Celem protokołu jest zilustrowanie różnych testów związanych z wnikaniem wirusa, które mogą być użyte do identyfikacji potencjalnych inhibitorów wnikania wirusa.
Artykuł metodologiczny
Celem protokołu jest zilustrowanie różnych testów związanych z wnikaniem wirusa, które mogą być użyte do identyfikacji potencjalnych inhibitorów wnikania wirusa.
Testy przeciwwirusowe, które mechanicznie badają wejście wirusa, są niezbędne do określenia, na którym etapie oceniane czynniki są najbardziej skuteczne, i pozwalają na identyfikację potencjalnych inhibitorów wnikania wirusa. W tym miejscu przedstawiamy eksperymentalne podejścia do identyfikacji małych cząsteczek zdolnych do blokowania infekcji przez bezotoczkowy wirus Coxsackievirus A16 (CVA16) poprzez celowanie w cząsteczki wirusa lub określone etapy wczesnego wnikania wirusa. Testy obejmują analizę czasu dodania leku, test wiązania wirusa oparty na cytometrii przepływowej oraz test inaktywacji wirusa. Przedstawiamy również protokół dokowania molekularnego wykorzystujący białka kapsydu wirusa do przewidywania potencjalnych pozostałości, na które ukierunkowane są związki przeciwwirusowe. Testy te powinny pomóc w identyfikacji potencjalnych środków przeciwwirusowych, które działają na wnikanie wirusa. Przyszłe kierunki mogą badać te potencjalne inhibitory w celu dalszego rozwoju leków.
Choroba rąk, stóp i jamy ustnej (HFMD) jest najczęściej wywoływana przez wirus Coxsackie A16 (CVA16) i enterowirus 71 (EV71) u małych dzieci. W ostatnim czasie w regionie Azji i Pacyfiku nastąpił znaczny wzrost HFMD wywołanej przez CVA16. Chociaż objawy mogą być łagodne, mogą wystąpić poważne powikłania, które wpływają na mózg i serce, z potencjalną śmiertelnością1,2. Obecnie nie ma licencjonowanych terapii przeciwwirusowych ani szczepionek przeciwko CVA16, a zatem istnieje pilna potrzeba opracowania strategii przeciwwirusowych w celu ograniczenia przyszłych epidemii i związanych z nimi powikłań.
CVA16 to wirus bezotoczkowy, który ma dwudziestościenny kapsyd złożony z pentamerów, z których każdy zawiera 4 białka strukturalne, a mianowicie VP1, VP2, VP3 i VP4. Wokół każdej pięciokrotnej osi pentameru znajduje się obszar "kanionu", który objawia się jako depresja i jest znany ze swojej roli w wiązaniu receptorów3. Na dnie tego kanionu znajduje się hydrofobowa kieszeń w regionie VP1, która zawiera naturalny ligand tłuszczowy o nazwie sfingozyna (SPH). Sugeruje się, że receptory komórkowe, takie jak ludzki ligand 1 glikoproteiny selektyny selektyny P (PSGL-1) i receptor zmiatacza klasy B 2 (SCARB2), odgrywają rolę w wiązaniu wirusa poprzez wypieranie tego ligandu, co powoduje zmiany konformacyjne kapsydu, a następnie wyrzucenie genomu wirusa do komórki gospodarza4,5,6. Zidentyfikowanie możliwych inhibitorów, które blokują kolejne zdarzenia w procesie wnikania wirusa, może dostarczyć potencjalnych strategii terapeutycznych przeciwko zakażeniu CVA16.
Etapy cyklu życia wirusa mogą być analizowane za pomocą eksperymentalnych metod jako cele, aby pomóc zidentyfikować środki przeciwwirusowe specyficzne dla danego trybu. Analiza czasu dodania leku bada efekt leczenia lekiem w różnych momentach infekcji wirusowej, w tym przed wejściem (dodane przed infekcją wirusową), wejście (dodane równocześnie z infekcją wirusową) i po wejściu (dodane po infekcji wirusowej)7. Wpływ można ocenić za pomocą standardowego testu płytki nazębnej, określając ilościowo liczbę blaszek wirusowych utworzonych w każdym z warunków leczenia. Test wiązania wirusa oparty na cytometrii przepływowej określa, czy lek zapobiega przyczepianiu się wirusa do komórek gospodarza. Osiąga się to poprzez przesunięcie temperatury z 37 °C, w której występuje większość infekcji wirusowych u ludzi, do 4 °C, gdzie wiriony są w stanie związać się z powierzchnią komórki gospodarza, ale nie są w stanie dostać się do komórek7. Cząsteczki wirusa związane z błoną komórkową są następnie oznaczane ilościowo poprzez barwienie immunologiczne antygenów wirusowych i oceniane za pomocą cytometrii przepływowej. Z drugiej strony test inaktywacji wirusa pomaga ocenić potencjalne fizyczne interakcje leku z wolnymi cząsteczkami wirusa, osłaniając lub neutralizując wiriony, lub powodując agregacje lub zmiany konformacyjne, które sprawiają, że są one nieaktywne do kolejnych interakcji z powierzchnią komórki gospodarza podczas infekcji8,9. W tym eksperymencie inokulum wirusa może najpierw inkubować z lekiem, a następnie zostać rozcieńczone w celu miareczkowania leku przed zakażeniem monowarstwy komórki gospodarza i wykonaniem standardowego testu płytki nazębnej8. Wreszcie, dokowanie molekularne jest potężnym narzędziem do przewidywania potencjalnych miejsc interakcji leków na powierzchni wirionu, w tym glikoprotein wirusowych z wirusów otoczkowych i białek kapsydu wirusa z wirusów bezotoczkowych, przy użyciu algorytmów obliczeniowych. Pomaga to w mechanicznym określeniu celów działania leku i dostarcza przydatnych informacji, które można dalej walidować za pomocą dalszych testów.
