RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Chen-Jei Tai1,2, Chia-Lin Li3, Cheng-Jeng Tai4,5, Chien-Kai Wang2,4, Liang-Tzung Lin3,6
1Department of Chinese Medicine,Taipei Medical University Hospital, 2Department of Obstetrics and Gynecology, School of Medicine, College of Medicine,Taipei Medical University, 3Department of Microbiology and Immunology, School of Medicine, College of Medicine,Taipei Medical University, 4Division of Hematology and Oncology, Department of Internal Medicine,Taipei Medical University Hospital, 5Department of Internal Medicine, School of Medicine, College of Medicine,Taipei Medical University, 6Graduate Institute of Medical Sciences, College of Medicine,Taipei Medical University
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
כאן, אנו מציגים פרוטוקול הבוחן שלבים ספציפיים של הכניסה הנגיפית כדי לזהות ולהעריך חומרים אנטי-ויראליים חדשים.
מערכות מבוססות תאים שימושיות לגילוי חומרים אנטי-ויראליים. ניתוח מחזור החיים של הנגיף, במיוחד שלבי הכניסה המוקדמים, מאפשר גישה מכניסטית לזיהוי והערכה של חומרים אנטי-ויראליים המכוונים לשלבים ספציפיים של כניסת הנגיף. בדוח זה מתוארות השיטות לבחינת השבתה ויראלית, התקשרות ויראלית וכניסה/היתוך ויראלי כבדיקות אנטי-ויראליות למטרות כאלה, תוך שימוש בנגיף הפטיטיס C כמודל. בדיקות אלה אמורות להיות שימושיות לגילוי אנטגוניסטים/מעכבים חדשים לכניסה מוקדמת של הנגיף ולעזור להרחיב את היקף התרופות האנטי-ויראליות המועמדות להמשך פיתוח תרופות.
זיהומים נגיפיים מהווים איום מתמיד על בריאות הציבור וגורם משמעותי למחלות מגיפות, תחלואה ומקרי מוות ברחבי העולם. דרכי בקרה ספציפיות נגד זיהומים נגיפיים כוללות פיתוח חיסונים וטיפולים אנטי-ויראליים. בעוד שמאמצי החיסון הוכיחו את עצמם כמוצלחים בחיסון נגד מספר נגיפים, פתוגנים נגיפיים רבים נותרו ללא חיסון מגן כולל נגיף דנגי (DENV), ציטומגלווירוס אנושי (HCMV), נגיף הפטיטיס C (HCV), נגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV) ווירוס סינציאלי נשימתי (RSV)1-5. תרופות אנטי-ויראליות, לעומת זאת, ממלאות תפקיד חשוב בניהול זיהומים נגיפיים אלה כאשר חיסונים מונעים אינם זמינים. עם זאת, נכון להיום, רק מעט תרופות אנטי-ויראליות מורשות וחסכוניות זמינות בהשוואה למספר הפתוגנים הנגיפיים המאיימים על בריאות הציבור. חשוב מכך, בשל עלייה בנסיעות העולמיות ועיור מהיר, המצב מחמיר על ידי סיכונים להתפרצויות מגיפה מזיהומים נגיפיים מתעוררים/מתעוררים מחדש המוחדרים לאזורים שאינם ילידים6. התפרצויות שנגרמו לאחרונה על ידי נגיף SARS, נגיפי שפעת (H1N1, H5N1, H3N2 ו-H7N9), DENV, נגיף הנילוס המערבי (WNV), נגיף החצבת (MV), נגיף התסמונת הנשימתית המזרח תיכונית (MERS) ונגיף האבולה6-12 הן בין הדוגמאות המשקפות את הצורך בפיתוח תרופות אנטי-ויראליות כאשר חיסונים ו/או טיפולים אינם זמינים. בנוסף, תמיד קיים סיכון פוטנציאלי ליצירת זיהומים עמידים לתרופות עם תרופות אנטי-ויראליות הנמצאות בשימוש כיום. לפיכך, פיתוח והרחבה מתמשכים של היקף התרופות האנטי-ויראליות לזיהומים נגיפיים מתעוררים/מתעוררים מחדש נחוצים כדי לספק אסטרטגיות ניהול טובות יותר ולשמור על בריאות הציבור.
