מודלים ומבחנים חדשים שישפרו את תהליך פיתוח התרופות המוקדם לתרופות נגד שחפת מהדור הבא הם רצויים מאוד. כאן, אנו מתארים בדיקה מהירה, זולה ותואמת BSL-2 להערכת יעילות התרופה נגד Mycobacterium tuberculosis שניתן להתאים בקלות לבדיקה בתפוקה גבוהה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מודלים ומבחנים חדשים שישפרו את תהליך פיתוח התרופות המוקדם לתרופות נגד שחפת מהדור הבא הם רצויים מאוד. כאן, אנו מתארים בדיקה מהירה, זולה ותואמת BSL-2 להערכת יעילות התרופה נגד Mycobacterium tuberculosis שניתן להתאים בקלות לבדיקה בתפוקה גבוהה.
תהליך פיתוח התרופות המוקדם לתרופות נגד שחפת מעוכב על ידי תרגום לא יעיל של תרכובות בעלות פעילות חוץ גופית ליעילות בסביבה הקלינית. סביר להניח שהדבר נובע מחוסר התחשבות במחסומי החדירה התאיים הרלוונטיים מבחינה פיזיולוגית הקיימים במארח הנגוע. לאחרונה הקמנו מודל זיהום חלופי המייצר מבנים מצטברים גדולים של מקרופאגים המכילים M. tuberculosis (Mtb) צפוף בליבתו, שהיה מתאים לבדיקת רגישות לתרופות. מודל הדבקה זה הוא זול, מהיר והכי חשוב תואם BSL-2. כאן, אנו מתארים את ההליכים הניסיוניים ליצירת מבנים מצטברים של Mtb/מקרופאגים שייצרו Mtb העובר במקרופאגים לבדיקת רגישות לתרופות. בפרט, אנו מדגימים כיצד ניתן להתאים את מערכת ההדבקה הזו ישירות לפורמט צלחת 96 בארות המראה יכולת תפוקה לסינון ספריות תרכובות כנגד Mtb. בסך הכל, בדיקה זו היא תוספת חשובה לארגז הכלים לגילוי תרופות Mtb הזמין כיום בשל הפשטות, העלות האפקטיבית והמדרגיות שלה.
שחפת (TB) נותרה איום בריאותי הגלובלי רציני למרות הזמינות של כימותרפיה נגד שחפת במשך 40 שנה 1. זה נובע בחלקו לדרישת תקופות טיפול ארוך של למעלה מ -6 חודשים באמצעות שילובי תרופות מרובות, אשר מוביל לחולה אי קיום 2. הופעה של TB עמיד לתרופות בשנים האחרונות חריף עוד יותר בעיות בתחום שבו פיתוח מוצלח של תרופות קליניות שאושרה הנו כמעט אפסי 3. ואכן, למרות בפיתוח תרופות נגד שחפת ממצה, רק תרופה אחת כבר FDA אישר לשימוש קליני ב -40 השנים האחרונות 4. לפיכך, דורות חדשים של תרופות אנטי-TB יש צורך דחוף כדי לטפל בבעיה זו.
בעיית מפתח לגילוי סמי TB היא חוסר העברה מוצלחת תרכובות עם פעילות במבחנה יעילה במסגרת הקלינית= "Xref"> 5, 6, 7. בתחילה, גישות ה ביעדים שימשו למסך אנטי סמים חיידק השחפת 5, אשר לא הצליחו לתרגם בתאים שלמים של חיידקים. גם כאשר תאי חיידק השחפת משמשים, זה בד"כ מבוצע באמצעות תרבויות גדלו מרק, אשר לא לחזות במדויק יעילות תרופת in vivo 8, 9. בעיות אלה הוכרו מבחני מיון תרופה נגד מקרופאגים המכילים חיידקי שחפת או סמוי חיידק שחפת הוקמו 8 בהצלחה, 10, 11, 12. עם זאת, גם אלה מבחנים מתקדמים יותר לא נותנים תמורה מספקת לחסמים החדירים שתרופות נתקלות הנגעים ריאתי הלא vascularized, ובסופו של המוקדים נמקי באתר של זיהום. אכן, אפילו עבור ריפמפיצין התרופה הראשונה אונליין TB, מינון תת אופטימלית נחקר בשל לקוי ברקמות vivo ובנוזל השדרה מוחין (CSF) חדירה 13, 14, 15 וכן ירד היעילות נגד תאיים 8 MTB, 9. ככזה, מודלי מבחנים חדשים שייקחו בחשבון פרמטרים אלה במהלך תהליך פיתוח מוקדם להוביל היה ללא ספק לשפר את המאמצים לגילוי סמי TB.
כדי לתת מענה לצורך זה, הקמנו לאחרונה מודל זיהום זול, מהיר, BSL-2 תואם חלופי בדיקות יעילות תרופת חיידקי שחפת 16. מודל זיהום זה מיוצר ארוז חיידק שחפת בצפיפות בתוך מבנים המצרפי מקרופאג גדולים, אשר סכם את המחסומים חדירי הסלולר רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית שנוצר-passaged מקרופאג חיידקי שחפת עם מצב פיסיולוגי שינה הדומה סמויה חיידק שחפת. חיידק השחפת נגזר ממודל זיהום זה היה בשילוב עם assay microtiter resazurin (הרמ"א) כדי להעריך יעילות התרופה, אשר הפיק תוצאות עקביות עם מודלים זיהום תאיים אחרים בקורלציה גם עם היכולת דיווח של סמים TB נפוצה מנת להגיע לריכוזי CSF גבוהה ביחס ריכוזים בסרום 16.
