הפרוטוקול המתואר מתאר את ההליך לייצור קומפלקס חלבון תחום מחייב קולטן HiBiT ויישום שלו לזיהוי מהיר ורגיש של נוגדני SARS-CoV-2.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הפרוטוקול המתואר מתאר את ההליך לייצור קומפלקס חלבון תחום מחייב קולטן HiBiT ויישום שלו לזיהוי מהיר ורגיש של נוגדני SARS-CoV-2.
הופעתה של מגפת COVID-19 הגבירה את הצורך בשיטות זיהוי סרולוגיות טובות יותר כדי לקבוע את ההשפעה האפידמיולוגית של תסמונת נשימה חריפה חמורה קורונה 2 (SARS-CoV-2). המספר ההולך וגדל של זיהומי SARS-CoV-2 מעלה את הצורך בגילוי נוגדנים טוב יותר. שיטות זיהוי הנוגדנים הנוכחיות פוגעות ברגישות למהירות או רגישות אך גוזלות זמן רב. חלק גדול מהנוגדנים המנטרלים SARS-CoV-2 מכוונים לתחום איגוד הקולטן (RBD), אחד התאים האימונוגניים העיקריים של SARS-CoV-2. לאחרונה עיצבנו ופיתחנו RBD רגיש מאוד, מתויג ביו-זוהר (NanoLuc HiBiT-RBD) כדי לזהות נוגדנים SARS-CoV-2. הטקסט הבא מתאר את ההליך לייצור קומפלקס HiBiT-RBD ובחינת הפעלה מהירה כדי להעריך את נוכחותם של נוגדנים המיועדים ל-RBD באמצעות כלי זה. בשל עמידותו של מוצר חלבון HiBiT-RBD על פני מגוון רחב של טמפרטורות ואת ההליך הניסיוני הקצר יותר שניתן להשלים בתוך 1 שעות, הפרוטוקול יכול להיחשב כחלופה יעילה יותר לזיהוי נוגדנים SARS-CoV-2 בדגימות סרום המטופל.
הופעתו האחרונה של נגיף הקורונה החדש, SARS-CoV21, גרמה ליותר מ-2,800,000 מקרי מוות ו-128 מיליון זיהומים נכון ל-30 במרץ 20212. בשל היעדר הליך טיפול אמין ומבוסס היטב לטיפולים קליניים SARS-CoV-2, נעשו מאמצים רבים להגביל העברה ויראלית נוספת וחשוב מכך, לפתח טיפול יעיל וחזק או חיסון3. עד כה, ישנם יותר מ -50 מועמדים לחיסון COVID-19 בניסויים שדווחו על ידי ארגון הבריאות העולמי4. איתור נוגדנים נגד SARS-CoV-2 הוא בעל חשיבות עליונה לקבוע את היציבות ארוכת הטווח של תגובה הומוריסטית בעת מתן החיסון, כמו גם בחולים שהחלימו מ- COVID-195. מספר מחקרים הראו כי קיימת אפשרות כי חולי SARS-CoV-2 התאושש לאבד את רוב נוגדנים מחייב RBD לאחר שנה אחת5,6,7,8,9. דרושה חקירה נוספת כדי להבין טוב יותר את החסינות המתמשכת, ופלטפורמות רגישות יותר לזיהוי נוגדנים יכולות לסייע בהמשך עבודה כזו. דיווחים על חסינות מתמשכת של זיהומים מתונים SARS-CoV-2, המציעים תגובות נוגדנים לטווח ארוך, הוא גם תחום מחקר מעניין וכדאי. שיטת זיהוי מהירה ומדויקת חיונית לניטור נוגדנים בסרה של אנשים כדי לספק מידע נוסף על חסינות באוכלוסייה.
