2023年3月24日
本文展示了细胞电学阻抗(CEI)技术作为一种极为简便直接的方法,用于实时研究寨卡病毒在人细胞中的感染与复制过程。此外,CEI检测法还可用于抗病毒化合物的评估。
病毒感染具有高度动态性,传统的病毒学终点检测方法存在局限性,即所选择的检测终点可能导致部分信息的遗漏。该技术的主要优势在于,利用基于细胞的电学阻抗,能够实时监测病毒感染过程以及抗病毒化合物的活性。接下来由本实验室的技术员 Eef Meyen 演示该实验操作。
首先,取一块基于叉指电极的96孔板,制备CEI板。向每孔中加入100微升生长培养基,并在孔与孔之间的空隙中加入DPBS。然后,将该板置于37摄氏度、5%二氧化碳条件下孵育4小时。
接种A549细胞时,按照文中的描述从培养瓶中分离细胞,并将其重悬于新鲜培养基中。将细胞悬液转移至50毫升离心管中。计数活细胞,并用新鲜培养基稀释至所需细胞密度。
孵育后,使用多通道移液器从96孔板中移除生长培养基。每孔加入100微升细胞悬液。待细胞平衡后,将培养板放入CEI仪器中,设置并进行CEI检测。
打开设备的软件,在“采集数据”面板中,单击“设置”以建立新实验。将笔记本电脑连接到ECIS设备。通过检查各孔的阻抗(以绿色显示)来配置培养板。
在“孔板配置”面板中,根据所使用的培养器皿选择阵列类型,然后点击“多频次”时间模式。接着,通过点击“开始”启动测量。将化合物置于冰上保存。
在5毫升聚丙烯管中,使用平衡的检测培养基制备10倍浓缩的稀释液,然后加入待测化合物。在数据采集设置面板中,单击暂停,待当前时间点完成后,取出96孔板。在光学显微镜下观察细胞的贴壁情况和单层形成。
接下来,使用多通道移液器从每孔中吸出 20 微升培养基,并在目标孔中加入 20 微升化合物溶液或溶剂对照。将培养板置于 37 摄氏度、5% 二氧化碳条件下孵育 15 分钟。为制备病毒溶液,解冻一管病毒储备液。
在15毫升聚丙烯管中用检测培养基将病毒稀释至所需的感染复数(MOI)后,加入病毒原液。将病毒稀释液加入指定孔板后,在细胞对照孔中加入100微升检测培养基。随后,对使用过的病毒容器进行去污染处理。
将培养板重新放回 CEI 仪器中,点击“继续”以持续进行连续六天的测量。为分析数据,点击“完成”以结束实验,并输入实验摘要。数据采集完成后,选择“确定”。在图表窗格中选择所需的频率。
确保在“孔板配置”窗格中选中所有孔,然后依次点击文件、导出数据,再选择导出图表数据,以电子表格格式导出数据。CEI 检测结果显示,感染动力学高度依赖于细胞类型,U87 细胞仅在高 MOI 条件下易感寨卡病毒感染。CEI 检测还表明,在高密度接种时细胞已形成完全融合的单层,无法在 CEI 电极上进一步扩展,导致细胞对照组与病毒对照组之间存在轻微差异。
对于U87这种较大的细胞类型,接种密度过高可能导致细胞单层完全脱落。非洲型MR766和亚洲谱系PRVABC59的代表性寨卡病毒株表现出相似的CEI模式。然而,PRVABC59诱导细胞病变效应的速度略慢,这一点也反映在CIT50值中。
两种寨卡病毒株在三种不同感染复数(MOI)条件下的阻抗谱显示,该特定化合物浓度能够延缓寨卡病毒感染引起的阻抗下降。细胞指数(CEI)检测表明,抗病毒活性依赖于MOI,且通过AUCN计算确定了IC50值。所评估的CIT50值揭示了该化合物在细胞生长与感染动力学中的活性强度。
CEI 是一种强大的技术,可用于实时、无标记且非侵入性地评估和表征化合物对寨卡病毒复制的作用。
本研究展示了利用基于细胞的电学阻抗(CEI)实时研究寨卡病毒感染与复制的方法。CEI检测也可作为评估抗病毒化合物的一种手段。
基于细胞的电学阻抗(CEI)平台可实现对病毒致细胞病变效应及化合物药效的实时、无标记监测,克服了传统终点检测法在抗病毒药物发现中的局限性。该方法通过捕捉感染动力学和化合物反应的动态变化,提高了早期抑制剂评价的预测可靠性。将CEI技术整合到药物发现流程中,有助于针对寨卡病毒及类似病原体的抗病毒候选药物进行风险调整后的推进决策和项目筛选。
CEI 平台位于从早期发现到先导化合物识别的连续过程中,连接了以假设为驱动的靶点验证与抗病毒项目的定量筛选。