רוב הטיפולים האנטי-ויראליים מורכבים מתרופות אנטי-ויראליות בפעולה ישירה (DAAs) המכוונות לחלבון או קופקטור ויראלי ספציפי המתווך שלבים חשובים במחזור החיים הנגיפי. לדוגמה, אנלוגי הנוקלאוזידים אציקלוביר מעכב DNA פולימראז של נגיף ההרפס, מעכבי פרוטאז Boceprevir ו-Telaprevir מנוגדים ל-HCV NS3, ואוסלטמיביר וזנמיביר הם מעכבי נויראמינידאז החוסמים את שחרור חלקיקי נגיף השפעת מתאים נגועים13-15. עם זאת, ישנם מעט מאוד מעכבי כניסה ויראלים מורשים, כולל Enfuvirtide, המכוון ל-HIV gp41 כדי למנוע איחוי, ו-Maraviroc, החוסם את הקולטן המשותף ל-HIV CCR5, ובכך מונע כניסה לנגיף16. חקירת אנטגוניסטים/מעכבים חדשים לכניסה לנגיף יכולה לסייע במתן טיפולים נוספים לשימוש מונע או טיפולי, כגון בשילוב עם תרופות אנטי-ויראליות אחרות עם מנגנון פעולה שונה לניהול טוב יותר של זיהומים נגיפיים17-19.
זיהוי תרופות אנטי-ויראליות יכול לכלול תכנון תרופות מונחה מבנה ואסטרטגיה מבוססת סינון תרופות מועמדים. שיטות להערכת פעילות אנטי-ויראלית של סוכני בדיקה כוללות בדיקות ביוכימיות של פעילות אנזימטית והערכה על ידי מערכות מבוססות תאים20-23. במערכות מבוססות תאים, ניתן לנתח את מחזור החיים הנגיפי לשלבי זיהום מובחנים, כגון אירועי כניסה (התקשרות, היתוך, הסרת ציפוי), שלב השכפול (שכפול גנום ויראלי ותרגום חלבון) ויציאת ויריון (הרכבה, התבגרות ושחרור). מכיוון שניתן להתאים את הבדיקות לחקירת כל שלב ספציפי באמצעות כלים ושיטות שונות, גישה זו מאפשרת זיהוי/בחינה של תרופות אנטי-ויראליות מועמדות פוטנציאליות עם מנגנון פעולה ספציפי המכוון לשלב הייחודי המנותח. לדוגמה, כדי לנתח את השפעת התרופה באופן ספציפי על חלקיקי הנגיף החופשי לפני הקישור לתא המארח, ניתן לבצע 'בדיקת השבתה ויראלית'. בבדיקה זו, הנגיף מורשה לדגור עם תרופת הניסוי ולאחר מכן מדולל כדי להוציא את התרופה לפני הדבקת תא חד-שכבתי. ניתן לנתח שלבים נוספים כגון חיבור ויראלי ושלבי כניסה/היתוך בנפרד, על ידי שינוי הטמפרטורה במהלך ההדבקה. עבור נגיפים עטופים רבים, כניסה/היתוך ויראלי בקרום התא המארח מקל מאוד ב-37 מעלות צלזיוס, אך בדרך כלל נמנע ב-4 מעלות צלזיוס, מה שאינו משפיע על קשירת הנגיף24-29. לבסוף, השימוש בנגיפי דיווח או במערכות תאים יכול להקל על מחקרים אלה ולאפשר ניתוח תפוקה גבוהה.
