يعد قياس الحاجز أمام انتقال أمراض البريون بين الأنواع أمرا صعبا وعادة ما ينطوي على تحديات حيوانية أو فحوصات كيميائية حيوية. هنا ، نقدم اختبار تحويل بروتين البريون في المختبر مع القدرة على التنبؤ بحواجز الأنواع.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يعد قياس الحاجز أمام انتقال أمراض البريون بين الأنواع أمرا صعبا وعادة ما ينطوي على تحديات حيوانية أو فحوصات كيميائية حيوية. هنا ، نقدم اختبار تحويل بروتين البريون في المختبر مع القدرة على التنبؤ بحواجز الأنواع.
الدراسات لفهم انتقال الاعتلال الدماغي الإسفنجي المعدي بين الأنواع (TSEs ، أمراض البريون) تمثل تحديا من حيث أنها تعتمد عادة على دراسات تحدي حيوانية مطولة ومكلفة في الجسم الحي. تم تطوير عدد من المقايسات في المختبر للمساعدة في قياس حواجز أنواع البريون ، وبالتالي تقليل استخدام وتوفير نتائج أسرع من المقايسات الحيوية الحيوانية. هنا ، نقدم بروتوكول مقايسة تحويل البريون السريع في المختبر تسمى مقايسة نسبة كفاءة التحويل (CER). في هذا الفحص ، يتم تغيير طبيعة بروتين البريون الخلوي (PrPC) من دماغ مضيف غير مصاب عند كل من الرقم الهيدروجيني 7.4 و 3.5 لإنتاج ركيزتين. عندما يتم تحضين ركيزة الأس الهيدروجيني 7.4 بعامل TSE ، يتم تعديل كمية PrPC التي تتحول إلى حالة مقاومة للبروتيناز K (PK) بواسطة حاجز الأنواع للمضيف الأصلي لعامل TSE. في المقابل ، يتم طي PrPC في ركيزة الأس الهيدروجيني 3.5 بشكل خاطئ بواسطة أي عامل TSE. من خلال مقارنة كمية بروتين البريون المقاوم ل PK في الركيزتين ، يمكن إجراء تقييم لحاجز الأنواع المضيف. نوضح أن مقايسة CER تتنبأ بشكل صحيح بحواجز أنواع البريون المعروفة لفئران المختبر ، وكمثال ، تظهر بعض النتائج الأولية التي تشير إلى أن القطط الصغيرة (Lynx rufus) قد تكون عرضة للإصابة بالغزلان ذات الذيل الأبيض (Odocoileus virginianus) عامل مرض الهزال المزمن.
الاعتلال الإسفنجي للانتقال (TSEs، وأمراض بريون) هي مجموعة من الأمراض العصبية القاتلة مع فترات الحضانة الطويلة التي تؤثر على مجموعة متنوعة من الحيوانات والبشر. وتتألف العامل المسبب للمرض من المفترض TSEs من أيزومر تتجمع من بروتين بريون المضيف (بي ار بي) التي هي قادرة على التكاثر الذاتي التي يحركها قالب تحويل شكل الخلوي الطبيعي للبي ار بي (بي ار بي C) إلى معدية، ويرتبط مرض شكل (بي ار بي TSE) التي تتراكم في أنسجة الجهاز العصبي المركزي للمضيف المصاب 1. البريونات المعدية نقل الثدييات عموما من المضيف إلى المضيف بطريقة أنواع محددة، والتي أدت إلى مفهوم "الحواجز القائمة بين الأنواع بورصة طوكيو" الحد من انتقال الأحداث بين الأنواع 2. ليست مفهومة جيدا المحددات البيولوجية للالحواجز القائمة بين الأنواع بريون. الأحماض الأمينية تشابه تسلسل بين المعدية بي ار بي بورصة طوكيو والمضيف بي ار بي C جوتؤثر بقوة سواء التحويل يأخذ مكان 3-5، ولكن لا يزال غير كاف لتفسير كل الأحداث انتقال بريون لوحظ في الجسم الحي 6،7.
