차세대 항결핵 약물을 위한 초기 약물 개발 과정을 개선할 수 있는 새로운 모델과 분석이 매우 바람직합니다. 여기에서는 고처리량 스크리닝에 쉽게 적용할 수 있는 결핵균에 대한 약물 효능을 평가하기 위한 빠르고 저렴한 BSL-2 호환 분석에 대해 설명합니다.
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차세대 항결핵 약물을 위한 초기 약물 개발 과정을 개선할 수 있는 새로운 모델과 분석이 매우 바람직합니다. 여기에서는 고처리량 스크리닝에 쉽게 적용할 수 있는 결핵균에 대한 약물 효능을 평가하기 위한 빠르고 저렴한 BSL-2 호환 분석에 대해 설명합니다.
항결핵제의 초기 약물 개발 과정은 체외 활성을 가진 화합물이 임상 환경에서 효과로 비효율적으로 번역됨에 따라 방해를 받고 있습니다. 이는 감염된 숙주에 존재하는 생리학적으로 관련된 세포 침투 장벽에 대한 고려가 부족하기 때문일 수 있습니다. 최근에는 조밀하게 밀집된 결핵(Mtb)을 핵심으로 하는 대형 대식세포 응집 구조를 생성하는 대체 감염 모델을 확립했으며, 이는 약물 감수성 검사에 적합합니다. 이 감염 모델은 저렴하고 빠르며 가장 중요한 것은 BSL-2와 호환됩니다. 여기에서는 약물 감수성 검사를 위해 대식세포 계대 Mtb를 생성하는 Mtb/대식세포 응집체 구조를 생성하는 실험 절차를 설명합니다. 특히, 이 감염 시스템을 96웰 플레이트 형식에 직접 적용할 수 있는 방법을 보여주며, Mtb에 대한 화합물 라이브러리 스크리닝을 위한 처리량 능력을 보여줍니다. 전반적으로 이 분석은 단순성, 비용 효율성 및 확장성으로 인해 현재 사용 가능한 Mtb 약물 발견 도구 상자에 추가할 수 있는 귀중한 제품입니다.
결핵 (TB)는 40 년 1 항 결핵 화학 요법의 유용성에도 불구하고 심각한 세계 보건 위협 남아있다. 이 비 준수 (2) 환자에 이르게 여러 약물 조합을 사용하여 6 개월의 긴 치료 기간에 대한 요구에 부분적으로 기인한다. 임상 적으로 승인 된 약물의 개발에 성공 3 사실상 존재이다 최근 약제 내성 결핵의 출현은 상기 전계의 문제를 배합했다. 사실, 철저한 항 결핵 약물 개발에도 불구하고, 단 하나의 약물은 FDA가 지난 40 년 4 임상 사용이 승인되었습니다. 따라서, 항 결핵 약물의 새로운 세대는 시급히이 문제를 해결하기 위해 필요하다.
결핵 신약 개발의 핵심 문제는 임상에서 효능을 시험 관내 활성을 가진 화합물에서 성공적으로 전송의 부족이다= "외부 참조"> 5, 6, 7. 처음에, 목표 기반의 접근 방식은 전체 박테리아 세포로 번역하는 데 실패 방지 MTB 약 5,을 선별하기 위해 사용되었다. MTB 세포가 사용되는 경우에도, 그것은 종종 정확하게 생체 8,9 약물 효능을 예측할 수없는 배양액 성장 배양 물을 사용하여 수행된다. 이러한 문제가 인식되었고 MTB 잠복 또는 MTB 대 식세포를 함유하는 약물 스크리닝 분석은 성공적으로 8, 10, 11, 12을 확립하고있다. 그러나, 이들 고급 분석법 약물 비 혈관 폐 병변 발생 관통 장벽 충분한 고려를하고,하지 감염 부위의 괴사 병소이다. 과연심지어 첫번째 줄 TB 약물 리팜피신위한 차선 투여 인해 생체 조직 및 뇌척수액 (CSF)의 불충분으로 문제시 된 세포 MTB (8, 9)에 대해 효능을 감소뿐만 아니라 13 14 15 침투. 의심 할 여지없이 TB 신약 개발 노력을 향상시킬 것이다 초기 리드 개발 과정에서 계정에 이러한 매개 변수를 걸릴 것 같은, 새로운 모델과 분석으로.
이러한 요구를 해결하기 위해, 우리는 최근 MTB 약물 효능 검사 (16)에 대한 저렴하고 신속하고 BSL-2 호환 대안 감염 모델을 설립했다. 생리 학적으로 관련 세포 침투 장벽을 효과적으로 요약 및 대 식세포 계대를 생성 밀도가 생산 큰 식세포 집계 구조 내에서 MTB 포장이 감염 모델, 잠재 MTB를 닮은 변경된 생리 학적 상태와 MTB. 이 감염 모델로부터 유도 MTB 다른 세포 내 감염 모델과 일치하는 결과를 생성 약효를 평가하는 레사 주린 마이크로 타이 세이 (REMA)와 함께 혈중 농도에 비해 높은 CSF 농도를 달성하기 위해 공통 TB 약물의보고 능력을 잘 상관 관계 16.
여기서는 상세히 REMA를 사용 약제 감수성 테스트 식세포 계대 MTB 적합한 생산하는 MTB / 대식 세포 집합체 구조의 생성을 설명한다. 특히,이 감염 시스템을 후보 항 결핵 약물의 스크리닝과의 호환성을 위해 96- 웰 포맷으로 구성 될 수있는 방법을 보여준다.
