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1. Transfección de alta eficiencia de células derivadas de HEK293T utilizando polietilenamemina ramificada (PEI)
NOTA: Realizar todos los pasos en un armario de bioseguridad utilizando la técnica aséptica estándar y los procedimientos BSL-2. Utilizar células derivadas de HEK293T para la transfección y generación de virus pseudotipados. En este método, las células se transfectan en placas de 6 pozos tratadas con cultivo celular. La solución stock del PEI se prepara tal como se describió previamente por Yang y sus colaboradores (2017)12. Antes de proceder a realizar la triple transfección para generar el pseudovirus, se recomienda optimizar la mejor proporción de ADN por plásmido de PEI para asegurar una alta eficiencia de transfección (superior al 70-80%). Esta optimización debe realizarse mediante la transfección de un plásmido que expresa una proteína fluorescente verde (GFP) y luego comprobando la proporción de células fluorescentes utilizando un microscopio de fluorescencia. Para esta optimización, mantener el ADN plasmídico constante en 2,5 μg por pozo y analizar varias cantidades de PEI, en el rango de 1-20 μL. Estas son las mejores condiciones para estos lotes de células y PEI, que consisten en 5 μL de solución de stock de PEI (1 mg/mL) y 2,5 μg de plásmidos que expresan GFP por pozo en una placa de 6 pozos.
- Sembrar 7,5 x10 5 células derivadas de HEK293 por pozo en una placa de cultivo de tejidos de 6 pozos, en un volumen total de 2 mL por pozo de medio completo (DMEM-C: Medio Modificado de Águila de Dulbecco suplementado con suero fetal bovino (FBS) inactivado por calor al 10%, 20 mM de ácido bovino 4-(2-hidroxietil)-1-piperazina-etanolsulfónico (HEPES), 100 UI/mL de penicilina y 100 μg/mL de estreptomicina) 24 horas antes de la transfección.
NOTA: Al sembrar células, evita mover la placa de cultivo en movimientos circulares, ya que esto puede causar agregación celular en el centro de los pozos, resultando en una distribución celular irregular y, en consecuencia, en menor eficiencia de transfección. Una placa de 6 pozos es suficiente para un experimento, incluyendo un pozo como control celular (no transfectado), y el resto de la placa para analizar varias proporciones de ADN de plásmidos PEI.
- Incubar las células a 37 °C con un 5% de CO₂ durante la noche. Al día siguiente, asegúrate de que las células estén aproximadamente en un 50-60% confluentes.
- El día de la transfección, preparar los complejos de ADN del plásmido PEI en tubos microcentrífugas estériles de 1,5 mL.
- Para cada pozo, preparar un tubo de solución PEI que contenga 5 μL de material PEI (1 mg/mL) en 50 μL de medio sérico reducido, y un tubo de solución de ADN que contenga 2,5 μg del plásmido que expresa GFP, en 50 μL del mismo medio.
- Si se van a transfectar varios pozos, las soluciones pueden escalarse en consecuencia. Mezcla cada tubo brevemente con el vórtice y gira hacia abajo durante 5 segundos. Incuba los tubos a temperatura ambiente (RT) durante 10 minutos.
- Durante esta incubación, retira cuidadosamente el medio de cada pozo de la placa de 6 pozos, evitando la interrupción de la monocapa celular. Sustituye cuidadosamente con 1 mL/pozo de medio de transfección completo (DMEM-T, igual que DMEM-C, pero sin antibióticos).
- Prepara el complejo de transfección. Tras la incubación de 10 minutos, añade los 50 μl del tubo de solución de ADN al tubo de solución PEI. Mezcla rápido pipeteando arriba y abajo seis veces y incuba en RT exactamente 3 minutos. Inmediatamente procede a añadir el complejo en sentido gota a las células de cada pozo correspondiente.
- Sella los bordes de la placa con parafilm y centrifugadora a 1.000 x g durante 30 minutos en RT, sin freno, usando un rotor oscilante y un cubo de placa.
- Tras la centrifugación, retira el parafilm suavemente e incuba la placa a 37 °C, 5% de CO₂ durante 3 horas.
- Tras la incubación, retira suavemente el medio de transfección de cada pozo y reemplácialo lentamente por 2 mL de DMEM-C precalentado por pozo.
