYBR الأخضر I أثناء استطالة الحمض النووي الريبي ، وذلك باستخدام قالب فتيلة ذاتية التركيب الاصطناعية 3′UTR-U30 (5'biotin-U30-ACUGGAGAUCGAUCUCCAGU-3').
فيروس زيكا (ZIKV) هو عضو فيروس ناشئ ينتقل عن طريق المفصليات من جنس فيروس فلافي، والذي يتضمن فيروس حمى الضنك (DENV) المرتبط ارتباطا وثيقا ، وفيروس التهاب الدماغ الياباني (JEV) وفيروس الحمى الصفراء (YFV) ، والتي تشكل تهديدات مستمرة للصحة العامة1. حظيت فاشية ZIKV 2015-16 في الأمريكتين باهتمام عالمي بعد ظهورها في البرازيل بسبب ارتباطها باضطرابات عصبية حادة ، مثل صغر الرأس الخلقي المرتبط ب ZIKV عند حديثي الولادة2و3 ومتلازمة غيلان باريه في البالغين4. وعلى الرغم من انخفاض عدد حالات العدوى خلال العامين المقبلين، فقد تم التحقق من انتقال فيروس ZIKV المنقول بالبعوض في 87 بلدا وإقليما في عام 2019، مما يدل على احتمال ية ظهور الفيروس مرة أخرى كجائحة5. حتى الآن، لا توجد لقاحات معتمدة أو أدوية فعالة ضد عدوى ZIKV.
يتطلب اكتشاف الأدوية المضادة للفيروسات تطوير فحوصات خلوية وبيوكيميا حيوية موثوقة يمكن إجراؤها في أشكال فحص عالية الإنتاجية (HTS). تعتبر الفحوصات المستندة إلى Replicon والمقايسات الفيروسية القائمة على الإنزيم استراتيجيتين قيمتين لاختبار مركبات الجزيئات الصغيرة لمثبطات ZIKV1. ويعتقد أن البروتينات غير الهيكلية (NS) الفيروس flavivirus لتجميع ترجمة مشتركة على أغشية الشبكية الانتوبلازمية (ER) ، وتشكيل مجمع النسخ المتماثل (RC)6. وNS3 و NS5 هي الإنزيمات الأكثر دراسة من RC وتشكل الأهداف الرئيسية لتطوير المخدرات بسبب أدوارها الحاسمة في تكرار الجينوم الفيروسي. NS3 protease المجال، الذي يتطلب NS2B كمحترف لها، هي المسؤولة عن انشقاق من البوليبروتين الفيروسية غير ناضجة في البروتينات NS ناضجة، في حين أن المجال NS5 RdRp هو المسؤول عن النسخ المتماثل RNA6.
Replicons هي النظم الفرعية ذاتية التكرار التي يتم التعبير عنها في خلايا الثدييات ، والتي يتم فيها استبدال الجينات الهيكلية الفيروسية بجين مراسل. الآثار المثبطة للمركبات على تكرار الحمض النووي الريبي الفيروسي يمكن تقييمها بسهولة عن طريق قياس الانخفاض في نشاط البروتين مراسل7. هنا ، نصف البروتوكولات المستخدمة لفحص مثبطات تكرار ZIKV في شكل لوحة 96 جيدا. تم إجراء المقايسات المستندة إلى replicon باستخدام خط خلية RLUC ZIKV RLUC BHK-21 الذي قمنا بتطويره مؤخرا8. لتوصيف الأهداف المحددة للمركبات المحددة ، أنشأنا في المختبر المقايسات القائمة على الفلورسينس للتعبير عن NS3 protease باستخدام ركيزة الببتيد الفلورية ، Bz-nKRR-AMC، في حين أننا بالنسبة ل NS5 RdRp قمنا بقياس استطالة القالب الذاتي البدائية الحيوية الاصطناعية 3'UTR-U30 (5'biotin-U30-ACUGGAGAUCGAUCUCCAGU-3')، وذلك باستخدام الصبغة المتشابكة SYBR Green I.
تم الحصول على بروتياز ZIKV (45-96 بقايا عامل مساعد NS2B مرتبطة المخلفات 1-177 من مجال بروتياز NS3 بواسطة وصلة غنية بالجليسين [G4SG4]) ، كما هو موضح لYFV9، في حين تم استنساخ البوليمرات (276-898 بقايا مجال RdRp) وأعرب عنها ، كما هو مفصل في10. تم اشتقاق كلا التسلسلين الإنزيمي من GenBank ALU3341.1. كما الفحوص المضادة للفيروسات الأولية, يتم اختبار المركبات في 10 ميكرومتر وتلك التي تظهر الأنشطة ≥ 80٪ ثم يتم تقييم بطريقة تعتمد على الجرعة, مما أدى إلى فعالة / تثبيط (EC50 أو IC50) وتركيزات السامة للخلايا (CC50). في سياق النتائج التمثيلية ، يتم عرض قيم EC50 و CC50 من NITD008 ، وهو مثبط معروف للفيروسات الفلافية11، من الفحوصات المستندة إلى replicon. بالنسبة للمقايسات الأنزيمية، تظهر قيم IC50 لمركبين من صندوق الاستجابة لجائحة MMV/DNDi، وهي مكتبة تتكون من 400 جزيء مع أنشطة مضادة للبكتيريا ومضادة للفطريات ومضادة للفيروسات. يمكن تعديل البروتوكولات الموصوفة في هذا العمل لفحص مثبطات الفيروسات الفلافية الأخرى ذات الصلة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. Luciferase نشاط المقايسة
ملاحظة: تأكد من أن جميع الإجراءات التي تنطوي على ثقافة الخلية تتم في أغطية السلامة البيولوجية المعتمدة (انظر جدول المواد).