כמו נגיפי קורונה אחרים, SARS-CoV-2 משתמש בגליקופרוטאין ספייק בולט כדי להיקשר לאנגי-טנסין-ממיר אנזים-2 (ACE2) כדי ליזום מפל של אירועים שמובילים להיתוך של קרום הנגיפי והתא6,7. מספר מחקרים הוכיחו לאחרונה כי ל-RBD של חלבון ספייק יש תפקיד מכריע בהצתת תגובת נוגדנים עוצמתית וספציפית נגד SARS-CoV28,9,10,11. בפרט, קורלציות שנצפו על ידי Premkumar ואח ' בין titer של נוגדן מחייב RBD ועוצמה נטרול SARS-CoV-2 של פלזמה של חולים עולים בקנה אחד עם RBD להיות תא אימונוגני של מבנה הנגיף9. עם זאת, בדיקות אבחון רבות הזמינות לזיהוי נוגדנים SARS-CoV-2 הן זמן ועלויות אינטנסיביות, דורשות הליך ממושך של דגירה ושטיפה (בדיקת חיסונים הקשורה לאנזים [ELISA]), או חוסר רגישות ודיוק (אימונואוסי זרימה לרוחב [LFIA])12. לכן, שיטה סרולוגית משלימה כמותית ומהירה של זיהוי נוגדנים שמקורו ב- COVID-19 עם רגישות גבוהה, תגובה מהירה ועלות נמוכה יחסית תשרת את הצורך בבדיקה סרולוגית אמינה למעקב אפידמיולוגי SARS-CoV-2.
באופן קולקטיבי, המגבלות של הבדיקות הסרולוגיות הנוכחיות הובילו לחקירת מערכת הדיווח הביו-זוהרת כסוכן אבחון פוטנציאלי בסרוסוריים עתידיים. ביולומינציה היא תגובת אנזים/מצע טבעית, עם פליטת אור. Nanoluc לוציפראז הוא הקטן ביותר (19 kDa), עדיין המערכת הבהירה ביותר בהשוואה רנילה ולוציפראז גחלילית (36 kDa ו 61 kDa, בהתאמה)13,14. יתר על כן, Nanoluc יש את יחס האות לרעש הגבוה ביותר ויציבות בין המערכות שהוזכרו קודם לכן. עוצמת האות הגבוהה של Nanoluc תומכת בזיהוי כמויות נמוכות מאוד של היתוך כתבים15. Nanoluc Binary Technology (NanoBiT) היא גרסה מפוצלת של מערכת Nanoluc, המורכבת משני מקטעים: BiT קטן (11 חומצות אמינו; SmBiT) ו- BiT גדול (LgBiT) עם אינטראקציות זיקה נמוכה יחסית (KD = 190 מיקרומטר ) כדי ליצור קומפלקס זוהר16. NanoBiT נמצא בשימוש נרחב במחקרים שונים הכוללים זיהוי של אינטראקציות חלבון חלבון15,17,18,19 ומסלולי איתות תאיים11,20,21.
לאחרונה, פפטיד קטן נוסף עם זיקה גבוהה יותר באופן מובהק LgBiT (KD = 0.7 nM) הוצג, כלומר מערכת HiBiT Nano-Glo, במקום SmBiT. הזיקה הגבוהה והאות החזק של ננו-גלו "להוסיף-לערבב-לקרוא" אסאי עושה HiBiT מתאים, כמותי, תג פפטיד זוהר. בגישה זו, תג HiBiT מצורף לחלבון היעד על ידי פיתוח מבנה המטיל הפרעה מבנית מינימלית. היתוך חלבון HiBiT ייקשר באופן פעיל למקבילו LgBiT, ויפיק אנזים לוציפראז פעיל מאוד כדי ליצור ביו-לומינציה הניתנת לזיהוי בנוכחות ריאגנטים לזיהוי (איור 1). באופן דומה, פיתחנו מערכת מבוססת HiBiT Nano-Glo כדי למדוד בקלות את טיטר הנוגדנים המנטרל בסרה של אנשים שהתאוששו SARS-CoV-2 ולאחרונה פיתחנו RBD SARS-CoV-2 מתויג HiBiT. מאמר זה מתאר את הפרוטוקול לייצור bioreporter HiBiT-RBD באמצעות נהלי מעבדה סטנדרטיים וציוד, ומראה כיצד ניתן להשתמש ב- bioreporter זה בבוחן מהיר ויעיל לזיהוי נוגדנים המיועדים ל- SARS-CoV-2 RBD.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: הפרוטוקול המתואר להלן דבק בכל הנחיות האתיקה על פי קוד הפרוטוקול 20200371-01H.