בעבר השתמשנו בגישה מבוססת תאים וניתחנו את הכניסה המוקדמת של נגיפים עטופים שונים לבחינת תרכובות אנטי-ויראליות שעלולות לעורר אנטגוניזם30,31. כאן מתוארות השיטות השונות בהן נעשה שימוש, כולל השבתה ויראלית, התקשרות ויראלית ומבחני כניסה/היתוך ויראליים.
הערה: ודא שכל ההליכים כרוכים בתרבית תאים וזיהום בנגיף מתנהלים בברדסי בטיחות ביולוגית מוסמכים המתאימים לרמת הבטיחות הביולוגית של הדגימות בטיפול. לצורך המתאר את הפרוטוקולים, HCV-מתויג כתב בלוציפראז Gaussia משמש כוירוס מודל 32. בהקשר של תוצאות הנציג, חומצת chebulagic תרכובות (CHLA) וpunicalagin (PUG) משמשים כאנטי-נגיפיים מועמד כי יעד אינטראקציות גליקופרוטאין נגיפיים עם glycosaminoglycans פני תא בכניסת ויראלי מוקדם שלבים 31. הפרין, אשר ידוע להפריע לכניסה של וירוסים רבים 30,31,33,34, משמש כטיפול שליטה חיובי בהקשר כזה. לרקע בסיסי על טכניקות וירולוגיה, התפשטות של וירוסים, קביעת כייל נגיף, וביטוי של מינון זיהומיות ביחידות פלאק ויוצרים (PFU), להתמקד יחידות יוצרים (FFU), או ריבוי של זיהום (משרד הפנים), הקורא הוא מחדשהופנה להתייחסות 35. לדוגמאות קודמות ותנאים מותאמים המשמשים לאיתור וירוסים המוצגים בתוצאות הנציג, הקורא נקרא אזכור 30-32,36-39 כמו גם פרטים המופיעים בטבלה 1, איור 1 א, ואיור 2 א.
תרבות 1. תא, הכנת מתחם, וCytotoxicity מתחם
2. Readout של זיהום ויראלי
הערה: קריאת הנתונים של זיהום ויראלי תלוי במערכת הווירוס השתמשה ויכולות לערב שיטות כגון מבחני פלאק או מאה שSuring אותות כתב מוירוסים מתויג כתב. השיטה לאיתור זיהום הכתב-HCV מבוסס על פעילות הכתב בלוציפראז מתוארת להלן.
3. ויראלי האיון Assay
הערה: דוגמאות לתקופת דגירה ומינון נגיפי לוירוסים שוניםמחדש מופיע באיור 1 א. ריכוזים גבוהים יותר של הווירוס יכולים גם להיבדק על ידי הגדלת משרד הפנים / PFU.
4. Assay הקובץ המצורף ויראלי
הערה: דוגמאות לתקופת דגירה ומינון נגיפי לוירוסים שונים המופיעות באיור 2 א, 'קובץ מצורף'. ריכוזים גבוהים יותר של הווירוס יכולים גם להיבדק על ידי הגדלת משרד הפנים / PFU.
5. כניסה / Assay Fusion ויראלי
הערה: דוגמא לתקופות דגירה ומינון נגיפי לוירוסים שונים המפורטות ב'הכניסה / היתוך 'איור 2 א. ריכוזים גבוהים יותר של הווירוס יכולים גם להיבדק על ידי הגדלת משרד הפנים / PFU.