2. فحص MTT القائم على انتشار الخلايا
3. NS2B-NS3 protease نشاط المقايسة
4. NS5 RdRp استطالة المقايسة
ملاحظة: جميع المواد المستخدمة في هذا الفحص هي RNase و DNase و pyrogenase معتمدة مجانا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم طعن جميع البروتوكولات الموصوفة هنا في لوحات 96 بئرا وتسمح بتقييم 80 مركبا لكل لوحة في فحص أولي لتركيز واحد ، بما في ذلك الضوابط السلبية والإيجابية الموضوعة في العمود الأول والأخير من اللوحات ، على التوالي. يتم تمثيل العروض المستندة إلى replicon في الشكل 1، والذي يتضمن بناء الجيش الملكي النيبالي الذي تم تطويره للحصول على خط الخلية BHK-21-RepZIKV_IRES-Neo (الشكل 1A)، والتمثيل التخطيطي للمقاسات (الشكل 1B) ومنحنيات الاستجابة للجرعة م...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويمكن تكييف البروتوكولات الموصوفة هنا بسهولة للعروض في أشكال 384 أو 1536 بئرا. بالنسبة للفحوصات الكيميائية الحيوية و/ أو المستندة إلى الخلايا التي يتم إجراؤها في تنسيق HTS ، يتم حساب قيمة عامل Z ، وهي معلمة إحصائية ، لكل لوحة لضمان حساسية واستنساخ ودقة تلك المقايسات12. ومن المتوقع أن تكون قيمة عامل Z 0.5 أو أكثر للعروض المستندة إلى الرد بينما من المتوقع أن تكون القيمة 0.7 أو أكثر لمقاايسات نشاط NS3 و NS5. لHTS المستندة إلى replicon، قمنا بتطوير BHK-21-RepZIKV_IRES-Neo الخلايا، وهو خط خلية مستقرة ت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ولا يعلن المؤلفون عن أي تضارب في المصالح.
وقد دعم هذا العمل صندوق أمبارو à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)، منحة CEPID 2013/07600-3 للذهاب، منحة 2018/05130-3 إلى RSF و2016/19712-9 إلى ASG، وCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (منحة 88887.516153/2020-00) إلى ASG. ونود أن نشكر بامتنان مشروعي الطب من أجل الملاريا (MMV، www.mmv.org) ومبادرة أدوية الأمراض المهملة (DNDi، www.dndi.org) على دعمهما وتصميم صندوق الاستجابة للجائحة وتوريد المركبات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 5'-biotin-U30-< / sub> ACUGGAGAUCCUCCAGU - | ng | ||
| 96-well cell culture plates | KASVI | K12-096 | |
| 96-well PCR Microplate | KASVI | K4-9610 | |
| 96-well الأبيض المسطح القاع البوليسترين عالي الربط Microplate | Corning | 3922 | |
| AMC (7-أمين-4-ميثيل كومارين) | SIGMA-Aldrich | 257370 | 100 مجم |
| أبروتينين من رئة البقر | SIGMA-Aldrich | A1153 | 10 مجم |
| ATP | JenaBioscience | NU-1010-1G | 1 جم |
| Bz-nKRR-AMC | الببتيدات | الدولية - | 5 مجم |
| خزانة سلامة Biohazard من الفئة الثانية | ESCO | ||
| ثنائي إيثيل بيروكربونات | SIGMA-Aldrich | D5758 | 25 مل |
| DMSO (ثنائي ميثيل سلفوكسيد) | SIGMA-Aldrich | 472301 | 1 لتر |
| Dulbecco s النسر المعدل متوسط | GIBCO | 3760091 | |
| مصل الأبقار الجنين | GIBCO | 12657-029 | 500 مل |
| G418 | SIGMA-Aldrich | A1720 | ملح ثاني كبريتات |
| الجلسرين | SIGMA-Aldrich | G5516 | 1 لتر |
| هيراسيل فيوس 160i حاضنة CO2 | الحرارية العلمية | ||
| MnCl2< / sub> رباعي الهيدرات | SIGMA-Aldrich | 203734 | 25 جم |
| MTT (3- (4،5-dimethylthiazol-2-yl) -2،5-diphenyl tetrazolium bromide) | Invitrogen | M6494 | |
| NITD008 & ge ؛ 98٪ (HPLC) | سيجما ألدريتش | SML2409 | 5 مجم |
| نظام qPCR Mx3000P | Agilent | ||
| Renilla < / em>luciferase نظام الفحص | PROMEGA | E2810 | |
| SpectraMax Gemini EM قارئ التألق | الأجهزة | ||
| SpectraMax i3 منصة الكشف متعددة الأوضاع | الأجهزة | ||
| الجزيئيةSpectraMax Plus 384 أجهزة جزيئية للامتصاص | |||
| Microplate Reader SYBR Green I | Invitrogen | S7563 | 500 & micro ؛ ل |
| تريتون X-100 | SIGMA-Aldrich | X100 | 500 مل |
| قاعدة Trizma | SIGMA-Aldrich | T1503 | 1 كجم |
| محلول التربسين EDTA 1X | SIGMA-Aldrich | 59417-C | 100 مل |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.