Описанный протокол описывает процедуру получения белкового комплекса HiBiT-рецептор-связывающего домена и его применение для быстрого и чувствительного обнаружения антител к SARS-CoV-2.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Описанный протокол описывает процедуру получения белкового комплекса HiBiT-рецептор-связывающего домена и его применение для быстрого и чувствительного обнаружения антител к SARS-CoV-2.
Появление пандемии COVID-19 увеличило потребность в более совершенных серологических методах выявления для определения эпидемиологического воздействия тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2). Растущее число инфекций SARS-CoV-2 повышает потребность в лучших анализах обнаружения антител. Современные методы обнаружения антител ставят под угрозу чувствительность для скорости или являются чувствительными, но отнимают много времени. Большая часть SARS-CoV-2-нейтрализующих антител нацелена на рецептор-связывающий домен (RBD), один из первичных иммуногенных компартментов SARS-CoV-2. Недавно мы спроектировали и разработали высокочувствительный, биолюминесцентный RBD (NanoLuc HiBiT-RBD) для обнаружения антител к SARS-CoV-2. В следующем тексте описывается процедура получения комплекса HiBiT-RBD и быстрый анализ для оценки наличия антител, нацеленных на RBD, с использованием этого инструмента. Благодаря долговечности белкового продукта HiBiT-RBD в широком диапазоне температур и более короткой экспериментальной процедуре, которая может быть завершена в течение 1 ч, протокол можно рассматривать как более эффективную альтернативу для обнаружения антител к SARS-CoV-2 в образцах сыворотки крови пациента.
Недавнее появление нового коронавируса SARS-CoV21 вызвало более 2 800 000 смертельных случаев и 128 миллионов инфекций по состоянию на 30 марта 20212 года. Из-за отсутствия надежной и хорошо отлаженной процедуры лечения для клинической терапии SARS-CoV-2 было предпринято много усилий по ограничению дальнейшей передачи вируса и, что более важно, по разработке эффективного и надежного лечения или вакцины3. На сегодняшний день в испытаниях, о которых сообщила Всемирная организация здравоохранения4, насчитывается более 50 вакцин-кандидатов на вакцину от COVID-19. Выявление антител против SARS-CoV-2 имеет первостепенное значение для определения долгосрочной стабильности гуморального ответа при введении вакцины, а также у выздоровевших пациентов с COVID-195. Некоторые исследования показали, что существует вероятность того, что выздоровевшие пациенты с SARS-CoV-2 теряют большую часть RBD-связывающих антител через 1 год5,6,7,8,9. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять устойчивый иммунитет, и более чувствительные платформы обнаружения антител могут помочь в дальнейшей такой работе. Сообщения о устойчивом иммунитете к легким инфекциям SARS-CoV-2, которые предполагают долгосрочные реакции антител, также являются интересной и стоящей областью исследования. Быстрый и точный метод обнаружения необходим для мониторинга антител в сыворотках людей, чтобы предоставить больше информации об иммунитете в популяции.
Как и другие коронавирусы, SARS-CoV-2 использует выступающий шип гликопротеин для связывания с ангиотензинпревращающим ферментом-2 (ACE2), чтобы инициировать каскад событий, которые приводят к слиянию вирусной и клеточной мембран6,7. Несколько исследований недавно доказали, что RBD белка Spike играет решающую роль в получении мощного и специфического ответа антител против SARS-CoV28,9,10,11. В частности, корреляции, наблюдаемые Premkumar et al. между титром RBD-связывающего антитела и эффективностью нейтрализации SARS-CoV-2 плазмы пациентов, согласуются с тем, что RBD является иммуногенным компартментом структуры вируса9. Имея это в виду, многие диагностические тесты, доступные для обнаружения антител к SARS-CoV-2, являются трудоемкими и дорогостоящими, требуют длительной процедуры инкубации и промывки (иммуноферментный анализ [ИФА]) или отсутствия чувствительности и точности (иммуноанализ бокового потока [LFIA])12. Таким образом, количественный и быстрый комплементарный серологический метод обнаружения антител, полученных из COVID-19, с высокой чувствительностью, быстрым ответом и относительно низкой стоимостью, послужил бы необходимости в надежном серологическом тесте для эпидемиологического эпиднадзора SARS-CoV-2.
