דיווח כאן הוא פרוטוקול לכימות של חלקיקים ויראליים זיהומיות באמצעות ניטור בזמן אמת של עכבה חשמלית של תאים נגועים. יישום מעשי של שיטה זו מוצג על ידי כימות שפעת A וירוס ריקבון תחת פרמטרים פיסיקוכימיים שונים המחקים תנאים סביבתיים.
מאמר שיטה
דיווח כאן הוא פרוטוקול לכימות של חלקיקים ויראליים זיהומיות באמצעות ניטור בזמן אמת של עכבה חשמלית של תאים נגועים. יישום מעשי של שיטה זו מוצג על ידי כימות שפעת A וירוס ריקבון תחת פרמטרים פיסיקוכימיים שונים המחקים תנאים סביבתיים.
שיטות לכימות חלקיקי וירוס מייצגות היבט קריטי של מחקרים וירולוגיים רבים. למרות שקיימות מספר טכניקות אמינות, הן גוזלות זמן רב או אינן מסוגלות לזהות וריאציות קטנות. מוצג כאן פרוטוקול לכימות מדויק של טיטר ויראלי על ידי ניתוח וריאציות עכבה חשמלית של תאים נגועים בזמן אמת. עכבה תאית נמדדת באמצעות ביו-סנסורים מיקרואלקטרודים מזהב הממוקמים מתחת לתאים במיקרופלסטיק, שבהם הגודל תלוי במספר התאים, כמו גם בגודלם ובצורתם. פרוטוקול זה מאפשר ניתוח בזמן אמת של התפשטות תאים, כדאיות, מורפולוגיה והגירה עם רגישות מוגברת. כמו כן מסופקת דוגמה ליישום מעשי על ידי כימות הריקבון של וירוס שפעת A (IAV) שהוגש לפרמטרים פיסיקוכימיים שונים המשפיעים על זיהום ויראלי לאורך זמן (כלומר, טמפרטורה, מליחות, pH). עבור יישומים כאלה, הפרוטוקול מפחית את עומס העבודה הדרוש תוך יצירת נתוני כימות מדויקים של חלקיקי וירוס זיהומיות. זה מאפשר השוואה של מדרונות אי-השבתה בין IAV שונים, אשר משקף את יכולתם להתמיד בסביבה נתונה. פרוטוקול זה קל לביצוע, ניתן לשחזור מאוד, והוא יכול להיות מיושם על כל וירוס המייצר אפקטים ציטופתיים בתרבית התא.
העברת וירוס מסתמכת על שילוב של מספר גורמים. עבור וירוס המופרש בסביבה, העברתו תלויה גם ביכולת להתמיד בתנאים מחוץ למארח. לימוד אי-ההשבתה הנגיפית באופן כללי הוא, אם כן, צעד מכריע בסיוע לרשויות הבריאות הלאומיות ולקובעי המדיניות ליישם אמצעי בקרה ובטיחות ביולוגית.
הידע על התמדה בנגיף בהגדרות טבעיות ומעבדה גדל במידה ניכרת בעשור האחרון. במקרה של וירוסי שפעת A (IAV), נתיבי ההולכה שלהם מגישים חלקיקים ויראליים למגוון רחב של תנאים סביבתיים. באופן ספציפי, הם יכולים להיות מועברים באמצעות 1) מסלולים צואתיים דרך מים (כלומר, וירוסי עופות), או 2) מגע ישיר או עקיף על ידי fomites מזוהמים, כמו גם אירוסולים וטיפות נשימה (כלומר, עופות ווירוסים יונקים)1. בכל מקרה, IAV מוגשים לפרמטרים פיסיקוכימיים שונים (כלומר, pH, מליחות, טמפרטורה ולחות), אשר משפיעים פחות או יותר במהירות על הזיהום שלהם2,3,4,5,5,6,7,8,9. יש חשיבות רבה, במיוחד לגבי וירוסים זואונוטיים ומגיפה, כדי להעריך את הפוטנציאל של גורמים סביבתיים להשפיע על הדינמיקה של וירוס ואת הסיכונים של חשיפה והעברה בין מינים.