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참고 :이 6206는 avirulent 변형 17, 18 결핵균의 MC 바와 같이,이 프로토콜의 모든 작품은 바이오 안전성 레벨 2 시설 (BSL-2)에서 수행 할 수 있습니다.
M. 결핵 엠씨 2 표현 녹색 형광 단백질 1. 문화 조건 6206 (MTB -GFP)
참고 : M. 결핵 H37Rv는 영양 요구 균주에게 6206 엠씨 (2) 유도 (Δ panCD, Δ leuCD) 플라스미드 pMN437을 발현하는 GFP가이 프로토콜 16에서 사용되는 형질 전환. 비 GFP 연구자의 변형 쉽게 접근 가능하도록 야생형 균주를 발현과 MTB -GFP의 피로를 대체 할 수있다. 그러나, GFP 발현은 식균 작용과 MTB / 대식 세포의 응집체 형성을 육안으로 확인 가능하게하는 것이 바람직하다. 경도의 경우g의 장기 저장은, MTB -GFP 20 % 글리세롤로 보충 (단계 1.1에서 설명) 전체 7H9 미디어에서 -80 ° C에서 동결했다.
2. 문화 조건 THP-1 세포
3. 감염 프로토콜 MTB / 대 식세포 집계 구조를 생성합니다
4. 성장 억제 분석은 MTB / 대 식세포 집계에서 파생 의약품 효능에 대해 MTB 평가하기
레사 주린 미세 적정 분석을 사용하여 정량 약물 효능의 (5)
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96 웰 플레이트 형식으로이 감염 모델을 적응의 견고성을 확인하기 위해, 우리는 여기에 그림에 주어진 템플릿에 따라 약물 우리의 96 웰에서 파생 된 MTB의 감수성 감염 리팜피신에 모델 (RIF) 및 목시 플록 사신 (MOXI를) 적응을 조사 (1A). 우리는이 분석의 핵심 MTB / 대식 세포 집합체 구조의 생성을 확실하게함으로써, 스루풋의 호환성 (도 1b)를 가능하게하는 96- 웰 플레이트 포맷 (도 2)에서 생성 될 수 있음을 보여준다. 대 식세포 MTB 직접 잘 특성화 레사 주린 미세 적정 분석 (도 3)를 사용하여 약효 시험에 이용 될 수있는이 방법으로 제조 계대.
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여기서는 상세히 약효 시험에 적합한 다른 MTB 감염 모델을 설명 하였다. 이 모델은 계정 초기 결핵 약물 개발 과정에서 더 고려를 부여해야 두 가지 주요 요인을 취 약물 침투와 감염시 MTB의 대사 변화에 생리 학적으로 관련 장벽의 존재. 우리는 이전에 우리 감염 모델의 이점을 도시 처리량 호환성 16 감염을 스케일링 가능성을 제시하고 있지만, 여기에서 우리는 96 웰 플레이트 형식으로 직접 시스템을 채택함으로써 실제로 달성 할 수 있음을 보여준다. 이 피펫에 요구를 제거하고, 응집체의 크기는 크기에 도달 할 수있는 본래 어려운 개별 웰에 큰 배양 플라스크로부터 응집체를 분산으로 MTB / 대식 세포를 생성하는 능력은 96 웰 플레이트에서 직접 집계 유리한> 500 μm의. 감염된 대 식세포 응집체의 큰 사이즈는 팁을 막히게 있거나 광범위한 피펫이 집계 깨지 것처럼 처리량 분석에 필요한 P200 멀티 채널 피펫을 사용하지 않도록한...
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Cytation 3 자동 이미징 플레이트 리더를 사용해 주신 Frank Wolschendorf 박사님께 감사드립니다. 이 작업은 NIH 보조금 R01-AI104499 to OK에 의해 부분적으로 자금이 지원되었습니다. 작업의 일부는 UAB CFAR 시설과 UAB CFAR 유세포 분석 코어/공동 UAB 유세포 분석 코어에서 수행되었으며, 이는 NIH/NIAID P30 AI027767 및 NIH 5P30 AR048311에서 자금을 지원합니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 7H9 | BD Difco | 271310 | 제조업체의 권장 사항을 따르십시오 |
| Middlebrook OADC | BD Biosciences | 212351 | |
| Tyloxapol | Sigma | T8761 | H2O에 20% 스톡 용액 준비; 필터 살균 |
| D-판토텐산 헤미칼슘염 | Sigma | P5710 | H2O; |
| L-leucine | MP Biomedicals | 194694 | H2O에서 50mg/mL 원액 살균 필터, |
| Hygromycin B | EMD Millipore | 400051 | H2O에서 200mg/mL 원액 |
| Nalgene Square PETG 배지 병 | Thermo Fisher | 2019-0030 | |
| RPMI 1640 배지 | Hyclone | SH30027.01 | |
| 소 태아 혈청 | 애틀랜타 생물학 S12450H | ||
| L-글루타민 | 코닝 | MT25005CI | |
| HEPES | Hyclone | SH30237.01 | |
| Cytation 3 플레이트 리더 | Biotek | 모든 형광판 리더 및 현미경과 교체 가능 | |
| Gen5 소프트웨어 | Biotek | 기록 및 분석 rezasurin coversion | |
| 리팜피신 | Fisher Scientific | BP2679250 | H2O |
| Moxifloxacin Hydrochloride | Acros Organics | 10mg/mL 원액 457960010 H2O | |
| Resazurin Sodium Salt | Sigma | R7017 | 준비 800 μ H2O의 g/mL 원액; 필터 살균 |
| Tween-80 | Fisher Scientific | T164500 | H2O에서 20% 스톡 용액 준비; 필터 살균 |
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