- Incubar las células transfectadas a 37 °C con un 5% de CO₂ durante 48 horas.
- Evaluar la eficiencia de la transfección mediante expresión de GFP utilizando microscopía de fluorescencia. La frecuencia de las células fluorescentes debe ser superior al 70-80% (Figura 1). Esto es fundamental para la eficiencia del siguiente método en la sección 2.
2. Generación de partículas pseudovirales pseudotipadas con pico y VSV-G por SARS-CoV-2
NOTA: Este método utiliza el mismo procedimiento que la sección 1, excepto que en lugar de usar el plásmido GFP, las células serán co-transfectadas con los tres plásmidos necesarios para generar virus pseudotipados, utilizando las condiciones óptimas de transfección para asegurar una alta eficiencia de transfección. El protocolo también utiliza células derivadas de HEK293T en placas de 6 pozos, suficientes para las siguientes tres condiciones requeridas: a) células no transfectadas (un pozo), b) células transfectadas solo con el plásmido de empaquetado MLV y el vector de transferencia de reporte luciferasa (un pozo; pseudovirus sin picos) y c) células transfectadas con estos dos plásmidos y el plásmido que expresa picos para generar virus pseudotipados SARS-CoV-2 (cuatro pozos). El plásmido que expresa el pico utilizado aquí codifica el spike de la cepa de Wuhan de SARS-CoV-2, y contiene modificaciones de secuencia para permitir una presentación eficiente de la proteína en PVs. El pseudovirus sin picos será necesario como control más adelante durante las infecciones, para validar la entrada dependiente del pico en células permisivas. De manera similar, los VSV-G-PV se generan utilizando el mismo diseño experimental para ser utilizados posteriormente como contracribado de posibles compuestos inhibitorios. Si se requiere un mayor volumen de pseudovirus, el protocolo puede escalarse hasta dos placas de 6 pozos, lo que también puede ser práctico para el paso de centrifugación de placas.
- El día antes de la transfección, semilla las células derivadas de HEK293T en dos placas de 6 pozos, como se describe en la sección 1. Utiliza una placa para la generación de picos de PV y la otra para los VSV-G-PV.
- El día de la transfección, prepara las mezclas de transfección como se muestra en la Tabla 1, siguiendo el paso 1.3.
NOTA: La solución PEI se prepara como se informópreviamente 12. Los plásmidos pCMV-MLVgagpol y pTG-Luc se obtuvieron de Millet y Whittaker8. El plásmido pVSV-G se obtuvo de Gee et al 202013. Todos los plásmidos deben prepararse con antelación como preparaciones de alta calidad, libres de endotoxinas. Se recomienda utilizar kits de maxiprep disponibles comercialmente, con un paso final de filtración estéril mediante un filtro de jeringuilla de baja unión y 0,2 μm.
- Mezcla cada tubo como se describe en la sección 1 e incuba en RT durante 10 minutos.
- Durante esta incubación, retirar cuidadosamente el medio de cada pozo de las placas de 6 pozos, evitando la interrupción de la monocapa celular. Sustituye poco a poco por 1 mL de medio DMEM-T precalentado en cada pozo, asegurando que el medio descorra por la pared del pozo y no directamente sobre las celdas.
- Preparar los complejos de transfección tal y como se describe en la sección 1 y transfectar las células usando el protocolo previamente dado.
- Tras la incubación de 48 horas post-transfección, recoge los sobrenacionantes, transfiere a tubos centrífugos cónicos estériles de 50 mL y centrifuga a 290 x g durante 7 minutos a 4 °C. Recoge el sobrenadante libre de células y filtrarlo usando una unidad de filtro estéril de botella de 0,45 μm con fluoruro de polivinilifeno (PVDF). Prepara alicotas de 1 mL y guárdalas a -80 °C.