В совокупности ограничения текущих серологических анализов побудили к исследованию системы биолюминесцентной отчетности в качестве потенциального диагностического агента в будущих серообследовании. Биолюминесценция представляет собой естественную реакцию фермента / субстрата с излучением света. Нанолюк люцифераза является самой маленькой (19 кДа), но самой яркой системой по сравнению с Люциферазой Рениллы и светлячка (36 кДа и 61 кДа соответственно)13,14. Кроме того, Nanoluc имеет самое высокое отношение сигнал/шум и стабильность среди ранее упомянутых систем. Высокая интенсивность сигнала Nanoluc поддерживает обнаружение даже очень низких количеств репортерных слияний15. Nanoluc Binary Technology (NanoBiT) представляет собой разделенную версию системы Nanoluc, которая состоит из двух сегментов: малого BiT (11 аминокислот; SmBiT) и большой BiT (LgBiT) с относительно низкими аффинными взаимодействиями (KD = 190 мкМ) с образованием люминесцентного комплекса16. NanoBiT широко используется в различных исследованиях, включающих идентификацию белково-белковых взаимодействий15,17,18,19 и клеточных сигнальных путей11,20,21.
Недавно вместо SmBiT был введен еще один небольшой пептид с явно более высоким сродством к LgBiT (KD = 0,7 нМ), а именно система HiBiT Nano-Glo. Высокое сродство и сильный сигнал анализа Nano-Glo «add-mix-read» делает HiBiT подходящей, количественной, люминесцентной пептидной меткой. В этом подходе тег HiBiT добавляется к белку-мишени путем разработки конструкции, накладывающей минимальные структурные помехи. Слияние HiBiT-белка будет активно связываться с аналогом LgBiT, производя высокоактивный фермент люциферазы для генерации обнаруживаемой биолюминесценции в присутствии реагентов обнаружения (рисунок 1). Аналогичным образом, мы разработали систему на основе HiBiT Nano-Glo для легкого измерения титра нейтрализующих антител в сыворотках выздоровевших людей SARS-CoV-2 и недавно разработали HIBiT-помеченный SARS-CoV-2 RBD. В этой статье описывается протокол производства биорепортера HiBiT-RBD с использованием стандартных лабораторных процедур и оборудования, и показано, как этот биорепортер может быть использован в быстром и эффективном анализе для обнаружения антител, нацеленных на SARS-CoV-2 RBD.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол, описанный ниже, придерживается всех этических принципов в соответствии с протокольным кодом 20200371-01H.
1. Производство и оценка биорепортера HiBiT-RBD
2. Обнаружение антител против RBD с помощью быстрого и чувствительного анализа
3. Высокопроизводительное обнаружение специфических антител к SARS-CoV-2 из образцов сыворотки крови пациента
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Сигналы как от HiBit-RBD-содержащего клеточного лизата, так и от супернатанта трансфектированных клеток были записаны (рисунок 2) для оценки соответствующего источника белка. HiBiT-RBD и LgBit использовались отдельно в качестве элементов управления, и данные показали низкий фон по сравнению с сильным сигналом, когда обе части были объединены. Следовательно, взаимодействие HiBiT-RBD с LgBiT необходимо для генерации активного фермента для переваривания субстрата и биолюминесцентной активности ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Растущее число людей, инфицированных SARS-CoV-2, и продолжающиеся усилия по глобальной вакцинации требуют чувствительных и быстрых серологических тестов, которые могут быть использованы в крупномасштабных серообследовании. Недавние исследования показывают, что биорепортеры на основе расщепленной нанолюциферазы могут быть использованы для разработки таких анализов. Недавно мы разработали биорепортер HiBiT-RBD для разработки теста, который можно использовать для быстрого и надежного обнаружения специфических антител к SARS...