עד כה, טכניקות וירולוגיה מסורתיות (כלומר, קביעת טיטר ויראלי באמצעות בדיקות פלאק או 50% תרבות רקמות הערכת מינון זיהומיות) שימשו להערכת זיהום IAV לאורך זמן; אבל טכניקות אלה גוזלות זמן רב ודורשות אספקה רבה 10,11,12. מדידת עכבה תאים נגועים לאורך זמן עם microelectrodes משמש ככלי שימושי כדי לפקח על הישרדות IAV בתנאים סביבתיים שונים, כמו גם איון ויראלי בכלל. שיטה זו מספקת נתונים אובייקטיביים בזמן אמת המחליפים התבוננות אנושית סובייקטיבית של השפעות ציטופתיות. זה יכול לשמש כדי לקבוע את טיטר וירוס, ובכך להחליף מדידות מסורתיות עם מרווחי ביטחון נמוכים יותר והימנעות בדיקות נקודות קצה אינטנסיביות עבודה.
קיים מתאם ליניארי בין תוצאות טיטרציה המתקבלות על ידי מדידה של עכבה בתא ועל ידי בדיקת פלאק קלאסית או שיטות TCID50. לכן, נתונים המתקבלים בשיטת טיטרציה מבוססת עכבה ניתן לשנות בקלות ערכי TCID50 או pfu על ידי יצירת עקומה סטנדרטית עם דילול סדרתי של הנגיף13,14,14,15,16,17. זיהוי, כימות ויעילות של נטרול נוגדנים הנמצאים בדגימות סרום ניתן להשיג גם באמצעות גישה ניסיונית זו18,19. לאחרונה, בדיקות תאיות מבוססות עכבה שימשו כדי לסנן ולהעריך תרכובות אנטי ויראליות נגד Equid alphaherpesviruses20.
טכנולוגיה זו שימשה להערכת ההתמדה של IAVs במים מלוחים בטמפרטורות שונות וכדי לזהות מוטציות hemagglutinin של IAV להגדיל או להקטין את ההתמדה IAV בסביבה21. סינון כזה ידרוש עבודה נרחבת אם משתמשים בשיטות טיטרציה מסורתיות. עם זאת, ניתן להשתמש במתודולוגיה זו עבור כל וירוס בעל השפעה על מורפולוגיה של תאים, מספר תא ועוצמת ההתקשרות של פני התא. זה יכול לשמש גם כדי לפקח על התמדה בתנאים סביבתיים שונים (כלומר, באוויר, במים, או על משטחים).
הפרוטוקול המתואר כאן מיישם את הישרדות IAV במים כדוגמה. נגיפי שפעת אנושית נחשפים לפרמטרים פיזיקוכימיים שונים בתקופות ממושכות. מי מלוחים (35 גרם / L NaCl) בטמפרטורה של 35 °C (35 °F) נבחרו כמודל הסביבתי בהתבסס על תוצאות קודמות9. הדבקה שיורית של וירוסים חשופים מכמתת בנקודות זמן שונות באמצעות זיהום תאים. תאי MDCK, סוג תא הייחוס להגברת IAV, נזרעים על 16 לוחות מיקרוטיטר היטב מצופים בחיישני מיקרואלקטרודים ומודבקים בווירוסים חשופים 24 שעות מאוחר יותר. עכבה תאית נמדדת כל 15 דקות ומתבטאת כיחידה שרירותית הנקראת אינדקס התא (CI). השפעות ציטוטפתיות הנגרמות על ידי וירוס שפעת, שקצב הופעתו תלוי ישירות במספר החלקיקים הנגיפיים הזיהומיים המחוסנים לתרבית התאים, מוביל לירידה ב- CI, אשר לאחר מכן מכמת כערך CIT50 . ערך זה מתאים לזמן הדרוש כדי למדוד הפחתה של 50% מה- CI הראשוני (כלומר, לפני הוספת וירוס). ערכי CIT50 המחושב עבור מספר פעמים חשיפה סביבתית מאפשרים ניכוי של שיפוע ההשבתה של וירוס לאחר רגרסיה ליניארית של ערכי CIT50 .
