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
it_IT
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Xiaoyan Chang*1, Keru Zhou*1, Yanguang Liu1,2, Lian Duan3, Lichun Zhang2, Guoliang Zhang3, Haikun Wang4, Guiqin Wang1
1Nanjing Advanced Academy of Life and Health, 2Institute of Animal Bio-technology,Jilin Academy of Agricultural Sciences, 3National Clinical Research Center for Infectious Diseases, Shenzhen Third People’s Hospital,Southern University of Science and Technology, 4CAS Key Laboratory of Molecular Virology and Immunology, Institut Pasteur of Shanghai, Chinese Academy of Sciences,University of Chinese Academy of Sciences
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Qui descriviamo un protocollo per il confezionamento di pseudovirus e la misurazione dell'attività neutralizzante degli anticorpi.
Dal 1996, i virus H5 dell'influenza aviaria ad alta patogenicità (HPAI) del lignaggio A/goose/Guangdong/1/96 hanno causato epidemie influenzali nel pollame e negli uccelli selvatici. Occasionalmente, anche gli esseri umani ne sono vittime, il che si traduce in un'alta mortalità. Tuttavia, la ricerca sui virus HPAI è spesso ostacolata, considerando che deve essere gestita all'interno di laboratori di livello 3 di biosicurezza. Per affrontare questo problema, gli pseudovirus sono adottati come alternativa ai virus wild-type in alcuni esperimenti di studi H5 HPAI. Gli pseudovirus si dimostrano gli strumenti ideali per studiare gli anticorpi neutralizzanti contro i virus H5 HPAI. Questo protocollo descrive le procedure e le fasi critiche dei preparativi di pseudovirus H5 HPAI e dei saggi di neutralizzazione degli pseudovirus. Inoltre, discute la risoluzione dei problemi, la limitazione e le modifiche di questi test.
Dal 1996, i virus H5 dell'influenza aviaria ad alta patogenicità (HPAI) del lignaggio A/goose/Guangdong/1/96 hanno causato continue epidemie di influenza nel pollame e negli uccelli selvatici, causando enormi perdite socio-economiche nell'industria avicola globale. A volte, anche gli esseri umani vengono infettati da esso, di fronte ad un alto tasso di mortalità 1,2. Tuttavia, la ricerca sul virus HPAI è spesso ostacolata, dato che non può essere gestita al di fuori dei laboratori di livello 3 di biosicurezza. Per affrontare questo problema, gli pseudovirus sono adottati come alternativa ai virus wild-type in alcuni esperimenti di studi H5 HPAI. Gli pseudovirus sono abbastanza sicuri da essere praticati nei laboratori di livello 2 di biosicurezza.
Gli pseudovirus H5 HPAI appartengono a virus chimerici costituiti da nuclei di virus surrogati, involucri lipidici con glicoproteine superficiali da virus influenzali e geni reporter. I nuclei di pseudovirus sono solitamente derivati dal virus dell'immunodeficienza umana lentivirale (HIV), dai retrovirus come il virus della leucemia murina (MLV) e dal virus della stomatite vescicolare (VSV)3. In particolare, il sistema di confezionamento dell'HIV-1 è ampiamente utilizzato per produrre pseudovirus influenzale, dove i geni primari forniti sono gag e pol. Il gene del bavaglio dell'HIV esprime le proteine di base. Il gene pol esprime l'integrasi e la trascrittasi inversa, entrambe necessarie per l'espressione del gene reporter nelle cellule trasdotte. Imitando il genoma del virus surrogato, il gene reporter è abbracciato nel nucleo dello pseudovirus in forma di RNA. Il gene reporter esprimerà la proteina nelle cellule ospiti. I livelli di espressione genica dei geni reporter possono essere utilizzati per misurare l'efficienza dell'infezione da pseudovirus 3,4. Il reporter principale è la lucciola luciferasi per misurare le unità di luminescenza relativa (RLU) o l'attività relativa della luciferasi (RLA) nelle cellule trasdotte. Vengono utilizzati anche altri reporter come lacZ, Gaussia e Renilla luciferasi, solo in misura minore5.
Gli pseudovirus sono strumenti ideali per studiare gli anticorpi neutralizzanti contro i virus HAPI H5. Per misurare la potenza degli anticorpi neutralizzanti, vengono utilizzati i saggi di neutralizzazione dello pseudovirus (PN)6. L'emoagglutinina (HA) e la neuraminidasi (NA) sono glicoproteine sulla superficie del virus dell'influenza A 7,8. L'HA è composto da un dominio globulare per il legame del recettore e un dominio dello stelo per la fusione della membrana. La proteina NA ha l'attività sialidasi per facilitare il rilascio del virus 7,8. Un test PN può misurare gli anticorpi neutralizzanti diretti alle proteine HA. Gli anticorpi neutralizzanti diretti alla testa e alla regione dello stelo dell'HA possono anche essere rilevati mediante test di attaccamento virale e di ingresso. Rispetto ai virus wild-type, gli esperimenti di neutralizzazione degli pseudovirus hanno valori di rilevamento più sensibili, possono essere gestiti in modo sicuro in un laboratorio di biosicurezza di livello 2 e sono generalmente più facili da utilizzare nella pratica.
Questo protocollo presenta in dettaglio le procedure e le fasi critiche dei preparati di pseudovirus H5 HPAI e dei saggi PN. Inoltre, discute la risoluzione dei problemi, la limitazione e le modifiche di questi test. In questo studio, il ceppo A/Thailand/1(KAN)-1/2004(TH) dei virus HPAI H5N1 è stato utilizzato come esempio. Per ottenere i sieri immunitari utilizzati nei saggi, questo protocollo ha selezionato la proteina HA proveniente dal ceppo TH come immunogeno per immunizzare i topi.
Tutte le operazioni sperimentali correlate allo pseudovirus sono state eseguite in condizioni ABSL2 presso l'Institut Pasteur dell'Accademia cinese delle scienze di Shanghai (IPS, CAS). Gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti sulla base dei protocolli sugli animali approvati dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali di IPS, CAS.
1. Confezionamento di pseudovirus con trasfezione calcio-fosfato
2. Rilevazione dell'espressione delle proteine p24 di HA, NA e HIV-1 dello pseudovirus influenzale
3. Titolazione degli pseudovirus
4. Preparazione dei sieri immunitari
NOTA: Il siero immunitario sarà utilizzato per esperimenti correlati alle cellule e l'operazione sperimentale deve essere eseguita in condizioni asettiche.
5. Saggio di neutralizzazione degli pseudovirus (PN)
6. Saggio di attaccamento di pseudovirus
7. Valutazione dell'ingresso virale
Espressione delle proteine p24 di HA, NA e HIV-1 dello pseudovirus influenzale
Per identificare l'efficienza del confezionamento virale, le scorte di pseudovirus influenzali sono state rilevate per la prima volta mediante saggio HA (Figura 2A). Le unità HA per millilitro di pseudovirus influenzali sono 643 (Tabella 3). Il saggio western-blot e i saggi ELISA sandwich sono stati utilizzati per testare l'espressione delle proteine p24 di HA, NA e HIV-1. Quindi sono stati calcolati i rapporti dell'unità HA e la quantità di gag p24 per gli pseudovirus. I risultati del test western-blot hanno mostrato che c'erano 4 tipi di proteine: proteine HA0, HA1, HA2 e NA (Figura supplementare 2). Ciò indica che le proteine avvolgenti degli pseudovirus influenzali sono simili a quelle dei virus wild-type. I rapporti di HA e Gag p24 erano all'interno di un intervallo normale come riportato (Tabella 3) 9.
| Ceppi di pseudovirus | HAU/mL | 1,00E + 05 pg/mL | Rapporto HAU/1,00E+05 pg* |
| P A/Thailandia/(KAN-1)/2004 | 642,52 ± 30,26 | 4,20 ± 0,17 | 152.98 |
| *I rapporti delle unità HA e la quantità di HIV-1 Gag p24 negli pseudovirus sono stati calcolati come segue: unità HA/quantità di Gag p24. |
Tabella 3: Quantificazione dello pseudovirus H5.
Titolazione pseudovirus
Per misurare la concentrazione di particelle virali funzionali, è stata rilevata l'attività relativa della luciferasi (RLA) dello pseudovirus. Le letture RLA dipendono da molte variabili. Per identificare l'effetto della quantità di cellule trasdotte sulle letture RLA, abbiamo seminato le cellule di 1250, 2500, 5000, 10000, 20000 e 40000 per pozzetto di piastra a 96 pozzetti (Figura 2). I risultati hanno mostrato che le letture RLA dello pseudovirus sono le più alte e l'errore standard della media è il più basso quando 5000 cellule sono seminate in un pozzo di piastra a 96 pozzetti (Figura 4A). Per identificare l'effetto del tempo di incubazione, le letture RLA vengono rilevate a 48 ore, 60 ore e 72 ore dopo l'infezione da virus. I risultati hanno mostrato che quando incubati per 60 ore, le letture RLA dello pseudovirus sono più alte nei valori e migliori nella ripetibilità con un basso errore standard della media (Figura 4B). I risultati indicano che è adatto a seminare 5000 cellule in un pozzetto di una piastra da 96 pozzetti e rilevare le letture RLA 60 ore dopo l'infezione da virus.
Saggi PN
I titoli di neutralizzazione dei sieri immunitari del gruppo di controllo e del gruppo DDV sono stati misurati mediante saggi PN (Figura 5). Come mostrato nella Figura 5A, i sieri immunitari del gruppo DDV hanno mostrato titoli di neutralizzazione elevati contro il ceppo pseudovirus A/Thailand/1(KAN)-1/04. Al contrario, i sieri del gruppo di controllo non hanno mostrato alcuna attività di neutralizzazione (Figura 5B). Rispetto ai test sierologici tradizionali (saggi HI e MN), i test PN sono più sensibili (i dati non sono mostrati).
Saggio di neutralizzazione dell'allegato
Alcuni anticorpi di neutralizzazione possono ostacolare l'attaccamento dei virus ai recettori dell'acido sialico. Questi anticorpi sono diretti alla testa HA e sono predominanti dopo l'immunizzazione con vaccino commerciale o infezione del virus dell'influenza. Per identificare l'attività neutralizzante di questi anticorpi, vengono eseguiti saggi di neutralizzazione dell'attaccamento (Figura 3). Rispetto ai sieri di controllo, l'attività neutralizzante dei sieri immunitari è potente, il che indica che ci sono molti anticorpi diretti alla testa HA nei sieri immunitari (Figura 6A).
Valutazione dell'ingresso virale
Questo test viene utilizzato per identificare gli anticorpi che ostacolano la fusione dell'involucro virale e delle membrane endosomiali durante l'infezione da virus influenzale. Questi anticorpi sono diretti al dominio del gambo HA e sono comunemente meno potenti. Per misurare i titoli di neutralizzazione di questi anticorpi, vengono eseguiti saggi post-attacco (Figura 3). Ci sono differenze significative tra i sieri immunitari e i sieri di controllo, il che indica che ci sono anticorpi diretti alla regione dello stelo HA nei sieri immunitari (Figura 6B).

Figura 1: Diagramma di flusso della trasfezione mediata dal calcio. Questo diagramma di flusso è usato per descrivere le principali procedure di trasfezione mediata dal calcio. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Quantificazione e titolazione dello pseudovirus. (A) Diagramma di flusso del saggio HA sugli pseudovirus che descrive le fasi principali del saggio HA sugli pseudovirus. (B) Diagramma di flusso del saggio sullo pseudovirus P24 che descrive le fasi principali del test sullo pseudovirus P24. (C) Diagramma di flusso del saggio di titolazione degli pseudovirus che descrive le fasi principali del saggio di titolazione degli pseudovirus. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Saggi di neutralizzazione basati su pseudovirus. (A) Diagramma di flusso del saggio PN che descrive le fasi principali del test PN. (B) Diagramma di flusso del saggio di attaccamento di pseudovirus che descrive le fasi principali del test di attaccamento. (C) Diagramma di flusso della valutazione del saggio di ingresso virale che descrive le fasi principali del test di ingresso virale. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Titolazione di pseudovirus. (A) Diverse quantità di celle per pozzetto in una piastra a 96 pozzetti influenzano le letture RLA. 1250, 2500, 5000, 10000, 20000 e 40000 cellule sono state seminate in una piastra da 96 pozzetti. (B) Il diverso tempo di raccolta influenza le letture della RLA. Le letture RLA vengono rilevate a 48 ore, 60 ore e 72 ore dopo l'infezione da virus. I dati raccolti da tre esperimenti indipendenti sono presentati come media ± SEM; le barre di errore rappresentano l'errore standard della media (SEM). È stato eseguito un test ANOVA unidirezionale con Tukey. P < 0,0001; ns, non significativo. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 5: Risposte anticorpali neutralizzanti H5 rilevate con pseudovirus. (A) Titolazione delle risposte anticorpali neutralizzanti dei sieri immunitari dal gruppo DDV. (B) Titolazione delle risposte anticorpali neutralizzanti dei sieri immunitari dal gruppo di controllo. L'IC50 è definito come le diluizioni reciproche dell'anticorpo neutralizzante che può inibire il 50% dello pseudovirus. I dati raccolti da tre esperimenti indipendenti sono presentati come media ± SEM; le barre di errore rappresentano l'errore standard della media (SEM). Lo pseudovirus VSVG è stato usato come controllo negativo. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 6: Rilevazione della potenza degli anticorpi di neutralizzazione mediante test di legame e di ingresso virale. (A) I sieri immunitari del gruppo DDV, non quelli del gruppo di controllo, inibiscono l'attaccamento virale alle cellule. (B) I sieri immunitari del gruppo DDV, non quelli del gruppo di controllo, inibiscono parzialmente l'infezione virale post-attaccamento. I dati raccolti da tre esperimenti indipendenti sono presentati come media ± SEM; le barre di errore rappresentano l'errore standard della media (SEM). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
| Composizione completa del mezzo DMEM | Concentrazione |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | 1x |
| Siero bovino fetale | 10% |
| Penicillina (1 U / ml) / streptomicina | 1 μg/ mL |
Tabella 1: Composizione completa del mezzo DMEM.
| Materiali | Concentrazione | Volume |
| 2x HEPES (pH 7,1) | -- | 675,0 μL |
| CaCl 2 (2,5 M) | -- | 67,5 μL |
| ddH2O | -- | 529,2 μL |
| pCMV Δ 8,9 | 1000 ng/μL | 18,9 μL |
| pCMV/R-HA | 100 ng/μL | 27,0 μL |
| pCMV/R-NA | 50 ng/μL | 13,5 μL |
| pHR-Luc | 1000 ng/μL | 18,9 μL |
Tabella 2: Sistema di confezionamento di pseudovirus.
Figura supplementare 1: Diagramma di flusso dell'immunizzazione del topo. Questo diagramma di flusso descrive le principali procedure di immunizzazione del topo. I sieri immunitari sono stati utilizzati come campioni. Clicca qui per scaricare questo file.
Figura supplementare 2: Espressione delle proteine p24 di HA, NA e HIV-1 dello pseudovirus influenzale. Western-blot di proteine pseudovirali. Clicca qui per scaricare questo file.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Qui descriviamo un protocollo per il confezionamento di pseudovirus e la misurazione dell'attività neutralizzante degli anticorpi.
Questo lavoro è stato sostenuto dalle borse di ricerca dell'Innovation Capacity Building Project della provincia di Jiangsu (BM2020019), Shenzhen Scientific and Technological Project (No. JSGG20200225150702770), Programma di ricerca prioritaria strategica dell'Accademia cinese delle scienze (XDB29030103), Progetto scientifico e tecnologico del Guangdong (n. 2020B1111340076) e Programma di ricerca aperta del laboratorio della baia di Shenzhen (n. SZBL202002271003).
| 1% Chiken Erythrocyte | Bio-channel | BC-RBC-C001 | Reagente |
| Piastre per colture cellulari a 96 pozzetti (fondo piatto) | Thermo fisher scientific | 167008 | materiale di consumo |
| Piastre per colture cellulari a 96 pozzetti (fondo tondo) | Thermo fisher scientific | 163320 | materiale di consumo |
| Allegra X-15R | Beckman coltro | -- | Attrezzatura/Centrifuga |
| Siringhe da insulina BD | BD 324910 | materiale di consumo | |
| Cloruro di calcio anidro | AMRESCO | 1B1110-500G | Reagente |
| clorochina difosfato | Selleck | S4157 | Reagente |
| Dulbecco' s Medium Eagle modificato (DMEM) | Gibco | 12100-046 | Reagente |
| Fetale Siero bovino | Gibco | 16000-044 | Reagente |
| HEK293FT | Gibco | R700-07 | Linea cellulare |
| HEPES FREE ACID | AMRESCO | 0511-250G | Reagente |
| HIV-1 p24 Antigene ELISA | ZeptoMetrix | 801111 | Kit di reagenti |
| Luciferase Assay System Freezer Confezione | Promega | E4530 | Kit di reagenti |
| MDCK.1 | ATCC | CRL-2935 | Linea cellulare |
| Provette per microcentrifuga 1,5 mL | Thermo fisher scientific | 509-GRD-Q | materiale di consumo |
| Nunc Provette per centrifuga coniche 15 mL | Thermo fisher scientific | 339650 | materiale di consumo |
| Nunc Provette per centrifuga coniche 50 mL | Thermo fisher scientific | 339652 | materiale di consumo |
| Nunc EasYFlask 75 cm2Thermo | fisher scientific | 156499 | materiale di consumo |
| Penicillina-Streptomicina | Gibco | 15140-122 | Reagente |
| Puntali per pipette (10 μ L) | Thermo fisher scientific | TF102-10-Q | materiale di consumo |
| Puntali per pipette (100 μ L) | Thermo fisher scientific | TF113-100-Q | materiale di consumo |
| Puntali per pipette (1000 μ L) | Thermo fisher scientific | TF112-1000-Q | materiale di consumo |
| Pipette sierologiche (5 mL) | Thermo fisher scientific | 170355N | materiale di consumo |
| Pipette sierologiche (10 mL) | Thermo fisher scientific | 170356N | materiale di consumo |
| Tripsina/EDTA | Gibco | 25200-072 | Reagente |
| Varioskan Flash | Thermo fisher scientific | -- | Attrezzature/Lettore di micropiastre |
| Camicia d'acqua Incubatore | Thermo fisher scientific | 3111 | Attrezzature/Incubatore cellulare |
| Pentobarbital sale sodico | Sigma | 57-33-0 | Reagente |