وبالتالي، فقد اعتمد توصيف حواجز الأنواع بورصة طوكيو إلى حد كبير على دراسات التحدي الحيوان: تعريض الحيوانات ساذجة من نوع معين لالبريونات من آخر وقياس الناتجة فترة حضانة ظهور المرض ومعدل الهجوم كمؤشرات للكفاءة الإرسال. وتستخدم أيضا الفئران معربا عن بي ار بي C من الأنواع مغاير لهذا النوع من الدراسة 8. التكاليف المرتبطة بإنتاج المعدلة وراثيا الماوس واختبارات بيولوجية بريون التي طال أمدها، فضلا عن الاعتبارات الأخلاقية للاستخدام الحيواني، هي العقبات التي تحول دون تحقيق التجريبي الحواجز الأنواع بورصة طوكيو. تقييم الحواجز القائمة بين الأنواع البشرية لTSEs يعتمد على الفئران المهندسة للتعبير عن الإنسان بي ار بي C. هذه الفئران تتطلب فترات حضانة طويلة الرضوخ لTSEs الإنسان أو تعديلات على رانه البشري جزيء بي ار بي C لبدء المرض السريع 9. فترات حضانة TSEs غير البشرية في هذه الفئران قد تمتد إلى ما بعد عمر الفأر العادي مما يجعل تفسير النتائج السلبية الصعبة. كما استخدمت الرئيسيات غير البشرية كوكلاء لدراسة حواجز الجنس البشري، ولكن هذه الدراسات لا محفوف نفس التحديات التي تواجهها أنواع أخرى من التجارب على الحيوانات والرئيسيات غير البشرية قد لا ألخص بالضبط المرض لأنها تسير في الإنسان المضيف.
لا تزال اختبارات بيولوجية الحيوان "المعيار الذهبي" طريقة لقياس قابلية الأنواع إلى بورصة طوكيو، ولكن أجبرت العقبات والتكاليف والأخلاق من هذه الدراسات على الحيوانات الحية التحقيق في البدائل. وهناك عدد من فحوصات في المختبر، استنادا إلى تقييم تحويل المضيفة بي ار بي C إلى بروتين K (PK) دولة مقاوم لل(احتياط PRP) عند المصنف من قبل بي ار بي بورصة طوكيو، وقد وضعت واستخدامها لتحقيق TSE SPecies الحواجز 10-12. أمثلة لفحوصات في المختبر وتشمل فحوصات خالية من الخلايا التحويل، البروتين misfolding التضخيم دوري (PMCA)، ونسبة كفاءة التحويل (CER) فحص 10-14. في حين أن أيا من هذه المقايسات تأخذ في الاعتبار العوامل المحيطية المشتركة في حواجز الأنواع بعد العدوى الطبيعية، وكلها يمكن أن تكون مفيدة لتحديد المضيفين يحتمل أن تكون عرضة للTSEs.
هنا نقدم بروتوكول للمقايسة CER، التي تستخدم اثنين من التشويه والتحريف ركائز بي ار بي C المستمدة من الخليط المخ المعتادة في مقاعد البدلاء الأعلى ردود الفعل تحويل بريون (الشكل 1) 13. بي ار بي C في الركيزة التشويه والتحريف في درجة الحموضة 7.4 لا يمكن تحويلها إلى الدقة PRP التي كتبها بي ار بي TSE المصنفة في رد الفعل في حالة عدم وجود الحواجز القائمة بين الأنواع 14. في المقابل، تمسخ من بي ار بي C في الركيزة الأخرى في درجة الحموضة 3.5 يسمح ليتم تحويلها إلى بي ار بي الدقة حضانة التاليةمع بي ار بي TSE من أي نوع من الأنواع وبمثابة الرقابة على التحويل. فإن نسبة التحويل من بي ار بي C إلى الدقة PRP في درجة الحموضة 7.4 الركيزة نسبة إلى أن الركيزة درجة الحموضة 3.5 يوفر قدرا من الحواجز القائمة بين الأنواع. لقد وجدنا أن الفحص CER يتنبأ يعرف الحواجز الأنواع من الفئران المخبرية لمختلف TSEs واستخدمت مقايسة في الجهود الرامية إلى التنبؤ الحواجز القائمة بين الأنواع العديد من أنواع الثدييات، بما في ذلك كبش الجبال الصخرية، إلى مرض الهزال المزمن (CWD) وغيرها من TSEs 14، 15. المحققون ترغب في أداة السماح الفحص السريع للحواجز الأنواع TSE أو تقييم تحويل بي ار بي C -to-بي ار بي احتياط سوف تجد هذه المنهجية مفيدة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تنفيذ العمل الحيوانات التي أجريت في المركز القومي للحياة البرية الصحة وفقا للمكتب NIH من المبادئ التوجيهية مختبر رعاية الحيوان وتحت رعاية الحيوان المؤسسية واللجنة استخدام بروتوكول # EP080716. وكانت الأنسجة من الحيوانات تحصد صياد الهدايا من ولاية ويسكونسن أو ميشيغان أقسام الموارد الطبيعية.
