방법 논문

박테리아 인공 염색체 유래 합성 RNA가 형질전환된 세포로부터의 감염성 비리온 복구

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2026년 9월 30일

이 논문에서

초록

RNA 감염력 및 바이러스 수율 측정 BHK-21(baby hamster kidney-21) 세포를 150 mm 배양 접시에 접시당 3 × 106 cells의 밀도로 분주하여 37 °C, 5% CO2 조건에서 24시간 동안 배양한다. 참고: BHK-21 세포는 10% 태아 송아지 혈청, 2 mM 글루타민, 비타민 및 페니실린/스트렙토마이신이 첨가된 alpha 최소 필수 배지(alpha minimum essential medium)에서 유지한다. 세포 단층을 차가운 용액 A(137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 8.1 mM Na2HPO4, 1.5 mM KH2PO4) 10 ml로 헹군다. 0.25% 트립신-에틸렌디아민테트라아세트산(trypsin-EDTA) 4 ml로 처리하여 세포를 접시에서 분리하고, 탁상 원심분리기를 이용하여 270 × g에서 2분간 원심분리하여 세포를 수집한다. 50 ml 원추형 튜브에 담긴 차가운 용액 A 50 ml로 세포 펠릿을 재부유시킨 후, 세포 현탁액을 270 × g에서 2분간 원심분리한다. 이 세척 과정을 3회 반복하며, 마지막 세척 후 세포 펠릿을 용액 A에서 2 × 107 cells/ml의 밀도로 재부유시킨다. 세포 현탁액 400 µl 분주액을 2 mm 간격 큐벳에서 합성 RNA 2 µg과 혼합하고, 최적의 전기천공 조건(980 V, 펄스 길이 99 µsec, 5회 펄스) 하에 전기천공기로 혼합물을 즉시 전기천공한다(그림 1C). 전기천공된 세포를 상온(RT)에서 10분간 방치한 후, 완전 배양 배지 600 µl가 들어 있는 1.7 ml 마이크로튜브로 옮긴다. 완전 배양 배지 1 ml에서 전기천공된 세포를 10배 단계 희석하여 준비하고, 각 희석액 100 µl 분주액을 6-웰 플레이트에 배양된 전기천공되지 않은 BHK-21 세포 단층(5 × 105) 위에 접종한다. 4-6시간 배양 후, 10% 태아 송아지 혈청을 포함하는 최소 필수 배지 내 0.5% 아가로스를 세포 위에 덮는다. 플레이트를 37 °C, 5% CO2 조건에서 4일 동안 배양한다. 7% 포름알데히드로 고정하고 5% 에탄올 내 1% 크리스탈 바이올렛으로 염색하여 감염 중심(플라크)을 시각화한다(그림 2A). 선택 사항: 형광항체법(immunofluorescence assays)을 통해 트랜스펙션 후 18-20시간에 RNA 전기천공 세포의 일본뇌염 바이러스(JEV) 단백질 발현을 조사하고(그림 2B), 플라크 분석법(plaque assays)을 통한 바이러스 역가 측정을 위해 트랜스펙션 후 22시간 및 40시간에 RNA 전기천공 세포로부터 상층액을 수집한다(그림 2C). 윤, S. 등세균 인공 염색체: 양성 가닥 RNA 바이러스 연구를 위한 기능 유전체학 도구. J. Vis. Exp. (2015)

이 영상에서는 박테리아 인공 염색체 클론으로부터 전사된 합성 RNA로부터 감염성 일본뇌염 바이러스를 회복시키는 과정을 보여줍니다. 합성 RNA를 세포에 전기천공하여 바이러스 게놈이 새로운 비리온 생산을 유도하는 과정을 보여줍니다. 감염된 세포 단층에서 형성된 플라크를 통해 감염성 바이러스의 성공적인 회복을 확인할 수 있습니다.

프로토콜

1. RNA 감염성과 바이러스 수율 측정

  1. baby hamster kidney-21 (BHK-21) 세포를 150 mm 배양 접시에 3 × 106 cells/dish 밀도로 하여 37 °C, 5% CO2 조건에서 24시간 동안 배양한다.
    참고: BHK-21 세포는 10% fetal bovine serum, 2 mM glutamine, 비타민 및 penicillin/streptomycin이 첨가된 alpha minimum essential medium에서 유지한다.
  2. 세포 단층을 차가운 Solution A (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 8.1 mM Na2HPO4, 1.5 mM KH2PO4) 10 ml로 헹군다. 4 ml의 trypsin-ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) (0.25%)로 처리하여 접시에서 세포를 떼어내고, 벤치탑 원심분리기를 사용하여 270 × g에서 2분간 원심분리하여 세포를 수집한다.
  3. 50 ml 원추형 튜브에서 세포 펠렛을 차가운 Solution A 50 ml로 재부유시킨 후, 세포 현탁액을 270 × g에서 2분간 원심분리한다. 이 세척 과정을 3회 반복하며, 마지막 세척 후 세포 펠렛을 Solution A에 2 × 107 cells/ml 밀도로 재부유시킨다.
  4. 2-mm gap cuvette에 세포 현탁액 400 µl 분취량과 합성 RNA 2 µg을 혼합하고, 최적의 전기천공 조건(980 V, 펄스 길이 99 µsec, 5회 펄스) 하에서 전기천공기로 즉시 전기천공을 수행한다 (Figure 1C).
  5. 전기천공된 세포를 상온(RT)에서 10분간 방치한 후, 600 µl의 완전 배지가 들어 있는 1.7 ml 마이크로튜브로 옮긴다.
  6. 1 ml의 완전 배지에서 전기천공된 세포를 10배 연속 희석하여 준비하고, 각 희석액 100 µl 분취량을 6-well 플레이트의 전기천공되지 않은 BHK-21 세포 (5 × 105) 단층 위에 분주한다.
  7. 4-6시간 동안 배양한 후, 10% fetal bovine serum이 포함된 minimal essential medium 내 0.5% agarose를 세포 위에 덮어준다. 플레이트를 37 °C, 5% CO2 조건에서 4일 동안 배양한다.
  8. 7% formaldehyde로 고정하고 5% ethanol 내 1% crystal violet으로 염색하여 감염 중심(플라크)을 시각화한다 (Figure 2A).
    1. 선택 사항: 형광 면역 분석법을 통해 transfection 후 18-20시간에 RNA-전기천공 세포의 일본뇌염 바이러스 (JEV) 단백질 발현을 확인하고 (Figure 2B), plaque assay를 통한 바이러스 역가 측정을 위해 transfection 후 22시간 및 40시간에 RNA-전기천공 세포의 상층액을 수집한다 (Figure 2C).

결과

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그림 1. 박테리아 인공 염색체(BAC)에 조립된 전장 JEV SA14-14-2 상보적 DNA(cDNA)로부터 감염성 바이러스의 회복 개요. (A) cDNA 템플릿의 선형화. 전장 JEV BAC를 XbaI로 절단하고 mung bean nuclease(MBN)로 처리한다. (B) RNA 전사체 합성. 선형화된 cDNA를 m7G(5')ppp(5')A 캡 유사체 존재 하에서 SP6 RNA 중합효소로 전사한다. (C) 합성 JEV의 회복. in vitro 전사된 RNA를 전기천공법으로 BHK-21 세포에 형질전환시키면 고역가의 합성 바이러스가 생성된다.

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그림 2. 전체 길이 JEV BAC로부터 전사된 합성 RNA의 특이 감염성과 합성 바이러스의 회복. BHK-21 세포를 모의 전기천공(Mock)하거나 전체 길이 JEV BAC의 두 가지 독립적인 클론(Cl.1 및 Cl.2) 각각에서 유래한 RNA 전사체로 전기천공하였다. (A) RNA 감염성. 세포에 아가로스를 덮고 전사 4일 후 크리스탈 바이올렛으로 염색하였다. 세포에 전기천공된 감염성 RNA의 양을 추정하기 위해 감염 중심 분석법으로 RNA 감염성을 결정하였다(왼쪽 패널). 또한, 감염 중심의 대표 이미지를 함께 보여준다(오른쪽 패널). (B) 단백질 발현. 세포를 4-well 챔버 슬라이드에서 배양하였다. 전사 후 20시간(hpt)에 RNA 전기천공 세포의 바이러스 단백질 발현을 1차 항체인 비구조 단백질 1(NS1) 토끼 항혈청과 2차 항체인 Cy3-접합 염소 항-토끼 면역글로불린 G(IgG)(빨간색)를 이용한 면역형광 분석법으로 분석하였다. 핵은 4',6-diamidino-2-phenylindole(파란색)로 대조 염색하였다. 면역형광 이미지는 이에 대응하는 미분 간섭 대비 이미지 위에 겹쳐져 있다. (C) 바이러스 수율. 세포를 150 mm 배양 접시에서 배양하였다. 전사 후 22시간 및 40시간(hpt)에 RNA 전기천공 세포의 배양 상청액에 축적된 감염성 비리온의 생산량을 플라크 분석법으로 조사하였다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Alpha Minimal Essential MediumLife Technologies (Gibco)12561-049 
아가로스Lonza50004 
원추형 튜브 (50 mL)VWR21008-242 
크리스탈 바이올렛Sigma-AldrichC0775 
배양 접시 (150 mm)TPP93150 
큐벳 (2-mm 간격)Harvard Apparatus450125 
소태아혈청Life Technologies (Gibco)16000-044 
포름알데히드Sigma-AldrichF1635독성 및 발암성
글루타민Life Technologies (Gibco)25030-081 
Minimal Essential MediumLife Technologies (Gibco)61100-061 
페니실린/스트렙토마이신Life Technologies (Gibco)15070-063 
염화칼륨Sigma-AldrichP3911 
인산이수소칼륨Sigma-AldrichP9791 
6-웰 플레이트TPP92006 
염화나트륨Sigma-AldrichS3014 
인산수소나트륨Sigma-AldrichS3264 
Trypsin-EDTA (0.25%)Life Technologies (Gibco)25200-056 
비타민Sigma-AldrichM6895 
CO₂ 배양기Thermo ScientificHeracell 150i 
벤치탑 원심분리기Thermo ScientificST16R 
전기천공기Harvard ApparatusECM 830 

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