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Мы ценим и благодарим за техническую помощь Сяохун Хэ, Рикардо Мариуса, Джулии Петрик, Брэдли Остина и Кристиано Танезе Де Соуза. Мы также благодарим Мину Гахремани за графический дизайн. Мы также хотели бы поблагодарить всех людей, которые приняли участие и сдали свои образцы крови для этого исследования. DWC частично поддерживается факультетом uOttawa и кафедрой медицины.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 5x Пассивный буфер для лизиса | Promega | E194A | 30 мл |
| Bio-Plex Ручная магнитная шайба | Bio-Rad | 171020100 | |
| DMEM | Sigma | D6429-500ml | |
| Dual-Glo люциферазная система | Promega | E2940 | 100 мл набор |
| Фетальная бычья сыворотка (FBS) | Sigma | F1051 | |
| HiBiT-RBD Плазмида | gacggatcgggagatcccgatcctatggt gcactctcagtacaatctgctgccgcata gttaagccagtatctgctgctggttggtgg aggtcgctgagtgagtagta agcgcgaaaattta agctacaacaaggcaaggctgctgaccgacaa ttgcatgaagaatctgcttaggtttttg cgctgcttcgcgtg cgctcttcgcgatgatacgggccagatatacgc gtgacattgattgactagttattaatagt aatcaattacgggtcattagttcatagcccat atattggagttccgcgttacataacttacggtaa atggcgcgctggctgaccgcccggctgaccc ccgcccattgacgtcaatgaccc atagtaacgccaatagggactttccattgacgtc aatgggtggagtattatttacggtaaactgcactt tggcagtacatcaagtatcatatgccaagta cgccccctattgacgtcaatgacgtaaaatgg cccgcctggcatgcatgaccttat gggactttttggcagtacatctactatg gggactttggcagtacatcattat tagtcatcgctattattatggtgatgcgttt ggcagtacatcaatgggcgtttg actcacgggagtttg acgtcaatgggagtttggcaccaaatc aacgggactttccaaaatgtcgtaaatgtcgtaacacggg ccccattgacgcaaatggcgta ctaactagagaacccactgcttactggcttatcg aaattaatacgactcactatagggagacccaa gctggctagcgtttaaacttaagcttgaccga gctcggatccgaccATGGAGACAGA CACACTCCTGCTATGGGTACTGC TGCTGGGTTCCAGGTTCCACC TGGTGACtctggctctagcggctggctctctct agcggcggcATGGTGAGCGGCTG GCGGCTGTTCAAGAAGATTAGC tctagcggcGACTACAAGGACCA ACGACGACTACAAGGACGAC GACGACAAGggcagcggctctccggca gcagggaggagggaggctctgggga ggctgggagggagga ggctcggcggcaaatgtg cccattcggcggcgagggagatg ttgccagcgtatgcctggaaccggaagaga atctctaattgcgtggggcgactatagcgtgct gtacaatagcctccttctctctacctttaagt gctatggcgtcccccacaaaagctgaacgac ctgtgcttcaccaacgtgtacgccgactctttttgtacgccgacttttgt gatcaggggcgatgaggtgcgccagatcgc acctggacgacaggcaagatcgactac aactataagctgccagatttcaccggct gcgtgatcgcctggaatagcaaatctggatt ccaaagtggcggcaactacaattatctct cggctgtgttcagaagaagaacctgaagccctt tgagcgggatatcagcacaccaccagag gcaggcgagatccaccttgcaagggaggagg ttccagcctaaaatggcgtgggctatcagcca tacagggtggtgctctctttттттgagctg cacgcacctgcaaccgtcctctggacacatc gagggcccacatgctggagatggccatc atcaccatccatcaccactgatag cggccgctcgagtctagggcccgtttaaac ccgctcagcctcgactgtgttctagtt gccagcttctagtt gccagccatgtgccggg ccttccttgaccctggaccc tgtcctttcctaatgaaatgaggaaattgcat cgcattgtgtctgagtaggtgga ggattgggga ggattggg gatgggtggggg gatgggtgggctctggtgagggaa agaaccagctggggctctagggggtatcccca cgcgcctagcggcggcgcattaagcgcggcg ggtgtggtgttacgcgcggcg ggtggtgaccgctac acttgccagccgcccggcccg ctttcttccctttccctctt tccccgtcaagctctaaatcgggggcttta