1. إعداد الحل
ملاحظة: الحلول المذكورة أدناه مطلوبة لإعداد الركيزة CER الفحص في القسم 2 أدناه. إعداد كل من هذه الحلول من ارتفاع حلول الأسهم تركيز. وستعطى تركيزات المستحسنة للحلول الأسهم في أقواس بعد كل اسم الكيميائية المدرجة ذات الصلة. إعداد جميع حلول جديدة على إعداد الركيزة وتخزينها في 4 درجات مئوية حتى استخدامها.
2. إعداد أزواج CER الفحص الركيزة
3. إعداد بذور TSE الوكيل
4. CER الفحص
ملاحظة: فحص CER ينطوي إضافة كمية صغيرة نسبيا من بي ار بي بورصة طوكيو (المنصوص عليها في "البذور") من نوع واحدإلى وجود فائض النسبي للبي ار بي C (المنصوص عليها في الدماغ غير مصاب "الركيزة") من الأنواع الأخرى التي تم التشويه والتحريف جزئيا في أي درجة الحموضة 3.5 أو 7.4. وبعد فترة حضانة تمتد الهز، ويتم تقييم يحركها قالب تحويل بي ار بي C التي كتبها بي ار بي بورصة طوكيو في كل رد فعل من جانب إشارة الكثافات من بي ار بي الدقة المتبقية بعد PK الهضم وكشف طخة مناعية. مقارنة مستويات الدقة PRP في ركائز التشويه والتحريف سابقا في درجة الحموضة 3.5 مقابل 7.4 يوفر قدرا من الحواجز القائمة بين الأنواع. وتقدم لمحة عامة التجريبية من هذا الإجراء فحص في الشكل 1.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الاستخدام الناجح للمقايسة CER يعتمد إلى حد كبير على نوعية من أزواج الركيزة المستخدمة في تفاعلات التحويل. لهذا السبب، والإجراءات لإعداد أزواج الركيزة CER التالية، ينبغي إجراء طخة مناعية لمراقبة الجودة (الشكل 2). لكل من ركائز، فحص 10-25 ميكرولتر من immunoblotting. بي ار بي C يجب أن يكون كشفها بسهولة في كل الركيزة ويجب أن تكون مستويات بي ار بي C تقريبا نفس بين البلدين. سوف مناعية تكون مرئية بشكل رئيسي فوق 20 كيلو دالتون، ولكن قد تكون عصابات أصغر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لالانتهاء بنجاح من هذا البروتوكول، ينبغي إيلاء الاهتمام لمستويات بي ار بي C في غير المصابة أنسجة المخ تستخدم لإعداد الركيزة (الخطوة 2.1.2) والبذور إلى الركيزة نسبة للتفاعلات التحويل (الخطوة 4.4.2). في تجربتنا، والعقول يمكن استخراجها لاستخدامها بوصفها الركيزة CER بعد فترة كبيرة بعد الوفاة، ما دام بي ار بي C موجود من قبل immunoblotting (الشكل 4). في الواقع، وقد لوحظ بعض انحلال ذاتي في أدمغة بوبكاتس المستخدمة للدراسات CER. ومع ذلك، حضانة ركائز ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
نشكر جون أولسن (إدارة الموارد الطبيعية في ولاية ويسكونسن) وتوم كولي ودانيال أوبراين وستيف شميت (إدارة الموارد الطبيعية في ميشيغان) والدكتور دانيال والش (المركز الوطني لصحة الحياة البرية في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية) للمساعدة في الحصول على الأنسجة. نشكر أيضا مختبر ولاية ويسكونسن للصحة على خدمات الاختبارات التشخيصية ، والدكتورة توني روك وموظفيها (المركز الوطني لصحة الحياة البرية في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية) لاستخدام المعدات. أي استخدام للأسماء التجارية أو المنتجات أو الشركات هو لأغراض وصفية فقط ولا يعني تأييد حكومة الولايات المتحدة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 12٪ Bis-Tris SDS-PAGE المواد الهلامية | Life Technologies | NP0342 | |
| 0.5 مم حبات أكسيد الزركونيوم | Next Advance | ZROB05 | أنواع أخرى من الخرز هي أيضا أجسام مضادة فعالة |
