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Methodenartikel

Quantitative Fluoreszenzbildgebung von Alphavirus-Infektionen für antivirale Screenings

85 Aufrufe

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DOI:

10.3791/69384

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14. August 2026

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* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier wird ein robustes und anpassungsfähiges Protokoll für die kontinuierliche Visualisierung von Alphavirus-Infektionen vorgestellt. Dieses Protokoll bietet einen Ansatz zur Untersuchung der Alphavirus-Replikation und zur Bewertung der Wirksamkeit antiviraler Substanzen auf zellulärer Ebene mittels Fluoreszenzbildgebung.

Zusammenfassung

Die Fluoreszenzmikroskopie bietet einen hochsensitiven und vielseitigen Ansatz zur Untersuchung der Alphavirus-Infektion auf zellulärer Ebene. Durch die Kombination fluoreszenzmarkierter Viren mit quantitativer Bildanalyse ermöglicht diese Methode eine detaillierte räumliche und zeitliche Charakterisierung der Infektionsdynamik, einschließlich des Nachweises subtiler Unterschiede in der Replikationskinetik und der zell-zu-Zell-Ausbreitung. Ein zentrales Ziel dieses Protokolls ist dessen Anwendung in antiviralen Screening-Assays. Die bildbasierte Quantifizierung der Fluoreszenzintensität stellt ein robustes und reproduzierbares Verfahren zur Beurteilung der Wirksamkeit antiviraler Substanzen dar und erlaubt einen frühen und empfindlichen Nachweis inhibitorischer Effekte in infizierten Zellen. Dies erleichtert die Identifizierung aussichtsreicher antiviraler Kandidaten und unterstützt die Bewertung dosisabhängiger Wirkungen. Der Ansatz eignet sich zudem hervorragend für vergleichende Studien verschiedener Alphavirus-Stämme oder -Mutanten, da Unterschiede im Replikationsverhalten und in der Streuungsdynamik deutlich sichtbar werden. Aufgrund seiner Flexibilität, Kompatibilität mit verschiedenen Zelllinien und einfachen Integration in automatisierte Bildgebungssysteme ist die Methode skalierbar und für Hochdurchsatz-Screenings geeignet. Insgesamt trägt dieses Protokoll zur Entdeckung und Bewertung antiviraler Strategien bei. Da mehrere Alphaviren bedeutende Erkrankungen beim Menschen und bei Tieren verursachen, keine zugelassenen antiviralen Therapien existieren und sich geografisch weiter ausbreiten, wobei immer wieder neue Ausbrüche auftreten, bleibt die Identifizierung neuer antiviraler Wirkstoffe eine dringende Priorität. Daher stellt dieser auf Fluoreszenz basierende Arbeitsablauf einen wertvollen und aktuellen Beitrag zur modernen Alphavirus-Forschung dar.

Einleitung

Alphaviren sind umhüllte, positive-sinnige, einzelsträngige Ribonukleinsäure-(RNA-)Viren der Familie Togaviridae1,2,3. Sie werden hauptsächlich durch Mücken übertragen und verursachen eine Reihe von Erkrankungen bei Menschen und Tieren. Die Gattung Alphavirus umfasst mehrere medizinisch bedeutende Viren, wie das Chikungunya-Virus (CHIKV), das Sindbis-Virus, das östliche Pferdeenzephalitis-Virus und das venezolanische Pferdeenzephalitis-Virus4,5. Diese Krankheitserreger verursachen Symptome, die von fieberhaft....

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Protokoll

1. Biologische Sicherheit

HINWEIS: Das in diesem Protokoll verwendete rekombinante, mit mCherry markierte Semliki-Forest-Virus (SFV-mCherry) ist genetisch verändert24,25,26. Die Einfügung eines fluoreszierenden Reportergens klassifiziert es als genetisch veränderten Organismus, wodurch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen und behördliche Auflagen gelten. Arbeiten mit anderen Alphaviren, insbesondere mit stärker pathogenen Viren wie CHIKV, können zusätzliche Sicherheitsstufen und Genehmigungen erfordern.

  1. Reinigen Sie den Sic....

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Ergebnisse

In dieser Arbeit wird ein ausführliches Protokoll zur Beobachtung der Ausbreitung von Alphaviren und zur Bewertung von antiviralen Substanzen (z. B. Furin-Inhibitoren) mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie in einem Mehrlochplattenformat vorgestellt. Um die Hemmwirkung auf die virale Reporterexpression bildlich darzustellen, wurden drei zuvor synthetisierte Furin-Inhibitoren zur Prüfung in der Aedine-Zelllinie U4.4 ausgewählt: MI-1148, MI-1130 und MI-1131. Ein Überblick über den experimentellen Arbeitsablauf ist in

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Diskussion

Die Möglichkeit, die Replikation von Alphaviren in Echtzeit zu beobachten, bietet eine sequenzielle und kumulative Perspektive auf herkömmliche Endpunktanalysen. Dieses Multizeitpunkt-Verfahren für die Live-Cell-Bildgebung stellt ein nützliches Modell zur Untersuchung von Alphaviren dar, da es eine dynamische Plattform zur Beobachtung der viralen Ausbreitung bereitstellt.