כאן אנו מתארים בפרוטרוט את הדור של חיידק השחפת / מבנים המצרפי מקרופאג לייצר-passaged מקרופאג חיידק השחפת מתאים בדיקות רגישות סמים באמצעות הרמ"א. בפרט, אנו מראים כיצד מערכת זיהום זה יכול להיות מותאם בפורמט 96-גם עבור תאימות עם התפוקה ההקרנה של תרופות נוגדות-TB מועמד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: כפי שחפת mc 2 6206 הוא זן לֹא אַלִים 17, 18, כל העבודה בפרוטוקול זה יכול להתבצע במתקן 2 רמת בטיחות ביולוגית (BSL-2).
1. תנאי תרבות עבור חלבון פלואורסצנטי ירוק הבעת שחפת mc 2 6206 (חיידקי השחפת -GFP)
הערה: M. שחפת H37Rv נגזר auxotroph זן mc 2 6206 (Δ panCD, Δ leuCD) הפך עם GFP להביע פלסמיד pMN437 משמש ברחבי פרוטוקול זה 16. אפשר להחליף את זן חיידקי השחפת -GFP עם GFP שאינו מביע זן פראי סוג כדי לאפשר נגישות קלה יותר של הזן לחוקרים. עם זאת, הביטוי GFP רצוי לאפשר אישור ויזואלי של phagocytosis היווצרות של אגרגטים MTB / מקרופאג. עבור לוןאחסון לטווח גרם, MTB -GFP הוקפאו ב -80 מעלות צלזיוס 7H9 מדיה מלאה (כמתואר בשלב 1.1) בתוספת 20% גליצרול.
2. תנאי התרבות THP-1 תאים
3. פרוטוקול זיהום כדי לייצר מבני צבירת MTB / Macrophage
4. צמיחה Assay עיכוב כדי להעריך את חיידקי השחפת נגד יעילות התרופה נגזר MTB / אגרגטים Macrophage
5. כימות של יעילות התרופה באמצעות assay Resazurin microtiter טוב
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי לאשר את חוסנו של התאמת המודל זיהום זה 96-גם בפורמט צלחת, אנחנו כאן בחנו את הרגישות לתרופה של חיידק השחפת נגזר 96-היטב שלנו מותאם מודל הזיהום ריפמפיצין (RIF) ו moxifloxacin (Moxi) בהתאם לתבנית ניתנת באיור 1A. אנו מראים כי הדור של חיידק שחפת / מקרופאג המצרפי מבני מפתח assay זה יכול להיות מיוצר באופן מהימן במתכונת צלחת 96-היטב (איור 2), ובכך שהיא מאפשרת תאימות תפוקה (איור 1B). מק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הנה, יש לנו תיאר בפרוטרוט מודל חלופי בחיידק השחפת זיהום מתאים בדיקות יעילות התרופה. מודל זה לוקח בחשבון שני גורמים מרכזיים שיש לתת את דעת יותר במהלך תהליך פיתוח תרופות TB מוקדם: הנוכחות של מחסומים רלוונטיים מבחינה הפיזיולוגית לחדירה בסמי שינויים מטבוליים של חיידק השחפת במהלך הדבקה. למרות שאנו בעבר הראינו את היתרונות של מודל הזיהום שלנו והצענו את האפשרות של דרוג את הזיהום עבור תאימות תפוקה 16, כאן אנו מראים כי זהו אכן ברי השגה על ידי התאמת ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים לד"ר פרנק וולשנדורף על הגישה לקורא לוחות ההדמיה האוטומטי Cytation 3. עבודה זו מומנה בחלקה על ידי מענק NIH R01-AI104499 ל-OK. חלקים מהעבודה בוצעו במתקני UAB CFAR ועל ידי UAB CFAR Flow Cytometry Core/Joint UAB Flow Cytometry Core, הממומנים על ידי NIH/NIAID P30 AI027767 ועל ידי NIH 5P30 AR048311.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 7H9 | BD Difco | 271310 | עקוב אחר המלצות היצרן Middlebrook |
| OADC | BD Biosciences | 212351 | |
| Tyloxapol | Sigma | T8761 | הכן תמיסת מלאי של 20% ב-H2O; מסנן לעקר |
| חומצה D-Pantothenic מלח Heicalcium | Sigma | P5710 | הכן תמיסת מלאי של 24 מ"ג/מ"ל ב-H2O; מסנן לעקר |
| L-leucine | MP Biomedicals | 194694 | הכן תמיסת מלאי של 50 מ"ג/מ"ל ב-H2O; לסנן לעקר |
| Hygromycin B | EMD Millipore | 400051 | הכן תמיסת מלאי של 200 מ"ג/מ"ל בבקבוק מדיה H2O |
| Nalgene Square PETG Thermo | Fisher | 2019-0030 | |
| RPMI 1640 Media | Hyclone | SH30027.01 | |
| סרום בקר עוברי | אטלנטה ביולוגי | S12450H | |
| L-גלוטמין | קורנינג | MT25005CI | |
| HEPES | Hyclone | SH30237.01 | |
| Cytation 3 קורא צלחות | Biotek | ניתן להחלפה עם כל קורא צלחות פלואורסצנטי ומיקרוסקופ | |
| Gen5 תוכנה | Biotek | הקלטה וניתוח של rezasurin coversion | |
| Rifampicin | Fisher Scientific | BP2679250 | הכינו תמיסת מלאי של 10 מ"ג/מ"ל ב-H2O |
| Moxifloxacin Hydrochloride | Acros Organics | 457960010 | הכינו תמיסת מלאי של 10 מ"ג/מ"ל ב-H2O |
| Resazurin נתרן מלח | סיגמא | R7017 | הכינו 800 μ תמיסת מלאי g/mL ב-H2O; מסנן לעקר |
| Tween-80 | Fisher Scientific | T164500 | הכן תמיסת מלאי של 20% ב-H2O; לעקר מסנן |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.