| من الموردين | المختلفين حدد الأجسام المضادة الأولية والثانوية المناسبة للكشف عن اللطخة المناعية ل PrP res< / sup> من الأنواع ذات الأهمية | ||
| الخرز | الخالطالتالى Advance | BBY24M | |
| أجهزة الطرد المركزي | Beckman Coulter | 369434 | عالية السرعة مع التحكم في درجة الحرارة |
| أنابيب مخروطية | أي علامة تجارية | ||
| قضيب قطني ذو رأس | Uline | S-18991 | |
| Cuphorn Sonicator | أنظمة الحرارة - الموجات فوق الصوتية | W-380 | Heat Systems-Ultrasonics، Inc. هي الآن Qsonica، LLC |
| قياس الكثافة برنامج البرمجيات | UVP | Vision Works LS Image Acquisition and Analysis Software | ستعمل أيضا برامج أخرى ، مثل NIH ImageJ ، |
| الخالط Dounce | Kimble Chase | 885300 | |
| خلاط نهاية إلى طرف | Labnet International | H5600 | |
| Ethylenediaminetetra حمض الأسيتيك | Boston Bioproducts | P-770 | مادة كيميائية خطرة: تهيج العين |
| غوانيدين هيدروكلوريد ، 8 م | ثيرمو فيشر Scientific | 24115 | مادة كيميائية خطرة: سمية حادة ، تهيج الجلد ، تهيج العين |
| كتلة تسخين | فيشر ساينتفيك | 11-718 | |
| حمض الهيدروكلوريك | سيجما ألدريتش | 435570 | مادة كيميائية خطرة: حمض قوي |
| عازلة عينة كبريتات الليثيوم دوديسيل ، 4x | Life Technologies | NP0008 | المواد الكيميائية الخطرة: الجلد & تهيج الجهاز التنفسي ، تلف خطير في العين ، مادة صلبة قابلة للاشتعال |
| ميثانول | فيشر Scientific | A454-4 | مادة كيميائية خطرة: سمية حادة ، أنابيب أجهزة طرد مركزي سائلة قابلة للاشتعال |
| أي | علامة تجارية | ||
| أجهزة طرد | Labnet International | C1301 | |
| N-lauroyl-sarcosine (sarkosyl) | Sigma-Aldrich ؛ | L-5125 | مادة كيميائية خطرة: سمية حادة ، تهيج الجلد ، تلف العين |
| Nonidet P-40 | Amresco | M158 | مادة كيميائية خطرة: تهيج الجلد ، تلف العين |
| نظام جل SDS-PAGE | نظام | الرحلان الكهربائي Life Technologies NuPAGE | ستعمل أيضا |
| PCR (منخفضة الارتباط) | Axygen | PCR-02-L-C | |
| الخالط | المدقةفيشر ساينتفيك | 03-392-106 | |
| مقياس الأس الهيدروجيني | Sentron | SI600 | |
| غشاء بولي فينيل ديفلوريد | ميليبور | IPVH00010 | |
| Proteinase K | Promega | V3021 | مادة كيميائية خطرة: تهيج الجلد والعين ، حساسية الجهاز التنفسي ، سمية الأعضاء |
| عامل تقليل عينات SDS-PAGE ، 10x | Life Technologies | NP0009 | |
| كلوريد الصوديوم | فيشر Scientific | 7647-14-5 | |
| ديوكسي كولات الصوديوم | سيجما-ألدريتش | D6750 | المواد الكيميائية الخطرة: السمية الحادة |
| كبريتات دوديسيل الصوديوم | ثيرمو فيشر العلمي | 28364 | المواد الكيميائية الخطرة: السمية الحادة ، تهيج الجلد ، تلف العين ، هيدروكسيد الصوديوم الصلب القابل للاشتعال |
| سيجما ألدريتش | S5881 | مادة كيميائية خطرة ؛ حقنة قاعدة | |
| قوية BD Biosciences | مختلف | استخدام حجم المحقنة المناسب لأحجام الركيزة المراد تجانسها | |
| إبر الحقنة | BD Biosciences | المختلفة | |
| Thermoshaker (شاكر أنبوب PCR) | هانغتشو جميع أدوات شنغ | MS-100 | |
| تريس قاعدة | Bio Basic | 77-86-1 | مادة كيميائية خطرة: الجلد والعين وتهيج الجهاز التنفسي |
| Triton X-100 | Integra Chemical Company | T756.30.30 | مادة كيميائية خطرة: سمية حادة ، تهيج العين |
| دوامة | فيشر العلمية | 12-812 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.