NOTA: Las partículas pseudotipadas permanecen estables a -80 °C durante varios meses. Evita ciclos repetidos de congelación y descongelación para preservar la contagiosidad.
| Para picos PV de SARS-CoV-2 (por pozo) | Para VSV-G-PVs (por pozo) | Para PVs sin picos (por pozo) |
| Solución para PEI: | | | |
| PEI (1 mg/ml)1 | 5 μL | 5 μL | 5 μL |
| Medio sérico reducido | 45 μL | 45 μL | 45 μL |
| Solución de ADN plasmídico:2 | | | |
| pCMV-MLVgagpol | 0,79 μg | 0,79 μg | 0,79 μg |
| pTG-luc | 0,92 μg | 0,92 μg | 0,92 μg |
| Puno1-spike | 0,79 μg | - | - |
| pVSV-G | - | 0,79 μg | - |
| Medio sérico reducido | a 50 μL | a 50 μL | A 50 μL |
Tabla 1: Preparación de mezclas de transfección para la generación de PVs.
3. Titulación de partículas pseudotipadas SARS-CoV-2 y VSV-G
NOTA: Este paso es esencial para confirmar que las partículas pseudotipadas producidas son infecciosas y para determinar el volumen efectivo mínimo requerido para aplicaciones posteriores como el cribado de compuestos. La titulación debería realizarse para cada nuevo lote de pseudovirus. Para ello, las células altamente susceptibles a la infección por SARS-CoV-2 (células HSI) se infectan con cantidades decrecientes de los virus pseudotipados. La entrada de los pseudovirus, mediada por la interacción pico-humano ACE2, o por VSV-G con otros receptores celulares, se monitoriza 72 horas después mediante la detección de la actividad luciferasa en un ensayo de luminiscencia.
- El día antes de la transducción, sembrar 2,5 x 104 células HSI por pozo en una placa de cultivo tisular de 96 pozos, en 50 μL de medio completo (DMEM-C). Preparar tres pozos para cada cantidad de pseudovirus a probar, e incluir pozos para infección, también con pseudovirus sin picos y para células no infectadas. Incubar la placa a 37 °C con un 5% de CO₂ durante la noche.
- El día de la transducción, descongela una alicuota de cada lote de pseudovirus para probarlo sobre hielo y mezclarlo suavemente por inversión. Incluye también una alitería del control sin picos. Añade directamente a cada pozo varias cantidades de la preparación del pseudovirus (100, 50, 25, 12,5, 6,2, 3,1, 1,5 y 0,8 μL). Ajusta los volúmenes de todos los pozos a 150 μL con DMEM-C.
- Sella la placa con parafilm y centrífuga a 2.500 × g durante 45 minutos en RT, sin freno.
- Retirar el sello de parafilm e incubar la placa durante 72 horas a 37 °C, 5% de CO₂.
- Tras la incubación, prepárese para el ensayo de luciferasa siguiendo las instrucciones del fabricante. Descongelan el sustrato de luciferasa (almacenado a -80 °C) y 5x tampón de lisis para el ensayo luciferasa (almacenado a -20 °C) y se equilibran en RT (10-15 min).
- Diluye el tampón de lisis del ensayo de luciferasa a 1x con agua estéril. Prepara al menos 3 mL.
- Aspira y elimina lenta y cuidadosamente el sobrenadante de cada pozo usando una pipeta multicanal.
- Añade 30 μL de 1x buffer de lisis a cada pozo usando una pipeta multicanal. Coloque la placa en un agitador de placas durante 10 minutos a 150 rpm, en RT. Verifique la lisis completa bajo un microscopio invertido (todas las células deben estar lisadas y no distinguibles al examinar visualmente).
NOTA: Prepara el lector de microplacas con antelación para realizar la detección de luminiscencia inmediatamente después de añadir el sustrato, asegurando la consistencia y evitando la decaimiento de la señal.
- Transfiere los lisados a una placa opaca blanca de 96 pozos.
- Añade 50 μL de sustrato de luciferasa a cada pozo y mezcle brevemente moviendo la placa en un movimiento circular. Coloca la placa en el luminómetro y mide la luminiscencia.
- Analiza los datos obtenidos.
- Verifica que los controles proporcionen los valores de luminiscencia esperados. Asegúrese de que las células no infectadas proporcionen valores de luminiscencia de fondo muy bajos.
NOTA: Las células infectadas con pseudovirus sin picos deben dar valores a nivel de células no infectadas, y las células infectadas con cantidades decrecientes de pseudovirus presentador de picos deben mostrar valores altos de luminiscencia dependientes de la dosis (Figura 2). Los valores de luminiscencia generados por los VSV-G-PV suelen ser mucho más altos que los de los SPIKE-PV, aproximadamente uno o dos órdenes de magnitud.