1. ייצור והערכה של הדו"ח הביולוגי HiBiT-RBD
2. זיהוי נוגדן נגד RBD עם מדיקה מהירה ורגישה
3. זיהוי תפוקה גבוהה של נוגדנים ספציפיים SARS-CoV-2 מדגימות סרום המטופל
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
האותות הן מהתאים המכילים HiBit-RBD והן מ-supernatant של התאים שהודבקו נרשמו (איור 2) כדי להעריך את מקור החלבון המתאים. HiBiT-RBD ו- LgBit שימשו בנפרד כפקדים, והנתונים הראו רקע נמוך בהשוואה לאות חזק כאשר שני החלקים שולבו. לפיכך, אינטראקציה HiBiT-RBD עם LgBiT הכרחית כדי ליצור אנזים פעיל לעיכול מצע ופעילות ביו-לומינציה (איור 1).
תוספת של חלבון G תסייע למשפכי נוגדנים (איור 3). ההבחנה שימשה כדי להשוות את האות ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המספר ההולך וגדל של אנשים שנדבקו ב- SARS-CoV-2 והמאמץ המתמשך לחיסון גלובלי מחייבים בדיקות סרולוגיות רגישות ומהירות שניתן להשתמש בהן בסרוסוריבים בקנה מידה גדול. מחקר שנערך לאחרונה מראה כי bioreporters מבוסס ננו-לוציפראז מפוצלים ניתן להשתמש כדי לפתח מותנים כאלה. לאחרונה פיתחנו את הביו-דו"ח HiBiT-RBD כדי לעצב בדיקה שניתן להשתמש בה כדי לזהות נוגדנים ספציפיים לסארס-CoV-2 בסרום המטופל בצורה מהירה ואמינה (איור 4C).
יש כמה צעדים קריטיים בהצהרה הזאת. מכיוון שהיעילות של המע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגוד אינטרסים.
אנו מעריכים ומודים לסיוע הטכני של שיאוהונג הוא, ריקרדו מריוס, ג'וליה פטריק, בראדלי אוסטין וכריסטיאנו טאנזה דה סוזה. אנו מודים גם למינה גהרמני על עיצוב גרפי. ברצוננו גם להודות לכל האנשים שהשתתפו ותרמו את דגימות הדם שלהם למחקר זה. DWC נתמך בחלקו על ידי הפקולטה uOttawa והמחלקה לרפואה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 5x מאגר ליזה פסיבי | Promega | E194A | 30 מ"ל |
| מכונת כביסה מגנטית כף יד | Bio-Rad | 171020100 | |
| DMEM | Sigma | D6429-500ml | |
| מערכת בדיקת לוציפראז כפול גלו | Promega | E2940 | ערכת 100 מ"ל |
| סרום בקר עוברי (FBS) | Sigma | F1051 | |
| HiBiT-RBD פלסמיד | gacggatcgggagatctcccgatcccctatggt gcactctcagtacaatctggccgcata gttaagccagtatctgctgcttgtgtgttggtgg aggtcgctgagtagta agctacaaggcaaaagtta agctacaaggcaaggcaagcttgacccaa ttgcatgaagaatctgcttagggtggttttg cgctgctctcgtgttg cgctgctcgtcgtaccgtcggtcgaccgcgtaccgc gttgacatcgattattgactagttatagt aatcaattacgggttcccat atatggttccgcccgtaccctctc atagtaacgccaatagggactttccattgacgtc aatgggtgtagtatttacggtaaactgcccact tggcagtacatcaagtatcatatgccaagta cgcccctattgacgtcaatgacctaaatgg cccgcctggcattatgcccagtacatgaccttat gggaccttatccttaccttat gggttccttaccttat tagtcgctaccttat tagtcgctaccttat tagtcatcgctatcgtcgtt.c.c.t.g.t.c.t.t.g.t.c.t.t.c.t.c.t.g.t.g.t.c.t.c.t.g.t.c.t.c.t.g ctaactagagaacccactgcttatcg aaattaatacgactcactatagggagacccaa gctggctagcgtttaaacttaagcttggtaccga gctcggatccgccacc ATGGAGACAGA CACACTCCTCCTCTCTCTCTCTCTCTCTCGTCCAC TGGTCTCTCGGTTCCAC TGGTGACtctctctagcggct agcggcggcATGGTCGGCGTC GCGGCTCGTCAAGAAGATTAGC tctagcggcggcGACTACAAGGACC acgacggtgactacaaggacca cgacatcgactacagaccca gcagcggaccca gcagcggagcaggca gcagcggaggga ggctctagcggaccagga ggctctagcggcaccacaacacaaatctggtg cccatcggcggaggtgt cccatcggcggag ttgccagcgtgtatgcctggaaccggaagaga atctcaattgcgtggccgactatagcgtgctagt gctatggcgtcccccacaaagctgaacgac ctgcttcaccaacgtcggccgacccttgt gatcaggggcgatgagggtgcgccagatcgc acctggcgc acctggacagcaggcaagatcgccgactac aactataagctgccagaccct gcgtgatcgccgaccggct gcgtgccoggatagcaacgatt ccaaagtgggccaactacattctctac cggtctagcaagcaagcaccctctt tgagcggctct tgagcggatcagcagagctaccag gcaggccaccaccttgcaacgggagg gcttcattcccctgcagggc gcttttcccct ttccagcctacaaatggcgtgggctatcagcca tacagggtgctgtccttggctg cacgcaccgtcgtcctctggacacatc gagggccacatgctgctggagatgggccatc atcaccatcatcaccactgatagcgtctagagggcccccttaaac ccgctgatcagcctctcgactgtgccttctagtt gccagccatcttgtgtgccccg ccttccttgccccc ccttccccc tgtccttttacctaaaatgaggaattgcatcat cgcattgtgtaggtgtctctgg ggtgga ggattgggaagacaatagcatagcatagcggg ggtgggctatggcttggaa agaaccagctggggctctagggggtatccccca cgcccctgtagcggcgcattaagcgcggcgcg ggtgtggtcgcctactacgcgcgtgcctac acttgccagcccccctagcgccccctctcg cttttccgttcgttctta gggttccgatttagtcccgattagtcttacctcgacc ccaaaacttgattagggtggtgtctcgta gtggcccctgatagactttttcgccc ctttggtagcgttctcttaatgg gactctttctcttaatgg gactcgttcttaatgttt.cgtcttt.aaatgagctgaccacc ctatctcggtttcttttataaaggatttttt gccgatt.aaaatgagctg atttaacaaaaaatttaacgcgaattaattctgt ggaatgtcagttagggtgggaaagtccc caggccccaccagcaggcagaagtatgcaaagagccatcaaggtggt aaagtccccaggtcaccaggtggt aaagtccaagccaccagt atgcaaagcatgcatctcagtcagcaac catagtccccccccc ccatgctccc ccatggctcttatgcagaggc cgaggccccctctgcctctgcttttccaga gtagtgagggcttttg gtagtgagggcttttg caaaagctccccggcttttg caaaagctcccgggggtttttctc ggatctcagaggatcgttt cgcatgattgaacaagatggattgcacccagg ttctccggccgcttggctattcggc tatgactgggcacaagacaatcggctgctctct gatgccgccgtgttccggctctcagcggg cgccggttcaagaccgacctgtccgg tgccctgaatgaactgcaggccg cggctatcgtcggcgtcgtcgctcgtcgtgcgtcgtct tgcgcgctgctct agcgagcacgtactcggatggaagagccggtct tgtcgatcaggatctggacgaagagcat caggggctcgcgccagccgaactgttcgcca ggctcaaggcgcgcatgcccgcccgcgacccgatgcctgcttg ccgaatcatggtggaaaatggccgctttt ctggattcatcgactgtgggggtgt ggcgggggt ggcgggg accgctatcaggacatagcgttggct acccgtgatgatgctgaagagcttggcggcg aatgggctgacccttcctcgtgctttacgg tatcgccgctcccgattcgcagcgccc ttctatcgccttcttgaccgagttctg ggactgggtcgaaatgaccgaccaag cgaccccaacctccatcacgatttcgat tccaccgccgccttctatgaaaggttgggctt cggaatcgtttttccgggacgccggctggatga tcctccagcgcggggatctcatgctggagt tcttcgccaccaccaacttgttttttttgcagctta taatggttacaaataaagcaatagcacaa