このプロトコルは、in vitro転写を用いて様々な牛脳解剖学的構造内の狂犬病ウイルスヌクレオプロテイン(N)遺伝子コピー数を決定するためのqRT-PCRベースのアプローチを提示する。
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このプロトコルは、in vitro転写を用いて様々な牛脳解剖学的構造内の狂犬病ウイルスヌクレオプロテイン(N)遺伝子コピー数を決定するためのqRT-PCRベースのアプローチを提示する。
牛麻痺狂犬病(BPR)は、大きな人獣共通感染症をもたらすラテンアメリカ全体で経済的に重要なウイルス性脳炎の一種です。ここで我々の目的は、実験プロトコルを用いて、定量的リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(qRT-PCR)を用いて、異なる牛脳解剖学的構造における狂犬病ウイルス(RABV)ゲノムの相対的なコピー数を決定することであった。qRT-PCR は、サンプル中に存在する標的核酸の量に直接比例する増幅後に放出される蛍光に基づいてサンプルに存在する特定の数の遺伝子コピーを定量化します。この方法は、その短い期間、汚染のリスクの低減、および他の技術と比較してより容易に異なるサンプル内のウイルス核酸を検出する可能性のために有利である。狂犬病の6匹の動物の脳は、アンモンの角、小脳、皮質、髄質、ポン、視床の6つの解剖学的構造に分けられた。すべての脳は、直接免疫蛍光試験に基づいてRABV抗原に陽性であると同定された。4つのRABV陰性ウシの脳から同じ解剖学的構造も評価された。RNAを各構造から抽出し、qRT-PCRに使用した。インビトロ転写されたヌクレオタンパク質遺伝子を用いてRABV遺伝子のコピー数を決定するためにアッセイを行った。ウイルスRNAを定量化するために使用される標準曲線は、100%の効率と0.99の直線性を示した。分析の結果、これらの構造がRABVの最高レベルを有するという観察に基づいて、皮質、髄質、視床がRABV検出に使用する理想的なCNS部分であることがわかりました。試験特異性は100%であった。すべてのサンプルは陽性であり、偽陽性は検出されなかった。BPRの診断中に、低レベルのRABVを含むサンプルでRABVを検出するために使用できます。
狂犬病は、脳、皮膚、尿、または唾液中のウイルス核酸の検出を可能にする様々な技術によって、前死性および事後分析を確認することができる1。狂犬病ウイルスの核タンパク質(N)遺伝子の検出は、主に分子検査による狂犬病診断に用いられる。この遺伝子は、ウイルスのジェノタイピングにも使用されます。狂犬病は、影響を受けた脳の任意の部分を使用して動物で診断することができます。しかし、狂犬病の可能性を排除するために、脳内の少なくとも2つの領域からの組織を2をテストする必要があります。動物の狂犬病検出にはいくつかの診断方法が存在する。しかし、直接免疫蛍光試験は標準基準技術3のままである。その他の試験には、マウスの接種、組織培養における感染、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)4を組み込んだ生物学的試験が含まれる。これらの技術はすべて、世界保健機関(WHO)と世界動物衛生機構(OIE)が、人間と動物の狂犬病の診断に推奨しています。
核酸検出および増幅技術は、近年6年に狂犬病の診断に革命をもたらし、これらの技術はヒト狂犬病のアンティ・モーテム診断において重要な役割を果たしている。いくつかのPCRベースのテストは、アンティモテと死後の狂犬病の診断7、8、9、10のための従来のテストを補完するために評価されています。ほとんどのアッセイは、ウイルスゲノム1,11において最も保存性の高い領域である増幅のための狂犬病ウイルス核タンパク質遺伝子を標的とする。この20年の間にRABVを診断するために様々な分子アッセイが開発され、これらのアッセイの一部がウイルス特性評価に用いられてきた。ほとんどの試験は、ウイルスゲノム内の保存された遺伝子を検出することを目的としており、最も一般的には従来のまたは定量的なリアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(qRT-PCR)アッセイ12,13を用いて行う。
PCRは、これらの組織が分解されても、組織内の特定の病原体のゲノムを検出することができる高感度診断技術です。PCRベースのアプローチを用いて、DNAヌクレオチド配列14の選択的かつ反復的な増幅を通して臨床サンプルで感染因子の最小量を検出することができる。蛍光プローブ(例えば、TaqMan)またはDNA結合色素(例えば、SYBRグリーン)を組み込んだqRT-PCRは、RABVを高感度で アンティと ポストの両方 の分析 の診断に試験で使用されています。ただし、このようなアプローチには特殊な機器が必要です。この制限を克服するために、逆転写ループ媒介等温増幅(RT-LAMP)は、その低コスト、シンプルさ、およびRABVの検出に望ましい特性に基づいて示唆されている。このアッセイは、発展途上国15で使用することができるので特に重要である。