Ostatnio zastosowaliśmy wyżej opisane metody do identyfikacji związków przeciwwirusowych, które skutecznie blokowały infekcję przez nieotoczkowy CVA169. W niniejszym artykule opisano i omówiono szczegółowe protokoły, które zostały zastosowane.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Wszystkie hodowle komórkowe i infekcje wirusowe muszą być przeprowadzane w certyfikowanych kapturach bezpieczeństwa biologicznego, które są odpowiednie dla poziomu bezpieczeństwa biologicznego próbek, z którymi się obchodzimy. Dwie małe cząsteczki z klasą taniny, kwas chebulagowy () i punikalagina (PUG), które, jak zaobserwowano, skutecznie blokują infekcję CVA169, są używane jako przykłady potencjalnych środków hamujących. Aby zapoznać się z podstawowymi zasadami technik wirusologicznych, rozprzestrzenianiem się wirusa, określaniem miana wirusa oraz pojęciami jednostek tworzących blaszkę (PFU) lub wielości infekcji (MOI), czytelnik jest odsyłany do reference10.
1. Hodowla komórkowa, preparat wirusa, preparat złożony i cytotoksyczność złożona
2. Test czasu dodania leku
3. Test wiązania oparty na cytometrii przepływowej
4. Test inaktywacji wirusów
5. Molekularna analiza dokowania
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Test czasu dodania leku jest wskazany w Rysunek 1 i pokazuje wpływ leczenia przy użyciu małych cząsteczek i PUG na infekcję CVA16 zarówno przed wejściem wirusa (pre-leczenie), podczas wejścia wirusa (współdodawanie), jak i po wejściu wirusa (po infekcji). Obie małe cząsteczki miały jedynie marginalny wpływ na zakaźność CVA16, czy to w wstępnym traktowaniu komórek gospodarza przed infekcją wirusową (Rysunek 1A), czy w leczeniu po infekcji (...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym raporcie opisaliśmy protokoły, które są przydatne do identyfikacji kandydatów na leki przeciwwirusowe, które są ukierunkowane na wnikanie wirusa, w szczególności przeciwko CVA16 bez otoczki. Testy są zaprojektowane w taki sposób, aby przeanalizować wczesne zdarzenia podczas wnikania wirusa, co jest pomocne w wyjaśnieniu mechanizmu (mechanizmów) działania i potencjalnego celu (celów) aktywności przeciwwirusowej badanych czynników. "Test czasu dodania leku" pozwala na szerokie określenie potencjalnego celu badanych z...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie ma dla nich konfliktu interesów.
Autorzy są wdzięczni dr Joshua Beckhamowi z University of Texas w Austin za wsparcie techniczne przy dokowaniu molekularnym. Badanie to było częściowo wspierane przez finansowanie z Ministerstwa Nauki i Technologii Tajwanu (MOST107-2320-B-037-002 dla C.-J.L. i L.-T.L.; MOST106-2320-B-038-021 i MOST107-2320-B-038-034-MY3 do L.-T.L.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 4% paraformaldehydu | Sigma | AL-158127-500G | |
| Alexa 488-sprzężone anty-mysie IgG | Invitrogen | A11029 | |
| Amfoterycyna B | GIBCO | 15290-018 | |
| Przeciwciało anty-VP1 | Przeciwciało Merck-Millipore | MAB979 | Anti-Enterovirus 71, reaguje krzyżowo z Coxsackie A16, klon 422-8D-4C-4D |
| Beckman Coulter Cytometr | Beckman Coulter | FC500 | |
| Corina | Molecular Networks GmbH | ||
| Krystaliczny fiolet | Sigma | C3886-100G | |
| DMEM | GIBCO | 11995-040 | |
| DMSO | Sigma | D5879 | |
| FBS | GIBCO | 26140-079 | |
| Formaldehyd | Sigma | F8775 | |
| Graphpad Prism | GraphPad | ||
| Sól sodowa heparyny | Sigma | H3393 | |
| Zestaw do testów toksykologicznych in vitro, Sigma | TOX2 | ||
| Metyloceluloza | Sigma | M0512-100G | |
| PBS pH 7,4 | GIBCO | 10010023 | |
| Penicylina-Streptomycyna | GIBCO | 15070-063 | |
| PyMol | Schrö | ||
| Kalifornijski w San | Francisco |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie