קריאת עכבה (impedance) בזמן אמת ללא סימון חושפת CPE המושרה על ידי וירוס והגנה אנטי-ויראלית
כפי שמוצג ב-Figure 2A, תאי מאכסן HEK293A נזרעו בלוח 96 בארות עם מיקרו-אלקטרודות משולבות בצפיפות של 6,000 תאים לבארה13. לאחר דגירה של 24 שעות, הוסף אדנו-וירוס מסוג 5 ב-MOI של 1 בנוכחות או בהיעדר תרכובות אנטי-ויראליות. תגובות תאיות לזיהום ויראלי ולטיפול אנטי-ויראלי נוטרו באופן רציף באמצעות מדידות עכבה בזמן אמת ללא סימון. בהיעדר הווירוס, התאים התרבו באופן רציף לאורך תקופת הניטור של 80 שעות, והגיעו למצב של התמזגות (confluence) כפי שעולה מעלייה עקבית בעכבה ואחריה מישור (plateau). זיהום באדנו-וירוס אפשר בתחילה צמיחה תאית למשך כ-20 שעות, שלאחר מכן נצפה CPE בולט, שהוביל לירידה מהירה של אות העכבה לרמת הבסיס עד כ-65 שעות לאחר הזיהום. לטיפול ב-stavudine (50 µM) או ב-ribavirin (20 µM) הייתה השפעה מינימלית על ה-CPE המושרה על ידי הווירוס, כאשר עקומות העכבה דמו מאוד לאלו של תאים שזוהמו בווירוס בלבד. Ganciclovir (50 µM) הפגין פעילות אנטי-ויראלית מתונה, כפי שהוכח על ידי התאוששות חלקית של ה-Normalized Cell Index. לעומת זאת, cidofovir (50 µM) ו-brincidofovir (1 µM) החלישו באופן ניכר את ה-CPE, והפיקו פרופילי עכבה הדומים לאלו שנצפו בתאי ביקורת שליליים שאינם מזוהמים. ראוי לציין כי אף אחת מהתרכובות לא השפיעה באופן משמעותי על ה-Cell Index בהשוואה לביקורות שטופלו בנשא (vehicle) בריכוזים שנבדקו במחקרים מקדימים (נתונים לא מוצגים).
בבדיקת נטרול נוגדנים מבוססת עכבה (impedance), תאי Vero CCL-81 נזרעו בצפיפות של 18,000 תאים לבאר בתוך פלטה בעלת 96 בארות עם מיקרו-אלקטרודות משולבות, וגודלו למשך 24 h לפני ההדבקה. ביום הבדיקה, נוגדנים מונוקלונליים עברו דגירה מוקדמת עם rVSV–LASV בריכוז MOI של 0.01 למשך 1 h לפני הוספתם לתאים. נצפו פרופילי נטרול שונים בין הנוגדנים המונוקלונליים (mAbs) שנבדקו. לצורך ההמחשה, איור 2B מציג תוצאות מייצגות של נוגדנים שהפגינו פעילות נטרול חזקה, חלקית או חסרה. נוגדנים שאינם מנטרלים גרמו ל-CPE מלא, כאשר עקומות העכבה חפפו לאלו של בקרות הווירוס בלבד. נוגדנים בעלי פעילות נטרול בינונית הפחיתו באופן חלקי את הציטוטוקסיות המושרה על ידי הווירוס, מה שהוביל ל-CPE מופחת אך גילוי. לעומת זאת, נוגדנים מנטרלים באופן מלא עיכבו לחלוטין את ה-CPE, ושמרו על אותות עכבה הדומים לבקרות של תאים שאינם מדובקים. יחד, פרופילי עכבה אלה אפשרו בידול ברור בין נוגדנים מונוקלונליים שאינם מנטרלים, מנטרלים חלקית ומנטרלים באופן מלא.
