방법 논문

대사 및 형광 선택을 이용한 재조합 백시니아 바이러스 감염 세포의 식별

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2026년 9월 30일

이 논문에서

초록

재조합 바이러스 생성 그림 1에 따라, 무혈청 배지에서 감염 다중도(MOI) 1 초과로 BS-C-1 [Buffalo Subclone C-1 (CV-1 세포에서 유래한 원숭이 신장 상피 세포주)] 세포 단일층을 백시니아 바이러스로 감염시킨다. 감염 1시간 후, Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM)으로 세포를 회복시키고, 무혈청 배지에서 재조합 벡터 플라스미드와 트랜스펙션 시약의 혼합물을 3:1 비율로 트랜스펙션한다. 24시간 후, 태아 송아지 혈청(FBS)이 포함되지 않은 DMEM에서 세포를 긁어내어 회수하고, 세 차례의 동결-해동 사이클을 수행하여 세포를 파쇄하고 바이러스 입자를 방출시킨다. 10% FBS DMEM과 GPT (E. coli 유래 Guanine Phosphoribosyltransferase 선택 시약, mycophenolic acid (25 µg/ml) 및 xanthine (250 µg/ml)) 액상 오버레이를 이용한 플라크 분석을 다음과 같이 수행한다. 6-웰 플레이트에 BS-C-1 세포 단일층을 배양한다. 개별 플라크가 충분히 분리되도록, 100% 합류된 세포 단일층에 바이러스 입자가 포함된 동결-해동 세포의 단계별 희석액을 감염시킨다. 최종 농도가 각각 25 µg/ml 및 250 µg/ml인 GPT 선택 시약(mycophenolic acid 및 xanthine)이 포함된 10% FBS DMEM 액상을 오버레이한다. 24시간 동안 배양한 후, 액상 오버레이를 제거하고 형광 현미경을 사용하여 TDS (transient dominant selection) 벡터의 mCherry가 바이러스에 삽입되어 나타나는 확산성 적색 형광 플라크를 찾는다. 표적 유전자와 선택한 형광 태그에 따라, 동일한 적색 플라크 내에서 태그된 유전자의 국소적 형광이 관찰될 수도 있다. 피펫 팁과 100 µl의 5% FBS 포함 DMEM을 사용하여 국소적으로 긁어내어 각 재조합 바이러스에 대해 여러 플라크를 채취해 Eppendorf 튜브로 옮긴 후, 긁어낸 세포를 세 차례 동결-해동하여 재조합 바이러스를 방출시킨다. 동결-해동된 바이러스가 포함된 DMEM을 12-웰 플레이트의 세포 단일층에 첨가하고, 성장 배지에 GPT 선택 시약을 넣어 재조합 바이러스를 증폭시킨다. 감염 24시간 후, 성공적으로 증폭된 세포를 긁어낸다. 적색 형광을 보이는 성공적으로 증폭된 플라크에 대해, 이번에는 아가로스 오버레이와 GPT 선택을 이용한 플라크 분석을 다음과 같이 수행한다. 6-웰 플레이트에 BS-C-1 세포 단일층을 배양한다. 재조합 바이러스를 단계별로 희석하고, FBS-free DMEM 내에서 바이러스 농도를 증가시키며 웰에 감염시킨다. 감염 1시간 후, 액체 배지를 제거하고 각 웰에 2.5% FBS, 292 µg/ml L-glutamine, 100 U/ml penicillin, 100 µg/ml streptomycin 및 GPT 선택 시약이 포함된 최소 필수 배지(MEM) 내 0.5% 아가로스를 오버레이한다. 감염 2-3일 후, 적색과 선택한 형광 태그 색상을 모두 나타내는 플라크를 선택하여 이번에는 GPT 선택 없이 다시 증폭시킨다. 선택 시약 없이 아가로스 오버레이를 이용해 다음 플라크 분석을 수행한다. 확산성 적색 형광은 소실되었으나 선택한 태그에 해당하는 국소적 형광은 유지하고 있는 플라크를 채취한다. 선택 시약 없이 플라크 정제를 계속하여, mCherry 및 gpt 선택 유전자는 소실되었으나 선택한 태그에 해당하는 국소적 형광은 유지하고 있는 재조합 바이러스의 순수 스톡을 확보한다. 플라크 분석을 통해 스톡의 순도를 확인하며, 모든 플라크는 유사한 플라크 표현형을 보여야 한다. Marzook, N. B., 등, 형광 표지된 백시니아 바이러스 단백질의 효율적인 생성을 위한 방법론 J. Vis. Exp. (2014)

이 영상에서는 감염된 상피 세포 내에서 플라스미드 매개 상동 재조합을 이용한 재조합 백시니아 바이러스(vaccinia virus)의 생성을 보여줍니다. 형광 및 대사 마커를 통해 태그가 붙은 단백질을 발현하는 바이러스를 선택하고 식별할 수 있습니다.

프로토콜

재조합 바이러스 생성

  1. 그림 1에 따라, 무혈청 배지에서 감염다중도(MOI) > 1로 BS-C-1 [Buffalo Subclone C-1 (CV-1 세포에서 유래한 원숭이 신장 상피 세포주)] 세포 단층을 백시니아 바이러스로 감염시킨다.
  2. 감염 1시간 후, dulbecco's modified eagle medium (DMEM)으로 세포를 회복시키고, 무혈청 배지에서 재조합 벡터 플라스미드와 형질전환 시약을 3:1 비율로 혼합하여 형질전환한다.
  3. 24시간 후, 소태아혈청 (FBS)이 포함되지 않은 DMEM에서 세포를 긁어 회수하고, 세 번의 동결-해동 사이클을 수행하여 세포를 파쇄하고 바이러스 입자를 방출시킨다.
  4. 10% FBS DMEM 액체 오버레이 및 GPT (Guanine Phosphoribosyltransferase (E. coli 유래) 선택 시약), mycophenolic acid (25 µg/ml) 및 xanthine (250 µg/ml)을 사용하여 다음과 같이 플라크 분석을 수행한다:
    1. 6-well 플레이트에 BS-C-1 세포 단층을 분주한다.
    2. 개별 플라크가 충분히 분리될 수 있도록, 바이러스 입자가 포함된 동결-해동 세포의 계열 희석액을 사용하여 100% 합쳐진 세포 단층을 감염시킨다.
    3. 최종 농도가 각각 25 µg/ml 및 250 µg/ml인 GPT 선택 시약(mycophenolic acid 및 xanthine)이 포함된 10% FBS DMEM 액체로 오버레이한다.
  5. 24시간 배양 후, 액체 오버레이를 제거하고 형광 현미경을 사용하여 TDS (transient dominant selection) 벡터의 mCherry가 바이러스로 삽입됨에 따라 나타나는 확산성 적색 형광을 띠는 플라크를 찾는다. 표적 유전자 및 선택한 형광 태그에 따라, 동일한 적색 플라크 내에서 태그가 붙은 유전자의 국소적 형광이 관찰될 수도 있다.
  6. 피펫 팁과 100 µl의 5% FBS 함유 DMEM을 사용하여 국소적으로 긁어냄으로써 각 재조합 바이러스에 대해 여러 플라크를 채취하여 Eppendorf 튜브로 옮긴 후, 긁어낸 세포를 세 번 동결-해동하여 재조합 바이러스를 방출시킨다.
  7. 동결-해동된 바이러스가 포함된 DMEM을 12-well 플레이트의 세포 단층에 첨가하여, 성장 배지 내의 GPT 선택 시약으로 재조합 바이러스를 증폭시킨다. 감염 24시간 후 증폭이 성공한 세포를 긁어 회수한다.
  8. 적색 형광을 나타내는 증폭 성공 플라크에 대해, 이번에는 다음과 같이 아가로스 오버레이 및 GPT 선택을 사용하여 플라크 분석을 수행한다:
    1. 6-well 플레이트에 BS-C-1 세포 단층을 분주한다.
    2. 재조합 바이러스의 계열 희석을 수행하고, FBS-free DMEM에서 바이러스 희석 농도를 높여가며 웰을 감염시킨다.
    3. 감염 1시간 후, 액체 배지를 제거하고 2.5% FBS, 292 µg/ml L-glutamine, 100 U/ml penicillin 및 100 µg/ml streptomycin이 포함된 minimal essential medium (MEM) 내의 0.5% 아가로스와 GPT 선택 시약을 각 웰에 오버레이한다.
  9. 감염 2-3일 후, 적색 및 선택한 형광 태그 색상을 모두 나타내는 플라크를 선택하여, 이번에는 GPT 선택 없이 다시 증폭시킨다.
  10. 선택 과정 없이 아가로스 오버레이를 사용하여 다음 플라크 분석을 수행한다.
  11. 확산성 적색 형광은 사라졌으나 선택한 태그에 해당하는 국소적 형광은 유지하고 있는 플라크를 채취한다.
  12. 선택 과정 없이 플라크 정제를 계속하여, mCherry 및 gpt 선택 유전자는 소실되었으나 선택한 태그에 해당하는 국소적 형광은 유지하고 있는 재조합 바이러스의 순수 스톡을 얻는다. 플라크 분석을 통해 스톡의 순도를 확인하며, 모든 플라크가 유사한 플라크 표현형을 보여야 한다.

결과

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그림 1. 재조합 백시니아 바이러스 제작을 위한 실험 절차 개요. 유전적 및 세포 수준에서 발생하는 사건들이 묘사되어 있으며, A3-GFP 표지 형광 백시니아 바이러스 생성 이후의 단계를 설명하는 대표적인 플라크(plaque) 이미지가 함께 제시되어 있다. (A) 백시니아 바이러스에 감염된 세포에 TDS 재조합 벡터를 형질전환한다. (B) 이 그림에서는 좌측 재조합 결과만 묘사되었으며, 예시에서는 선택된 형광 태그로 GFP를 사용하였다. 우측 재조합의 경우에도 TDS 플라스미드 전체가 유사한 방식으로 게놈에 삽입되지만, 중간 단계에서 태그가 표적 유전자 전체에 융합된다는 점이 다르다. 즉, 단계 C. 재조합 혼합물을 세포 단층에 처리하여 플라크 분석을 수행하고 GPT 선택 과정을 거친다. (C) 각각 mCherry 및 GFP 발현에 해당하는 적색 및 녹색 형광을 모두 나타내는 플라크를 선택하여 증폭합니다. 선택 압력을 제거하면, 이에 상응하는 적색 형광의 소실이 일어납니다. gpt 그리고 mCherry 유전자 (D), 그리고 오직 녹색 형광만을 나타내는 플라크를 선택하여 증폭한다(E).

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Mycophenolic acidSigma-AldrichM3536-50MG0.1 N NaOH에 용해
XanthineSigma-AldrichX0626-5G0.1 N NaoH에 용해
FuGENE HD transfection reagentPromegaE2311 
Chroma 필터 31001, 31002가 장착된 형광 현미경Olympus, ChromaBX51 (Olympus); 31001, 31002 (Chroma) 

태그

대사 선택상동 재조합상피 세포플라스미드 벡터형광 현미경 검사바이러스 게놈 통합플라크 분리태그 단백질