BTV to prototyp dwuniciowego wirusa RNA z rodzaju Orbivirus, rodziny Reoviridae. BTV jest jedną z najważniejszych chorób zwierząt gospodarskich, w tym owiec, kóz, bydła i innych zwierząt domowych, powodującą straty w wysokości 3 miliardów dolarów rocznie na całym świecie1,2. Egzotyczny serotyp BTV jest ważnym patogenem zwierzęcym wymienionym w raporcie USDA "Patogeny zwierząt gospodarskich o wysokiej konsekwencji". Ostatnio ponowne pojawienie się BTV spowodowało poważny wybuch epidemii choroby u bydła i owiec w kilku krajach Europy Północnej3,4. Ze względu na swoje znaczenie gospodarcze i jako system modelowy, wirus BTV stał się przedmiotem szeroko zakrojonych badań molekularnych, genetycznych i strukturalnych, w wyniku których opracowano kilka szczepionek. Jednak ze względu na brak odpowiednich testów do odkrywania leków przeciwwirusowych, nie ma dostępnych leków przeciwwirusowych przeciwko BTV.
W niedawnej kampanii wysokoprzepustowych badań przesiewowych (HTS) z wykorzystaniem BTV jako systemu modelowego, opracowaliśmy, zoptymalizowaliśmy i zwalidowaliśmy test oparty na CPE, aby zidentyfikować potencjalne leki przeciwwirusowe o szerokim spektrum działania przeciwko arbowirusom5. Test oparty na CPE jest dobrze uznanym testem, który został wykorzystany do odkrywania leków przeciwwirusowych przeciwko wielu wirusom, które wywołały szybką i obserwowalną CPE / apoptozę5-7. W naszym systemie, po zakażeniu BTV, CPE jest widoczne w komórkach kręgowców, w tym HeLa, BSR i HEK 293T8. CPE wywołane przez BTV można monitorować i oznaczać ilościowo za pomocą różnych metod wykrywania żywotności komórek, w tym zestawu odczynników żywotności komórek CellTiter Glo (zestaw KTG)9. Zestaw ten określa liczbę żywotnych komórek w hodowli na podstawie ilościowego oznaczenia przedstawionego komórkowego ATP, który sygnalizuje obecność metabolicznie aktywnych żywych komórek. W zoptymalizowanych warunkach, zaprezentowany tutaj test oparty na CPE wykazał swoją wykonalność dzięki jednoetapowemu protokołowi "mix and measure" oraz elastyczność dzięki stabilnym sygnałom luminescencyjnym. Tymczasem toksyczne związki zmniejszające żywotność komórek zostaną wykluczone w tym teście opartym na CPE. Test oparty na CPE wykazał swoją solidność i niezawodność w odkrywaniu leków przeciwwirusowych przeciwko BTV i został wykorzystany do badań przesiewowych NIH Molecular Libraries Small Molecule Repository (MLSMR), co prowadzi do identyfikacji sześciu nowych klastrów potencjalnych przeciwwirusowych związków ołowiowych5.
Gdy potencjalny związek przeciwwirusowy zostanie zidentyfikowany za pomocą testu opartego na CPE, będzie musiał zostać poddany testowi dawka-odpowiedź o dziesięciu stężeniach, aby określić zakres skuteczności przeciwwirusowej i cytotoksyczności2. Skuteczność przeciwwirusowa, reprezentowana jako 50% stężenie hamujące (IC50) lub 50% stężenie skuteczne (EC50), to stężenie leku, który hamuje CPE wywołane przez wirusa w połowie drogi między wartością wyjściową a maksymalną. Cytotoksyczność leków przeciwwirusowych, tj. 50% stężenie cytotoksyczności (CC50), to stężenie leku wywołujące 50% cytotoksyczności między wartością wyjściową a maksymalną. Wskaźnik selektywności (SI), oznaczany jako 50% SI (SI50) jest obliczany na podstawie CC50/IC50, który określa swoistość leku przeciwwirusowego wobec CPE wywołanego przez wirusa. Wartości IC50 (lub EC50), CC50 i SI50 są krytycznymi miarami pozwalającymi określić, czy związek przeciwwirusowy jest silny i selektywny do dalszego opracowywania leków.
Gdy lek przeciwwirusowy nie wykazywał jawnej toksyczności in vitro, a jednocześnie zapobiegał indukowanemu przez wirusa CPE i produktywnemu cyklowi życia wirusa, ważne jest scharakteryzowanie jego MoA2. Rozpoczęliśmy taką charakterystykę, przeprowadzając test ToA w celu określenia możliwych etapów cyklu życiowego wirusa, na który ma wpływ lek przeciwwirusowy. Ogólnie rzecz biorąc, związki przeciwwirusowe dodawano do komórek w różnym czasie przed lub po infekcji wirusowej. Gdyby leki przeciwwirusowe zostały dodane do zakażonych komórek po ich docelowym etapie w trakcie infekcji, skutkowałoby to niższą aktywnością w porównaniu z tym, który został dodany przed etapem. W związku z tym badanie ToA ma kluczowe znaczenie dla określenia skuteczności przeciwwirusowej związku i jego potencjalnego celu, zarówno w cyklu życiowym wirusa, jak i w maszynerii gospodarza zaangażowanej w cykl życia wirusa.
Dla wszystkich trzech testów, żywotność komórek została określona za pomocą zestawu KTG zgodnie z instrukcją producenta5. Ten system detekcji generuje odpowiednie sygnały luminescencyjne, które mogą być analizowane za pomocą różnych wewnętrznych programów. Każdy test został zwalidowany i przeprowadzony co najmniej w trzech egzemplarzach z ośmioma replikami. Dla wszystkich uzyskanych danych przeanalizowano trzy parametry, w tym wartość średnią (AVE), odchylenie standardowe (STDEV) i zmienność współczynnika (CV) w celu określenia wiarygodności testu. Po określeniu solidności testu, dane będą dalej analizowane i wykreślane przy użyciu różnych narzędzi biostatycznych i graficznych2.