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לטפל בכל וירוסי שפעת על פי דרישות רמת בטיחות ביולוגית מתאימה (BSL-2 ומעלה בהתאם לסוג המשנה). השתמש בזני IAV עם היסטוריית מעבר נמוכה (פחות מפי 5 בתאי MDCK) כדי להבטיח שונות נמוכה בין ניסויים.
1. הכנת ריאגנטים וחומרי התחלה
2. קביעת כמות תאים מתאימה להדבקת תאים
הערה: במהלך כל הניסויים, שמור את הלוחות על משטחים לא אלקטרוסטטיים בכל עת, כגון עטיפות הנייר מהאריזה. בצע את סעיף 2 להלן כדי לקבוע את הריכוז המתאים ביותר של תאים להיות זרעים בלוח microtiter אלקטרוני (תוכנן כמו E-צלחת).
3. מתאם בין ערכי CIT50 לבין ריבוי הזיהום
4. קינטיקה הישרדותית IAV
5. הערכה של אובדן זיהום
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נתונים גולמיים המתקבלים לאחר 120 שעות עם ריכוזים שונים של תאי MDCK, מ-15,000 ל-120,000 תאים לבאר, מוצגים באיור 1. לאחר 24 שעות, מדדי CI מראים כי תאים בבארות זרעו עם 30,000 תאים היו עדיין בשלב המעריכי של צמיחה, וריכוז התא הזה שימש לניסויים נוספים. איור 2 ממחיש את המתאם הליניארי בין ערכי CIT50 לבין ריבוי הזיהום הראשוני. תאי MDCK הם תרבית במשך 24 שעות, ולאחר מכן נגועים A / פריז / 2590 / 2009 H1N1 זן ויראלי בריבוי שונה של זיהום. CI הראשוני נמדד 5 שעות לאח...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
RTCA היא טכנולוגיה מבוססת עכבה המשמשת יותר ויותר לניטור בזמן אמת של תכונות התא, כגון דבקות בתאים, התפשטות, הגירה וציטוטוקסיות. במחקר זה, היכולת של טכנולוגיה זו להעריך את הישרדות IAV מחוץ למארח מודגמת על ידי מדידת מדרון אי-השבתת וירוסים. טכניקות קפדניות כגון TCID50 ובדיקות פלאק מוחלפות על ידי הערכה אובייקטיבית בזמן אמת של הכדאיות של התא, ובכך לשקף השפעות ציטופתיות הנגרמות על ידי הנגיף. בדומה ליחידת יצירת הפלאק TCID50 או הפלאק (pfu), גם ה-CIT50 מתואמים באופן ליניארי עם ריבוי הזיהום (
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.25% Trypsin | ThermoFisher | 25200056 | |
| 75 ס"מ 2 בקבוק תרבית רקמה | Falcon | 430641U | |
| E-Plate 16 (6 צלחות) | ACEA Biosciences, Inc | 5469830001 | צלחות אלקטרוניות זמינות באריזות שונות |
| FCS | Life technologies (gibco) | 10270-106 | |
| MEM 1X | Life technologies (gibco)31095029 | ||
| PBS 1X | Life technologies (gibco) | 14040091 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | טכנולוגיות חיים (gibco) | 11548876 | |
| TPCK-Trypsin | Worthington | ||
| ניתוח תאים בזמן אמת S16 | ACEA Biosciences, Inc | 380601310 | מכשירי xCELLigence RTCA S16 זמינים בפורמטים שונים (16 בארות, 96 בארות, יחיד או רב-לוחות) |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה