In questo lavoro viene presentato un protocollo dettagliato per monitorare la diffusione degli alphavirus e valutare composti antivirali (ad esempio inibitori della furina) mediante microscopia a fluorescenza in formato di piastre multipozzetto. Per dimostrare la visualizzazione degli effetti inibitori sull'espressione del reporter virale, sono stati selezionati tre inibitori della furina precedentemente sintetizzati per essere testati nella linea cellulare aedina U4.4: MI-1148, MI-1130 e MI-1131. Una panoramica del flusso di lavoro sperimentale è illustrata nella Figura 1.
Prima di valutare l'efficacia antivirale, è essenziale analizzare la citotossicità per assicurarsi che una riduzione della replicazione virale non sia dovuta alla morte cellulare indotta dal composto. Pertanto, le cellule U4.4 sono state trattate al 90% di confluenza con gli inibitori a concentrazioni di 100, 50, 25 o 12,5 µM. Le cellule non trattate e quelle trattate con acqua (controllo del solvente) sono state utilizzate come controlli negativi, mentre l'ionomicina è stata impiegata come controllo positivo. La vitalità cellulare è stata valutata a 48 ore dal trattamento mediante un saggio luminescente basato sulla quantificazione dell'ATP. Per gli inibitori della furina testati, non è stata osservata alcuna riduzione significativa della vitalità cellulare (Figura 2).
Data l'assenza di citotossicità, i composti sono stati successivamente valutati per l'attività antivirale. A tale scopo, le cellule U4.4 sono state infettate con SFV-mCherry per 1 h, seguite dal trattamento con gli stessi inibitori della furina alle stesse concentrazioni. Le cellule infette non trattate e le cellule infette trattate con acqua sono state utilizzate come controlli negativi per l'attività antivirale, mentre le cellule non infette non trattate sono state impiegate per valutare la fluorescenza di fondo. A 48 h dal trattamento, l'espressione del reporter virale è stata quantificata mediante microscopia a fluorescenza. Prima dell'acquisizione delle immagini, sono stati aggiunti a ciascuna pozzetta 8 µL di una soluzione colorante nucleare permeabile alle cellule, che è stata incubata per 30 minuti per colorare i nuclei cellulari. Il segnale di fluorescenza rossa corrispondente all'espressione del reporter virale e il numero totale di nuclei sono stati quantificati a partire dalle immagini di fluorescenza elaborate. Tra gli inibitori testati, MI-1148 ha dimostrato una potente attività antivirale, riducendo in modo significativo l'espressione del reporter virale in maniera dose-dipendente (Figura 3). Al contrario, MI-1130 e MI-1131 non hanno mostrato alcuna inibizione osservabile dell'espressione del reporter virale a nessuna delle concentrazioni testate. I dati grezzi e l'analisi del saggio antivirale sono riportati in Tabella Supplementare 1.
I risultati rappresentativi dimostrano che il protocollo identifica in modo affidabile composti con attività antivirale, come evidenziato dalla marcata riduzione del segnale del reporter osservata con MI-1148. Al contrario, gli inibitori MI-1130 e MI-1131 non hanno ridotto l'espressione del reporter, indicando che la loro potente inibizione della furina, riflessa dalle costanti di inibizione nell'ordine dei picomoli, non si è tradotta in attività antivirale in queste condizioni (Figura 4). Questi risultati evidenziano la capacità del saggio di distinguere composti attivi da quelli inattivi e di supportare l'identificazione di strutture principali potenti e rilevanti.

Figura 1: Flusso sperimentale. Una panoramica schematica della procedura sperimentale utilizzata per valutare l'attività antivirale degli inibitori della furina nella linea cellulare aedina U4.4. Il flusso comprende la preparazione dei composti, la semina delle cellule, l'infezione con il virus Semliki Forest marcato con mCherry, il trattamento con composti, la microscopia a fluorescenza per la visualizzazione in tempo reale e la quantificazione dell'espressione del reporter virale. Questa illustrazione è stata creata con BioRender. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Effetti citotossici degli inibitori della furina in cellule U4.4. A circa il 90% di confluenza, le cellule U4.4 sono state trattate con MI-1148, MI-1130 e MI-1131 a concentrazioni di 100, 50, 25 e 12,5 µM. Le cellule non trattate e quelle trattate con acqua sono state utilizzate come controlli negativi, mentre l'ionomicina (100 µM) è stata usata come controllo positivo. Dopo 48 ore dal trattamento, la vitalità cellulare è stata valutata mediante quantificazione dell'ATP. I dati sono stati normalizzati rispetto al controllo non trattato ed espressi come percentuale (%). È mostrata la vitalità cellulare media (n=3) e le barre di errore rappresentano il coefficiente di variazione. La linea tratteggiata indica la soglia di citotossicità stabilita all'80%. n.d. = non rilevabile. La rappresentazione dei dati è stata effettuata con GraphPad Prism v9.5.1. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Attività antivirale degli inibitori della furina contro il virus Semliki Forest (SFV) marcato con mCherry nella linea cellulare aedina U4.4. Quando le cellule raggiungevano circa il 90% di confluenza, venivano infettate con SFV-mCherry per 1 h, seguite dal trattamento con MI-1148, MI-1130 e MI-1131 a concentrazioni di 100, 50, 25 e 12,5 µM. A 48 h dal trattamento, l'espressione del reporter virale è stata quantificata mediante microscopia a fluorescenza. Prima dell'acquisizione delle immagini, sono stati aggiunti 8 µL di una soluzione colorante nucleare permeante alle cellule in ogni pozzetto e incubati per 30 minuti per colorare i nuclei cellulari. Le immagini di fluorescenza sono state acquisite utilizzando un filtro Texas Red per il segnale virale e un filtro DAPI per i nuclei. È stata eseguita un'analisi delle immagini per quantificare l'intensità totale di fluorescenza rossa (indicativa della replicazione virale) e il numero totale di cellule per pozzetto. I dati (n = 4) sono espressi come intensità rossa totale per cellula (segnale virale totale / conteggio totale delle cellule). Le barre di errore rappresentano la deviazione standard. La significatività statistica rispetto al controllo infettato con SFV, calcolata mediante ANOVA a un fattore e il test di confronti multipli di Dunnett: **** = P<0,0001; ns = P>0,05. La rappresentazione dei dati e l'analisi statistica sono state effettuate con GraphPad Prism v9.5.1. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Immagini di fluorescenza rappresentative che mostrano l'attività antivirale degli inibitori della furina contro il virus Semliki Forest (SFV) marcato con mCherry nella linea cellulare aedina U4.4. Le cellule, a circa il 90% di confluenza, sono state infettate con SFV-mCherry per 1 h, seguite dal trattamento con MI-1148, MI-1130 e MI-1131 alle concentrazioni di 100, 50, 25 e 12,5 µM. Le cellule infette non trattate e quelle infette trattate con acqua sono state utilizzate come controlli negativi, mentre le cellule non infette non trattate sono state incluse come controlli di fondo. Il segnale del reporter è stato valutato 48 h dopo il trattamento mediante microscopia a fluorescenza utilizzando un filtro Texas Red per rilevare il segnale di mCherry. Barra della scala = 2000 µm. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Tabella supplementare 1: Dati grezzi dell'intensità totale del segnale virale e del conteggio cellulare. Cliccare qui per scaricare il file.
Figura supplementare 1: Passaggi della procedura eseguiti sul lettore di immagini per i risultati rappresentativi. Innanzitutto, un'impostazione della temperatura (rosso) corrispondente alle condizioni di coltura delle cellule U4.4. Successivamente, tre passaggi indipendenti di acquisizione delle immagini (arancione) per le misurazioni di DAPI, Texas Red e campo chiaro. Cliccare qui per scaricare questo file.
Figura supplementare 2: Impostazioni dell'immagine nei passaggi della procedura utilizzati sul lettore di immagini per i risultati rappresentativi. Le prime impostazioni da modificare sono: ingrandimento (4x) e dimensione dell'immagine (Full WFOV). È necessario selezionare il fluorocromo da misurare e modificare di conseguenza i parametri di illuminazione, tempo di integrazione e guadagno. Infine, vanno selezionati il montaggio dell'immagine (2x2) e l'overlap (30 µm x 30 µm). Cliccare qui per scaricare questo file.
Figura supplementare 3: Passaggi di riduzione dei dati utilizzati sul lettore di immagini per i risultati rappresentativi. Il primo passaggio è l'unione delle immagini (blu) per i canali DAPI e Texas Red. In secondo luogo, le statistiche dell'immagine (viola) forniscono la misurazione dell'intensità totale. Successivamente, è necessario un passaggio di pre-elaborazione dell'immagine (verde) per rimuovere il rumore di fondo dal canale DAPI. Infine, viene effettuata l'analisi cellulare (giallo) sull'immagine unita pre-elaborata del canale DAPI. Cliccare qui per scaricare questo file.
Figura supplementare 4: Composizione delle immagini nei passaggi di riduzione dei dati utilizzati sul lettore di immagini per i risultati rappresentativi. L'impostazione più rilevante è la riduzione delle dimensioni dell'immagine finale (80%), poiché se è inferiore, influisce sulla risoluzione dell'immagine e quindi sulla misurazione finale dei parametri. Cliccare qui per scaricare questo file.
Figura supplementare 5: Statistiche delle immagini nei passaggi di riduzione dei dati utilizzati sul lettore di immagini per i risultati rappresentativi. È importante selezionare il canale corretto (Stitched: Fluorophore), scegliere una soglia minima (2500) e infine il parametro da misurare (Intensità totale). Per una misurazione più accurata, è possibile creare un Image Plug. Cliccare qui per scaricare questo file.
Figura supplementare 6: Pre-elaborazione delle immagini nei passaggi di riduzione dei dati utilizzati nell'apparecchio per immagini per i risultati rappresentativi. Il parametro più rilevante è quello della sfera rotolante (30 µm), che privilegia risultati fini. Cliccare qui per scaricare questo file.
Figura Supplementare 7: Analisi cellulare nei passaggi di riduzione dei dati utilizzati sul lettore di immagini per i risultati rappresentativi. È importante scegliere il canale che presenta l'immagine preelaborata. Scegliere di dividere gli oggetti in contatto e riempire i fori con maschere. È fondamentale selezionare l'intervallo corretto di dimensioni degli oggetti (5-50 µm). Infine, per risultati più accurati, è possibile creare un Image Plug. Cliccare qui per scaricare questo file.
Figura supplementare 8: Attività antivirale degli inibitori della furina contro il virus Semliki Forest (SFV) marcato con mCherry nella linea cellulare aedina U4.4. A circa il 90% di confluenza, le cellule sono state infettate con SFV-mCherry per 1 h, seguita dal trattamento con MI-1148, MI-1130 e MI-1131 a 100, 50, 25 e 12,5 µM. A 24 h (barre rosse) e 48 h (barre verdi) dal trattamento, l'espressione del reporter virale è stata quantificata mediante microscopia a fluorescenza. Le barre di errore rappresentano la deviazione standard (n = 4). Cliccare qui per scaricare questo file.