atttcaaataaagcatttcacactgcatt ctagttggtgtttccaaactcatcaatgatat cttatgtctctacccgtctagctct agagcttggcgtcgtcatagctttc ctgtgtcttc ctgtgtgaattttatccggcaattcaacac aacatacgagccggaagcaagtaagtaaagtaaagagtggtggtgagctaactcacatcat taattgcgttgcgcctcactcagtc gggaaacctgtcgtgccagctgcattaatgaa tcggccaacgcgcggggagggcggtgtgcg tattgggcgctcttcccctcgctcactcactc gctgcctcggtcgttcgcggcgagcggt atcagctcactcaaagcggtaatacggttc cacagagatcaggataacgcaggaaagaa catgtgagcaaaggccagcaaaggccagcagccag gaaccgtaagccgcccgttgctcttttt tccataggctcctgcgagcatcac aaaaatcgcctcaagtcagaggtggcgaa acccgacaggctataagataccgtgtt tccccctggaagctccctcgtcgtgt ccgaccccttccgctcccttc tttctcccttcgggaagcgtggcgctctcatcat agctcacctgtagatctcagttcggtggtag gtcgttcgctccaagctgggctgtgcacgaa ccccccgttcgccccgaccgctgcccttacc ggtaactatcgtcgtcttgagtccaacccggtaag acacgacttatcgccaccaccccactg gtaacaggattagcagagcgagggtgc ggtgtacagagttcttgaagtgggcctaact acggtacactagaagaagagatattttttatc tgcgctctgctgaagccagttaccttcggaa aagagttggtagctctcttccggcaaa ccaccgctggtagcggttttgca agcagcagattacgcgcagaaaggat ctcaagaagatccttttctacggtt ctgacctcagtggaacgaaaactcacgttaa gggattttggtcatgagattatcaaaaaggatct tcacctagatccttttaaaaaatgaagtt ttaaatcaatcaattaagtatatgatgagtaaactt ggtctgacagttaccaatgcttaatcagtgaggaggg cacctatctcagctcgtcgtcca tagttgcctgactcccccgtcgtgtagataactac gatacgggggcttacctggccccagtg ctgcaatgataccgcgagacccaccaccagc ccgcaagccagcaccag ccggaagccaccagccgcagtgcgtgctg caactttatccgcccttccηctctt gccgggaagctagagtaagtagttcgccagtt aatagtttgcgcaacgttgttgccattcctacag gcatcgtggtgtcgtccgtcgtgttgg cttcatcagctccccaccacgatcaaggc gagttacatccccccattgtgcaaaaaag cggttagctccttcggtcccgatcgtcgtca gaagtaagttggccgcagtgttatcactcatggt tatggcagcacactgccatgcttcgtcatg ccatccgtaagatcttctctggtggtgagta ctcaaccaagtcattctctgagatgatggtgcg gcgaccgagtcggtcg gcgaccgcgcgtcggcgcgtcggcgcg.aaagttccatcatcg.aaacgttctctcgggc gaaaactctcaaggatcttaccgctgttgagat ccagttcgataacccactcgtgcacccaact gatcttcagcttttcaccagcgtttc tgggtgagcaaacaggaaagcaaaatgc cgcaaaggaataagcgacacgga aatgttgaagggcgacaccga aatgttgaatactcatcttcctttttcaat attattgaagcatttatcaggttgtc tcatgagggatacatattt agaaaatacaaataggttccgcgca catttccccgaagtgccacctggtc | ||
| LgBiT | Promega | N3030 | |
| פניצילין סטרפטומיצין | תרמו פישר סיינטיפיק | ||
| פירס חלבון G חרוזים מגנטיים | תרמו פישר מדעי | 88848 | |
| PolyJet במבחנה DNA טרנספקציה ריאגנט | Signagen | SL100688.5 | |
| SARS-CoV-2 (2019-nCoV) נוגדן מנטרל ספייק, עכבר Mab | SinoBiological | 40592-MM57 | |
| Synergy Mx Microplate Reader | BioTek | 96 בארות קורא צלחות לומינומטר | |
| Trypsin-EDTA | Thermo Fisher Scientific | 2520056 | 0.25% |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.