באיור 1, 'assay איון ויראלי' בוצע לבחון האם שתי CHLA הספציפי טבעי התרכובות וPUG יכולים להשבית הווירוסים עטפו השונים במדינה ללא תא ולמנוע זיהום שלאחר מכן. תגובת המינון הרעילה ואנטי של תרכובות אלה נקבעה קודם לביצוע מחקר מכניסטית 31. היו מראש שטופלו הווירוסים עם תרכובות בדיקה ולאחר מכן תערובות הסמים וירוס היו בדילול לריכוזים תת-טיפוליים לפני החיסון על monolayer התא המתאים לכל מערכת וירוס. כפי שניתן לראות באיור 1, שני CHLA וPUG הופיעו לאינטראקציה עם virions ללא הסלולרי, וכתוצאה מכך השפעות בלתי הפיכות שהגנה על monolayer התא מהזיהום שלאחר מכן. שתי תרכובות המבחן השיגו עיכוב 100% ליד נגד HCMV, HCV, וDENV-2, ואילו 60 - בלוק 80% נצפה נגד MV וRSV. סג תוצאות אלוest שיש לי CHLA וPUG השפעה ישירה על חלקיקי הנגיף הללו בחינם על ידי inactivating ונטרול infectivity.
באיור 2, את הקובץ המצורף וכניסה / מבחני היתוך בוצעו כדי לחקור את ההשפעה של CHLA וPUG נגד אירועים אלה מוקדם נגיפיים הקשורות לכניסה מHCMV, HCV, DENV-2, MV, וRSV. CHLA וPUG שני מנעו מחייב של הווירוסים נחקרו על התא מארח בהתאמה, כפי שמוצגים על ידי עיכוב בזיהום נגיפי וכתוצאה מכך (איור 2, 'קובץ מצורף': פסים אפורים בהירים). ההשפעה המעכבת על קובץ מצורף וירוס על ידי שני התרכובות דומה נגד HCMV (איור 2), HCV (איור 2 ג), DENV-2 (איור 2 ד), וRSV (איור 2F), הנע 90-100%. מצד השני, PUG הופיע להיות יעיל יותר מאשר CHLA נגד MV המחייב (איור 2E), עם שיעור העיכוב מTWתרכובות o משתנות בין 50 - 80%. הפרין טיפול שליטה, אשר ידוע לחסום כניסה של וירוסים רבים, גם קובץ מצורף עכבות של HCMV, DENV-2, RSV, מודעת MV, אבל היה פחות יעיל נגד HCV. "Assay כניסה / היתוך ויראלי 'שלאחר מכן בדק האם CHLA וPUG שמרו את פעילותם במהלך שלב כניסת וירוס / היתוך (איור 2,' כניסה / היתוך ': פסים אפורים כהים). שוב, שתי CHLA וPUG נצפו לפגוע ביעילות צעד כניסה / היתוך הנגיפי של הווירוסים שנבדקו (איור 2 ב - F), מניב 50 - 90% השפעה מגנה על monolayer התא המתאים. הפרין גם כניסה / היתוך בעצמת עכבות בDENV-2 וזיהומי RSV, אך היה פחות יעיל נגד HCMV, HCV, וMV (<עיכוב של 40% בממוצע).
| וירוס | סוג התא |
| HCMV | <td> HEL|
| HCV | הא-7.5 |
| DENV-2 | Vero |
| MV | CHO-SLAM |
| RSV | הפ-2 |
טבלה 1:. סוג התא מארח לזיהום ויראלי סוג התא המשמש לכל מערכת זיהום ויראלי שתוארה בתוצאות הנציג מצויינים. ניתן למצוא פרטים נוספים על התאים בהתייחסות 31.