- Para los cribados posteriores, selecciona la cantidad de pseudovirus que genere una señal al menos cien a mil veces la de las células no infectadas.
4. Cribado de compuestos para inhibición de entrada pseudoviral usando SPIKE-PVs
- Semillar 2,5 x 104 celdas HSI por pozo en 50 μL de medio completo (DMEM-C) en una placa de 96 pozos, como se describe en la sección 3. Incubar durante la noche a 37 °C, 5% de CO₂.
- Consideremos un diseño de placas que incluye las columnas 1 a 11 para compuestos más pseudovirus, y la columna 12 para los controles. En la columna 12, asignar cuatro pozos para el control del virus (solo pseudovirus) y cuatro pozos para células no infectadas y no tratadas.
- Al día siguiente, preparar diluciones seriadas (1:3) de compuestos a analizar, comenzando en 50 μM (concentraciones finales durante las infecciones: 50, 16,6, 5,5, 1,8, 0,6, 0,2 y 0,06 μM), en DMEM-C que contienen 0,5% de DMSO.
- Por comodidad, preparar las diluciones en una "placa de dilución" separada de 96 pozos, donde primero se realizan las diluciones en serie y luego se transfieren (50 μL) a la placa que contiene las celdas.
- Si el número de compuestos es muy grande, del orden de cientos o más, reduce esta primera serie de dilución a unos 4 puntos, usando un solo pozo por punto de dilución, y considera una pre-cribada. Luego, se vuelven a probar los impactos potenciales usando diluciones seriales de 7 puntos, 1:3, con tres réplicas, comenzando con la misma concentración de 50 μM.
- Una vez que las diluciones de compuestos estén listas, aspirar suavemente el medio de las células usando una pipeta multicanal y añadir 50 μL de diluciones de compuestos a los pozos correspondientes. Incubar durante 1 hora a 37 °C, 5% de CO₂. Para los controles de la columna 12, añadir solo DMEM-C.
- Sin eliminar los compuestos, se añade a cada pozo la cantidad predeterminada de pseudovirus SARS-CoV-2 pseudotipado, en un volumen de 50 μL de medio completo, conteniendo los compuestos a las mismas concentraciones. Sella las placas con parafilm.
- Centrifugar la placa a 2.500 × g durante 45 minutos en temperatura recreativa sin freno, luego retirar la parapelícula e incubar a 37 °C, 5% de CO2 durante 72 horas.
- Proceder con la cuantificación de la infectividad basada en luciferasa como se describe en la sección 3.
- Realizar análisis de datos.
- Exporta los valores de luminiscencia a una hoja de cálculo para formatear los datos y luego importarlos en software de análisis y gráficos de datos.
- Prepara gráficos de barras que representen la media de cada punto de concentración, incluyendo el error estándar de las barras medias. Grafica también los valores obtenidos de controles positivos (PVs solos) y negativos (células no infectadas).
NOTA: Los resultados del ensayo se consideran válidos si 1) las células no infectadas muestran valores muy bajos, 2) los controles PV muestran valores altos, 3) el control positivo de la inhibición (es decir, arbidol o hACE2-Fc) muestra inhibición de la infección, de manera dependiente de la dosis (Figuras 3A, B).
- Luego, observa los valores producidos por compuestos desconocidos para evaluar si existe inhibición y si existe un efecto dependiente de la dosis. Si es así, entonces someten estos compuestos a análisis confirmatorios adicionales.