qRT-PCR は分子の検出と定量に基づいており、蛍光シグナルの増加は、単一の反応で PCR 産物の量に直接比例します。核酸標的のコピー数が増加するにつれて、蛍光も増加する。蛍光色素およびクエンチャーを運ぶSYBRグリーンDNA結合色素や配列特異的オリゴヌクレオチドプローブなどの非特異的なインターカレート色素は、一般的にqRT-PCRで蛍光読み出しを提供するために使用されます。このアッセイは、試験時間の短縮(2~4時間)、閉管システムによる汚染リスクの低減(増幅産物のPCR後の操作の欠如)、および異なるターゲットを同時に検出する機能を含む従来のRT-PCRよりも利点を提供します。qRT-PCRは唾液および他のサンプルからの狂犬病の前検を診断するために使用することができる。このアッセイはまた、RABV15の異なるリッサウイルス種または系統の検出のための普遍的なリアルタイムテストとして使用することができる。このコンボRT-PCRアプローチでは、2つの反応が使用されます。最初はRABVの異なる遺伝的なリナジを検出し、第二はリサウイルス種を検出する。どちらのステップもqRT-PCRアッセイを含み、最初はハイブリダイゼーションプローブを使用し、2番目は染料15を使用します。この技術を用いてRABVの分子検出に成功した多数の試験のために、現在のOIE地球マニュアル(2018)は、RABV17の分子検出のためのPCRの使用を推奨しています。
メキシコは家畜の可能性が高い国です。家畜生産量が最も高い州には、狂犬病の主な送信機である吸血鬼コウモリ デスモドゥス・ロタンドゥス の存在により狂犬病の流行の危険にさらされている湿気の多い熱帯地域と乾燥した地域の両方が含まれています。そのため、メキシコの牛麻痺性狂犬病(BPR)の予防と制御のためのより多くのツールを開発することが不可欠です。これに基づいて、本研究の目的は、狂犬病感染による死亡後の牛脳の異なる解剖学的構造におけるウイルス粒子の数を決定するために定量的なqRT-PCRを使用することであった。
RABV陽性ウシから得られた6つの脳を、以下に記載するqRT-PCRプロトコルの開発に使用するために外部の実験室から寄贈された。ウシの脳構造サンプルを、INIFAP CENID-MAラボBSL-2施設に冷鎖輸送し、使用するまで-80°Cで保存した。脳はカンペチェ、ユカタン、ケレタロの州から動物から得られた。領収書の前に、様々な構造が脳から解剖されました。これらの構造には、アンモンの角、小脳、皮質、髄質、ポン、視床18、19が含まれていました。遺伝物質は以下に記載されるように抽出した。RABV診断は、直接蛍光抗体(DFA)20を用いて確認した。陽性対照として、RABV21を接種したマウス脳が用いられた。さらに、4つのRABV陰性牛の脳(DFAによって決定される)を陰性対照として使用した。
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この研究は、中央ナシオナル・デ・インベスティガシオン・ディシプリカルティフィケーション・エン・微生物学動物(CENID-MA)の施設動物ケアおよび使用委員会(IACUC)が提供する動物の使用に関する勧告に従って承認され、厳格に実施されました。
1. サンプル
2. 狂犬病を確認するための直接蛍光抗体(DFA)
注:DFAによる狂犬病抗原の検出は、フルオレセイン標識抗体を用いて狂犬病核タンパク質の存在を判定する定性的方法である。試験は、以下に説明するようにDeanら(1966)20によって提供されるプロトコルを用いて行った。
3. RT-PCRのポジティブコントロールの生成
4. RNA抽出
注:総RNAは、次のプロトコルに従って有機抽出法を使用してウシの脳から直接抽出しました。
5. cDNA合成およびPCR
6. インビトロ転写
注:インビトロ転写は、標的遺伝子のmRNAを生成する。完全なRABV N遺伝子を増幅するプライマーペアと、qRT-PCRアッセイの陽性対照として使用されるプライマーペアを使用してください。これらのプライマーは、完全なRABV N遺伝子を増幅し、T7ポリメラーゼを認識するプロモーターを添加するように設計されている(TAATACGACTActATAG)。
7. リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(qRT-PCR)
8. 較正曲線または標準曲線
9. 生物学的サンプルのqRT-PCR
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DFAの結果は、それぞれ100%、100%、83.3%、66%、および50%の皮質、視床、髄質、ポン、ホーンにおけるRABVの陽性を示した。これらの結果は、前の結果を確認し、各脳から解剖された構造の少なくとも3つはRABVに陽性であった。代表的な正の DAF 染色を 図 1に示します。
図2 は、Loza-Rubioららによって報告されたプライマーを最初に有するRABV N遺伝子の断片(ステップ5.5)の増幅を示す。これは、増幅に用いられる材料が良好な品質であることを示した。
PCR増幅フラグメントのサイズを 図3に示します。標準曲線の式は、サンプル中のRABV遺伝的含有量の量とPCR増幅断片のサイズとの関係を示す。RABV遺伝的含有量(ng)の量は 、図4
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これまでの研究では、DFAは、試料が室温(21°C)14で保存されてから7日以内にRABVを検出することしかできないということが示されている。これに対し、この研究は、サンプルが室温に12日間曝露された後、RT-PCRの感度が低下し始めるということを実証した。したがって、RABVゲノムは、室温に曝露されたサンプル中のqRT-PCRによって最大23日間検出することができる。これは、より高度に分解されたサンプルに対してqRT-PCRの感度が比較的高いことを示しています。しかし、特異性25を損なわないより単純な方法を開発することは依然として必要である。本研究は、特定の脳構造に関わらずウイルスゲノムを検出できたという観察に基づき、DFAよりも高感度を有する分子アッセイを実証した。
感染性薬剤の検出に使用するRT-PCR技術の利点は、いくつかの科学的研究で強調されています。ただし、この手法には特殊な機器が必要なため、実行コストなどの欠点が発生する場合があります。分子生物学アッセイを扱うためには、訓練...
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著者は宣言する利害の対立を持っていません。
この研究は、国立農林畜研究所(INIFAP)によって支援されました。この文書に関連するビデオの開発における彼のコラボレーションのためにJerzayn Fraustro Esquivelに感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| クロロホルム | SIGMA | C7559 | 鉱物油を重ね合わせたPCRの水相の回収を容易にします。 |
| DNAクリーン&コンセントレーター-500 | Zimo | D4031 | DNAクリーン&Concentrator-500 (DCC-500)は、最大500 & microの迅速で大判の精製と濃縮のために設計されています。g、大規模な制限エンドヌクレアーゼ消化、不純DNA調製物を含むサンプルからの高品質DNA。 |
| エタノール | アムレスコ | 193-500 | 核酸の精製 |
| FastStart ハイフィデリティ PCR システムキット、dNTPack | Roche | 3553400001 | ランダムな塩基変化を避けるPCR産物の増幅のためのハイフィデリティ酵素 |
| GelDoc XR | BioRad | XR+ | より大きなタンパク質およびDNAゲルを分析 |
| GelRed | Biotium | 41003 | 新世代の核酸ゲル染色剤は、色素が生細胞内の核酸と相互作用する可能性を最小限に抑えるように設計された新しい化学的特徴を備えています。 |
| iCycler サーマルサイクラーグラジエント | BioRad | 582BR | 温度は、装置アルゴリズム、インサンプルプローブ、またはサンプルブロックモードで監視および制御できます |
| iTaqユニバーサルプローブ ワンステップキット | BioRad | 1725141 | TaqManタイプハイブリダイゼーションプローブを使用してリアルタイムでPCR反応を行うための反応混合物 |
| イソプロピルアルコール | Amresco | 0918-500 | 核酸の沈殿 |
| QIAquickゲル抽出キット | Qiagen | 28706 | QIAquickキットには、高塩緩衝液にDNAを結合し、低塩緩衝液または水で溶出するためのシリカ膜アセンブリが含まれています。精製手順では、DNAサンプルからプライマー、ヌクレオチド、酵素、鉱油、塩、アガロース、臭化エチジウム、およびその他の不純物を除去し |
| M-MLV 逆転写酵素 | Invitrogen | 28025-021 | Moloney Mouse Leukemia Virus Reverse Transcriptase (M-MLV RT) は、プライマーの存在下で一本鎖RNAまたはDNAを使用して、相補的な DNA鎖を合成します。 |
| NanoDrop 2000 | Thermo-Scientific | ND2000 | 微量分光光度計 |
| オリゴ(dT)18プライマー | Invitrogen | SO132 | オリゴ(dT)18プライマーは、末端が5'および3'-ヒドロキシル末端を持つ合成一本鎖18-merオリゴヌクレオチドです。 |
| RiboMAX Large Scale RNA Production Systems kit SP6 and T7 | Promega | P1300 | In vitro転写反応は、組換えDNAテンプレートからマイクログラム量のRNAプローブを合成するために使用されます。RNAプローブを生成するように設計されたほとんどの転写反応は、大量のRNAを生成するのではなく、放射性標識リボヌクレオチドの取り込みを最大化するように最適化されています |
| Taq DNAポリメラーゼ | Invitrogen | #EP0402 | Taq DNAポリメラーゼは、好熱性細菌Thermus aquaticusの高耐熱性DNAポリメラーゼです。この酵素は5'と3'DNA の合成 |
| TRIzol試薬 | Invitrogen | 15596026 | TRIzol試薬は、高品質のトータルRNAの単離、または様々な生体サンプルからのRNA、DNA、タンパク質の同時単離のために設計された、すぐに使用できる完全な試薬です。 |
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