כימות ואפיון של פעילות אנטי-ויראלית
לאחר שהוכשרו את יכולתו של מבחן ה-RTCA מבוסס העכבה (impedance) לזהות "פגיעות" (hits) מתוך ספרייה של תרופות ונוגדנים חד-סגמיים (mAbs), ביקרה המחקר בשלב הבא לאפיין את היעילות של התרכובות והנוגדנים המובילים. העלייה ההדרגתית בריכוזו של התרופה האנטי-ויראלית brincidofovir מ-15.6 nM ועד 1,000 nM גורמת לעלייה מדורגת באות העכבה; ככל שריכוז התרופה גבוה יותר, כך התנהגות התאים דומה יותר לזו של ביקורת הבלתי-מודבקת (איור 3Aבנוסף, טיפול ב-brincidofovir לבדו הוביל לעלייה שולית ב-NCI רק בריכוז הגבוה ביותר שנבדק (1100 nM). עם זאת, בריכוזים נמוכים מ-1100 nM, ה-NCI ירד באופן מתון, אם כי השפעה זו לא הייתה תלויה במינון. תוצאה זו מעידה כי ההתאוששות של מדד התאים (Cell Index) נבעה אך ורק מהפעילות האנטי-ויראלית של התרופה ולא מהגברה ישירה של התרבות או היצמדות התאים (איור 3Bשרטוט השטח תחת מדד התאים הנורמלי (AUC) כפונקציה של ריכוז ה-brincidofovir מניב את עקומת התגובה למינון, המספקת התאמה מצוינת (R2 של 0.99) ומעיד על IC50 של 265 nM (איור 3C). במבחן נטרול הנוגדנים, בסיום המבחן (כ-50 שעות לאחר הטיפול), תוכנת המערכת חישבה באופן אוטומטי את אחוזי הנטרול בכל ריכוז של mAb, ואת ה-IC50 הערכים נגזרו לאחר מכן. כפי שמוצג ב- איור 3Dבניגוד לנוגדן הבקרה השלילית rANDV-5, שלושת ה-mAbs האחרים, r37.2D, r25.1C ו-r12.1F, הדגימו יעילות אנטי-ויראלית גבוהה, עם IC₅₀ ערכים של 4,315 ng/mL, 83 ng/mL או 232 ng/mL, בהתאמה14,15.

איור 1: איור סכימטי של זרימת העבודה עבור בדיקת סריקה אנטי-ויראלית המבוססת על עכבה (impedance). יום 0, שלב 1: תאים רגישים (permissive cells) נזרעו לתוך מיקרו-פלטות, וצמיחת התאים נוטרה במעמד המכשיר בתוך אינקובטור בטמפרטורה של 37 °C עם 5% CO2 למשך כ-24 שעות. יום 1, שלב 2: הוכן הנגיף ב-MOI קבוע ודילולים סדרתיים של סוכנים אנטי-ויראליים. עבור בדיקות ניטרול נוגדנים, הנגיף עבר דגירה מוקדמת עם נוגדנים ב-37 °C למשך שעה אחת לפני הוספת התערובת לתאים. שלב 3: תערובות של נגיף וסוכנים אנטי-ויראליים נוספו לתאים. יום 1 ומכאן ואילך, שלב 4: ה-CPE המושרה על ידי הנגיף נוטר באופן רציף באמצעות מדידות מבוססות עכבה לאורך מספר ימים. שלב 5: הנתונים נותחו בזמן אמת או לאחר השלמת הבדיקה. אנא לחצו כאן להצגת גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2ניטור בזמן אמת של פעילות אנטי-ויראלית באמצעות מדידות מדד תאים (Cell Index) מבוסס עכבה. (Aסריקת תרופות אנטי-ויראליות שנבחנה באמצעות אנליזה של עכבה. כל התרכובות נבחנו ב- 50 µM, למעט ריבבירין (20 µM) וברינסידופוביר (1 µM) בנוכחות אדנו-וירוס מסוג 5 בריבוי זיהום (MOI) של 1. הנתונים מוצגים כממוצע ± סטיית תקן משלוש בארות חזור. האיור מותאם מ-Zhang et al.13. (B) בדיקת נטרול של נוגדנים מונוקלונליים מבוססת עכבה (Impedance). מוצגים פרופילי מדד תאים (Cell Index) מייצגים עבור נוגדנים מונוקלונליים המראים היעדר נטרול (CPE מלא, אדום), נטרול חלקי (CPE חלקי, כתום), או נטרול חזק (ללא CPE גלוי, שחור). אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: כימות של פעילות אנטי-ויראלית באמצעות עכבה (impedance). (A) שינויים דינמיים של מדד תאי מנורמל (Normalized Cell Index) בזמן אמת בעקבות טיפול בריכוזים עולים של brincidofovir בשילוב עם זיהום של adenovirus type 5 ב-MOI של 1. (B) שינויים דינמיים של מדד תאי מנורמל בזמן אמת בעקבות טיפול בריכוזים עולים של brincidofovir בלבד. (C) השטח תחת עקומות העכבה שורטט כפונקציה של brincidofovir כדי להפיק עקומת תגובה-מנה. (A) ו-(C) הותאמו מתוך Zhang et al.13. (D) עקומות ניטרול מייצגות של rVSV–LASV Lineage IV (Josiah) עבור הנוגדנים המונוקלונליים r37.2D, r25.1C, r12.1F, כאשר rANDV-5 נכלל כביקורת שלילית. הנוגדנים המונוקלונליים 37.2D, 25.1C, 12.1F ו-ANDV-5 הופקו באופן רקומביננטי על בסיס ספרות קיימת (ראו פרק תוצאות). הנתונים המוצגים הם עקומות מייצגות משני ניסויים בלתי תלויים ומדווחים כממוצע ± SD משלוש בארות חוזרות. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.