NOTA: Para confirmar más posibles impactos, siga los siguientes pasos. Primero, vuelve a probar los compuestos potenciales de impacto como se sugiere en el paso 4.2. Si se confirma el efecto respuesta a la dosis, se realiza un contracribado usando la misma serie de dilución pero infectando con los VSV-G-PVs. Esta prueba es importante para comprobar si la inhibición de entrada es específica para la interacción pico-ACE2, y no se debe a interferencias en ningún otro paso posterior durante la producción de la luciferasa en las células infectadas (Figuras 3A, B). Aquí, el compuesto positivo no debe mostrar actividad inhibitoria contra los VSV-G-PV. Si este es el caso, entonces la misma serie de concentraciones debe evaluarse para detectar citotoxicidad mediante un ensayo de viabilidad celular (ensayo MTT, mostrado en la sección 5). En resumen, un compuesto potencial de impacto debería mostrar inhibición de SARS-CoV-2-spik-PVs, y ninguna o menor inhibición de VSV-G-PVs, y no, o al menos una inhibición mucho más débil de la viabilidad de las células. Ajustar una curva dosis-respuesta utilizando los datos de luminiscencia permitirá estimar la concentración inhibitoria media máxima (IC50) para la inhibición de los PVs, y una concentración citotóxica media máxima (CC50) a partir del ensayo de viabilidad. La relación CC50 / IC50 se utiliza para calcular el índice de selectividad (SI), que es un indicador importante de la posible utilidad del compuesto positivo. Para el análisis de las curvas dosis-respuesta y la estimación de IC50 y CC50 se han descrito procedimientos muydetallados 14.
5. Ensayo de viabilidad celular basado en MTT
- Semilla 2,5 x 104 celdas HSI por pozo en 50 μL de DMEM-C en una placa de 96 pozos. Incubar la placa durante la noche a 37 °C, 5% de CO₂. Asegúrate de que las células estén en torno al 50% de confluencia al día siguiente. Preparar suficientes pozos, considerando todas las diferentes concentraciones del compuesto a evaluar, células sin tratar y pozos en blanco que contienen solo medio, en triplicado. Analizar los compuestos potenciales de impacto en las mismas concentraciones evaluadas en el ensayo de inhibición de entrada PV.
- Tras la incubación, retirar cuidadosamente el medio y sustituirlo por 100 μL de medio completo que contenga diferentes concentraciones del compuesto para evaluar, en un 0,5% de DMSO.
- Centrifugar la placa a 2.500 × g durante 45 minutos en RT sin freno e incubar durante 72 horas a 37 °C, 5% de CO₂. Este paso se incluye para manejar las celdas exactamente como se hizo en la sección anterior, excepto por la adición de los PVs.
- Prepara una solución de MTT de 0,5 mg/mL usando DMEM. Esteriliza filtrando a 0,2 μm y mantenlo a oscuras.
NOTA: El bromuro 3-(4,5-Dimetil-2-tiazol)-2,5-difenil-2H-tetrazolio (MTT) es sensible a la luz. Debe mantenerse congelado, en la oscuridad.
- Retira cuidadosamente el medio de cada pozo y reemplázalo por 100 μL de solución MTT. Incubar durante 2 horas a 37 °C, 5% de CO2.
- Durante esta incubación, preparar una solución de solubilización que contenga 40 mM de HCl en alcohol isopropílico.
- Retira cuidadosamente la solución MTT usando una pipeta multicanal, sin alterar los cristales de formazan en el fondo de cada pozo.
- Añade 100 μL de la solución de solubilización a cada pozo. Envuelve el plato en papel de aluminio y colócalo sobre un agitador de platos a 150 rpm durante 15 minutos.
- Registrar la absorbancia a 570 nm y 630 nm.
- Realizar análisis de datos.
- Utilizando los valores brutos de densidad óptica, se restan los valores obtenidos a 630 nm de los obtenidos a 570 nm para cada pozo. Luego promediamos los valores corregidos de los pozos de células sin tratar. Considera estas células sin tratar como 100% viables.
- Luego normaliza los valores de las células tratadas frente a los pozos de las células no tratadas, usando la fórmula:
Viabilidad (%) = 
- Grafica los porcentajes de viabilidad como barras que representan la media de réplicas ±± error estándar de la media. Realizar análisis estadísticos adicionales para comparar grupos utilizando procedimientos implementados en un software de análisis de datos y gráficos que comparan viabilidades en diferentes concentraciones con el control de células no tratadas.
- Comparar las medias de cada punto de concentración con las de las células tratadas solo con DMSO usando Kruskal-Wallis no paramétrico con el post-test de Dunn (las diferencias se consideran significativas a valores p < 0,05). Para trazar una curva dosis-respuesta y estimar el CC50 a partir de los valores OD, comprueba el procedimiento reportado enotros 14.