Der Erfolg dieses Protokolls hängt von mehreren Parametern ab. Zunächst ist es wichtig, die Zytotoxizität der Verbindungen .......

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Offenlegungen

Die Autoren haben kein Interessenkonflikt.

Danksagungen

Wir danken Prof. Dr. Andres Merits, Universität Tartu, Estland, und Prof. Dr. Andreas Pichlmair, Technische Universität München, Deutschland, für die Bereitstellung von pCMV-SFV6-2SG-mCherry. Wir danken Prof. Dr. Stefanie Becker, Tierärztliche Hochschule Hannover, Deutschland, für die C6/36-Zellen. Wir danken Prof. Dr. Torsten Steinmetzer, Philipps-Universität Marburg, Marburg, Deutschland, für die Bereitstellung der Furin-Inhibitoren. Diese Arbeit wurde unterstützt durch das Programm Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz des hessischen Ministeriums für Hochschule, Forschung und Kunst über das LOEWE-Zentrum für Translational Biodiver....

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Rinder-Albumin, Fraktion V, pH 7,0SERVA Electrophoresis11930.03
BenchStable DMEMThermo Fisher ScientificA4192101
BHK-21-ZellenCLS Cell Lines Service GmbH, Eppelheim, Deutschland603126
ZELLKULTURFLASCHE, 50 ml, 25 cm2, PS, roter Schraubverschluss mit Filter, klar, CELLSTAR, TC, sterilGreiner Bio-One690175
Zellkultur-Mikroplatte, 24 Vertiefungen, PS, F-Boden (Chimney-Vertiefung), klar, CELLSTAR, TC, Deckel mit Kondensringen, sterilGreiner Bio-One662160
Zellkultur-Mikroplatte, 96 Vertiefungen, PS, F-Boden (Chimney-Vertiefung), µCLEAR, schwarz, CELLSTAR, TC, Deckel mit Kondensringen, sterilGreiner Bio-One655090
Zellkultur-Mikroplatte, 96 Vertiefungen, PS, F-Boden (Chimney-Vertiefung), klar, CELLSTAR, TC, Deckel mit Kondensringen, sterilGreiner Bio-One655180
Zellkultur-Mikroplatte, 96 Vertiefungen, PS, V-Boden, klarGreiner Bio-One651101
ZellabstreiferVWR734-2602
CellTiter-Glo Lumineszenz-Assay zur Bestimmung der ZellviabilitätPromegaG7573
Cytation 5 Cell Imaging Multimode ReaderBiotek
DAPI-Filterwürfel 1225100Biotekex: 377/50 nm; em: 447/60 nm
Dulbeccos modifiziertes Eagles Medium (DMEM GlutaMAX)Thermo Fisher ScientificA4192102
Fötales RinderserumFisher Scientific11550356
Furin-Inhibitor MI-1130Diese Studie
Furin-Inhibitor MI-1131Diese Studie
Furin-Inhibitor MI-1148Hardes et al. 2015.  https://doi.org/10.1002/cmdc.201500103 
Gen5 Prime SoftwareBiotek
Ionomycin-Calciumsalz, 99 %Thermo Fisher ScientificJ60628
Leibovitzs L-15 Medium, GlutaMAX-Zusatz Thermo Fisher Scientific31415029
Lipofectamine 3000 TransfektionsreagenzThermo Fisher ScientificL3000001
MEM nicht-essentielle Aminosäuren (100x)Thermo Fisher Scientific11140050
Mikroplatte, PS, 96 Vertiefungen, F-Boden (Chimney-Vertiefung), schwarz, Fluotrac, mittlere BindungGreiner Bio-One655076
NucBlue Live ReadyProbes Reagenz (Hoechst 33342)Thermo Fisher ScientificR37605
Opti-MEMThermo Fisher Scientific31985062
Penicillin-Streptomycin (10.000 U/mL)Thermo Fisher Scientific15140122
SFV6–2SG-mCherryProf. Dr. Andres Merits (Universität Tartu, Estland) und Prof. Dr. Andreas Pichlmair (Technische Universität München, Deutschland)
Texas Red-Filterwürfel 1225102 Biotekex: 586/15 nm; em: 647/57 nm
Tryptose-Phosphat-Brühe Thermo Fisher Scientific18050039
U4.4-ZellenFriedrich-Loeffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit, Greifswald, Deutschland
Viewseal Verschlussfolie, klarGreiner Bio-One676070

Referenzen

  1. Powers, A. M. Togaviruses: Alphaviruses. eLS. , (2014).
  2. Shaw, A. R., Feinberg, M. B. Vaccines. Clinical Immunology. , Elsevier. (2008).
  3. Gould, E. A., et al. Understand....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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