איון איור 1. של זיהומים נגיפיים על ידי CHLA תרכובות בדיקה וPUG טופלו וירוסים שונים עם תרכובות הבדיקה לתקופה ארוכה. (טופחה במשך 1.5-3 שעות לפני טיטרציה; ברים אפורים בהירים) או תקופה קצרה (בדילול מייד; אפור כהה ברים) על 37 מעלות צלזיוס לפני דילול לConcentra תת-טיפוליtion וניתוח שלאחר מכן של זיהום בתאי המארח המתאים. (א) שרטוטים של הניסוי (מוצג משמאל) עם ריכוז הווירוס הסופי (PFU / טוב או משרד הפנים), לטווח ארוך תקופת דגירה סמים וירוס (i), וזמן דגירה לאחר מכן (ii) מצויינים עבור כל וירוס בטבלה בצד הימין. הניתוח לHCV HCMV (ב), (ג), (ד) DENV-2, (E) MV, וRSV (F) מצוין בכל לוח נוסף. תוצאות הם זממו נגד טיפול DMSO השלילי שליטה לזיהום בנגיף והנתונים המוצגים הם אמצעי ± שגיאות תקן של הממוצע (SEM) משלושה ניסויים בלתי תלויים. נתון זה שונה מהתייחסות 31. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2. הערכה של פעילות אנטי של CHLA תרכובות בדיקה וPUG נגד מצורף וירוס וכניסה / היתוך. (א) ההליך ניסיוני, ריכוז וירוס (PFU / טוב או משרד הפנים), והזמן של חיבור וטיפול בתרכובות הבדיקה (I, II, III) מוצגים לכל וירוס בשרטוטים והשולחנות הקשורים. בניתוח קובץ מצורף וירוס (פסים אפורים בהירים), monolayers של סוגי תאים שונים היו מראש מקורר-על 4 מעלות צלזיוס במשך שעה 1, ולאחר מכן טופל בשיתוף עם וירוסי בהתאמה ותרכובות מבחן על 4 מעלות צלזיוס (1.5-3 שעות; i) לפני הכביסה את מחסן ותרכובות מבחן לדגירה לאחר מכן (37 ° C; ii) ובדיקה של זיהום בנגיף. בכניסת וירוס / ניתוח איחוי (פסים אפורים כהים), monolayers תא זרע היו טרום צונן על 4 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 ולאחר מכן קרא תיגר עם וירוסי בהתאמה ב 4 מעלות צלזיוס במשך 1.5-3 שעות (i). תאים היו אזשטף וטופל בתרכובות המבחן לתקופת דגירה נוספת (ii) שבמהלכה הטמפרטורה הועברה 37 ° C כדי להקל על אירוע כניסה / היתוך ויראלי. בסוף הדגירה, וירוסים תאיים הוסרו על ידי שני חיץ ציטרט (pH 3.0) או שוטף PBS והתאים הודגרו נוספים (iii) לניתוח של זיהום בנגיף. תוצאות עבור HCV HCMV (ב), (ג), (ד) DENV-2, (E) MV, וRSV (F) מצוינות בכל לוח נוסף. הנתונים הם זממו נגד טיפול ביקורת השלילי DMSO של זיהום בנגיף ומוצגים כאמצעי ± SEM משלושה ניסויים בלתי תלויים. נתון זה שונה מהתייחסות 31. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
המחברים מצהירים כי אין אינטרסים מתחרים.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול הבוחן שלבים ספציפיים של הכניסה הנגיפית כדי לזהות ולהעריך חומרים אנטי-ויראליים חדשים.
מחקר זה נתמך על ידי מימון מבית החולים האוניברסיטאי הרפואי של טאיפיי (102TMU-TMUH-19) ומשרד המדע והטכנולוגיה של טייוואן (MOST103-2320-B-038-031-MY3).
| DMEM | GIBCO | 11995-040 | |
| FBS | GIBCO | 26140-079 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | GIBCO | 15070-063 | |
| אמפוטריצין B | GIBCO | 15290-018 | |
| DMSO | Sigma | D5879 | |
| ערכת בדיקת טוקסיקולוגיה במבחנה, | Sigma | TOX2 | |
| מבוסס XTTPBS pH 7.4 | GIBCO | 10010023 | |
| קורא מיקרופלייט | Thermo Scientific | 89087-320 | |
| מיקרוצנטריפוגה | תרמו סיינטיפיק | 75002420 | |
| ערכת בדיקת BioLux Gaussia luciferase | ניו אינגלנד Biolabs | E3300L | |
| לומינומטר | Promega | GloMax-20/20 | |
| נתרן ציטראט, דיהידראט | Sigma | 71402 | |
| אשלגן כלורי | Sigma | P5405 |