gggttccggatttagtgttacggcaccgacc ccaaaaaactttagttagggtgtgagacggtttttcgcc ctttgacgtgtttcgcc ctttgacgtggagtggagtcccctttttttaatg gactcttgttccaaactggaacaccaacc ctatctcggtctatttattttttattattattggttaaaaatgagctg Атттаааааааттаааааааааа; cgcatgattgaacaagatggattgcacgcagg ttctccggcgctggtggggtggc tatgactgggcacaaatcggctct gatgccgcggctgtcagcggttttttgtcaagaccggg tgccctgaatgaactgcaggcaggcagcg cggctatcggcggcggggcct tgcgcagctgcgtcactgaagcg ggaagggactggc ggggcaggatctcctgtcatctcaccttg ccgagaaagtatccatggctgctgcatgctgcaatg agcgagcacgtactcggatggaagccggtct tgtcgatcaggatgatggacgaagagcat caggggctcgcgcgccgaactgttcgcca ggctcaaggcgcgcatgcccgcgagg atctcgtcgtgacccatggcgatgcctgctg ccgaatatcatggtggaaatggccttt ctggattcatcgactgtggccgggggtgt ggcgggggggt ggcggaccgcctatcaggacatagtggct acccgtgatggtgaagagctggcggcg aatgggctgctgctcctcgtgctttacgg tatcgccgctcgattcgcgcgcc ttctatcgcctttgcgcgcc ttctatcgcctttgacgagttcttctgagcg ggactctgggggttcgaaatgaccggaag cgacgcccaacctgccatcgaggat TCCACCGCCGCCTTCTATGAAAAGGTTGGGCTT CGGAATCGTTTTCCGGGGGGGGGGGGATGA TCCTCCAGCGGGGGATGAGT TCTCGCCCCCCAACTTTTTTTTGCAGCTTA TAATGGTTAAAAAAGCAAAGCACAA ATTTCAAAAAAGTTTTTTTTCACTGCATT CTAGTTGGTGTGTGTGTGTGTGTATTCATCATAT CTTATGTGTCTATACCGTCGATTATT AGAGCTGGCGTGTGTATTATTC CTGTGAAATTATTC CTGTGAAATTATTATTATTC CTGTGAAATTATTCCGCAATCCACACAC AACATACGAGCCGGAAGGAAGCATAAAAG CCTGGGGTGAAAAG CCTGGGGTGCTAACTCACAT TAATTGCGTGTTGCCTCACTGCCCCCCCTCTCT gggaaacctgtcgtgccagctgcattaatgaa tcggccaacgcggggagaggcgttttgcg tattgggcgcttccgctcc gctgcgctcggtcgttcggctgcggcggt atcagctcactcaaaggcggtaatacgttc cacagaatcagggaagaa catgtgagcaaggccagcaagcaaggccag gaaccgtgaaaggccag gaaccgtaggccg gaacctgaaggccttt tccataggctccgccccctgcccctgccctgacgagcatcac aaaaatcgacgctcaagtcagagggcgaa acccgaggactataaagataccaggcgtt tccccctggaagctccctt ccgaccctgctct ТТТТТКККТТКГГГГАагГТГГтггГКГКГгГТГтГТГгГТГтГТГгГТГТгГТКГГТкгГТГТкгГТКГгГТГКГгГТКГГТкгГТКГТТ АгтГТГТГтГТКГГтГТКГтГТКГГтГТГГтГТГГтГГаГТГ ctcaagaagatcctttgatcttttttctacggt ctgacgctcagtggaaaaactcacttaa gggattttggtcatgagattatcaaaaggatct tcacctagatccttttaaagtt ttaaatcaatctaaaaagtatgaaaactt ggtctgacagtgagtcagtcaatgtaatcagg cacctatctcagcgatctcttcatttctcatcca tagttgcactccccgtcccgtcgtcgt gccgggaagctagtaagtagttcgccagtt aatagtttttgcccaacgttgttgccattgctacag gcatcgtggtgtcacgctcgtgtggtatgg cttcattcagctccggttcccaacgatcaaggc gagttacatgatcccccatgttgtgcaaaag cggttagctccttcggtcctccgatcgtgtca gaagtaagttggccgcagttatcactcatggt tatggcagcactgcatgcataatttactgtgtcatg ccatccgtaagatgctttttgactggtgagtatgcg gcaccgagtgctctgctgcggcggcggccaattaa a aagtgctccatggaaaacgtggggc gaaaactctcaaggattaccgctgcttgagat ccagttcgatgtaacccactcgtgcacccaact gatcttcagcattttttttcacccgtttc tgggtgagcaaaaggaaaagcaaaatgc cgcaagggaaggcgacgga aatgttgaatactactcttcctttttttcaat attattgaagcattcaggtattc tcatgagcggatacatatttgaattttt agaaaaaggggttccgcgca catttccgaaaagtgccgaaagtgcc | ||
| LgBiT | Promega | N3030 | |
| пенициллин стрептомицин | Thermo Fisher Scientific | ||
| Магнитные бусины Pierce Protein G | Thermo Fisher Scientific | 88848 | |
| PolyJet In Vitro ДНК Реагент для трансфекции | Signagen | SL100688,5 | |
| SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Spike нейтрализующее антитело, мышиный маб | SinoBiological | 40592-MM57 | |
| Synergy Mx Микропланшетный ридер | BioTek | 96-луночный планшетный ридер люминометр | |
| Трипсин-ЭДТА | Thermo Fisher Scientific | 2520056 | 0,25% |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.