Summary
바이러스 복제를 측정하는 시험 관내 분석에서 크게 루시페라아제 또는 생물 발광 가능한 다른 효소를 발현하는 재조합 RNA 바이러스의 개발에 의해 개선되었다. 여기 세부 홍역 및 화학 도서관에서 폭 넓은 스펙트럼 항 바이러스를 분리하기 Chikungunya의 바이러스와 같은 재조합 균주를 결합하여 높은 처리량 검사 파이프 라인을.
Abstract
RNA 바이러스는 독감, 기관지염, 뎅 그열, C 형 간염 또는 홍역과 같은 주요 인간의 질병에 대한 책임이 있습니다. 그들은 또한 때문에 점점 더 많은 자연 생태계를 관통 증가 세계적 교류와 인간의 인구의 신흥 위협을 나타냅니다. 이러한 새로운 상황의 좋은 예는 인도양 2005에서 2006 사이의 Chikungunya의 바이러스 전염병이다. 바이러스 복제를 제어하는 세포 경로에 대한 우리의 이해의 최근 진행되는 호스트 세포의 기능을 대상 화합물은, 오히려 바이러스 자체보다, RNA 바이러스의 대형 패널을 억제 할 수있는 것이 좋습니다. 일부 광범위한 스펙트럼 항 바이러스 화합물은 호스트 목표 지향적 인 분석으로 확인되었습니다. 그러나, 세포 배양에 바이러스 복제의 억제를 측정하는 것은 판독으로 세포 변성 효과의 감소를 사용하는 것은 여전히 가장 중요한 검사 방법을 나타낸다. 이러한 기능적인 스크린에는 크게 리포터를 발현하는 재조합 바이러스의 개발에 의해 개선 된 주 효소이러한 루시퍼 같은 생물 발광의 pable. 본 보고서에서는 세부 광범위한 스펙트럼 항 바이러스 프로필과 화합물을 식별하기 위해, 재조합 홍역 및 세포 생존 능력의 분석과 Chikungunya의 바이러스를 결합하여 높은 처리량 검사 파이프 라인을,.
Introduction
RNA 바이러스는 인간 감염의 큰 다양성에 대한 책임이 있으며, 공공의 건강과 경제적 비용의 측면에서 전 세계적으로 인구에 큰 영향을 미친다. 효과적인 백신은 여러 가지 인간의 RNA 바이러스에 대해 개발되어 널리 예방 치료로 사용됩니다. 그러나 RNA 바이러스 감염에 대한 치료 약물의 중요한 부족은 여전히있다. 사실, 효율적인 백신은 뎅 그열 바이러스, C 형 간염 바이러스 또는 인간의 호흡기 세포 융합 바이러스 (hRSV) 등 주요 인간의 병원체에 대해 사용할 수 없습니다. 게다가, RNA 바이러스로 인해 글로벌 교류와 생태계에 대한 인간의 영향의 빈도가 증가하고 새로운 질병의 대부분에 대한 책임이 있습니다. RNA 바이러스를 나타내는이 위협에 대해, 우리의 치료 아스날은 매우 제한적이며 1-3 상대적으로 비효율적이다. 현재 치료는 본질적으로, 선천성 면역을 자극하는 재조합 I 형 인터페론 (IFN-α / β)를 기반으로또는 리바비린의 관리. 이 리보 아날로그의 작용 모드가 논란이 아마 다양한 메커니즘에 의존하고 있지만, 세포 내 GTP 풀을 고갈 휴대 IMPDH (이노신 인산 탈수소 효소)의 억제, 4 명확 필수적이다. 리바비린은 페 길화 된 IFN-α와 결합, C 형 간염 바이러스에 대한 주요 치료입니다. 그들이 효율적으로 무딘 IFN-α / β는 5 요인 독성의 발현을 통해 신호 종종 리바비린 3 탈출 그러나, IFN-α / β와 리바비린 치료는 대부분의 RNA 바이러스에 대한 생체 내에서 상대적으로 가난한 효능이다. 가 최근 논란이 혜택을 6 심각한 hRSV 질환에 대해 승인을 받았다하더라도 이것은, 리바비린 치료가 중요한 독성 문제를 제기한다는 사실에 추가됩니다. 최근에, 일부 바이러스 특정 치료법 개발 O와 인플루엔자 바이러스, 특히, 시판 된F 뉴 라미니다 아제 억제제 3. 그러나, 큰 다양성과 RNA 바이러스의 영구 출현은 상대적으로 가까운 미래에 그들의 각 하나에 대한 특정 치료법의 개발을 배제한다. 합해서, 이는 가까운 미래에 강력한 항 바이러스 분자를 확인하고 개발하는 효율적인 전략에 대한 필요성을 강조한다.
그것은 RNA 바이러스의 대형 패널에 대한 활성 광범위한 스펙트럼 억제제는이 문제를 해결하는 것이 말을 간단하다. 이러한 분자가 여전히 바이러스 학자의 꿈이지만, 세포 방어 메커니즘 및 선천성 면역 체계의 우리의 더 나은 이해는 몇 가지 가능성이 7,8 존재하는 것이 좋습니다. 여러 학문과 산업 연구소는 지금 세포 방어 메커니즘이나 바이러스 복제를 무디게하는 대사 경로의 특정 측면을 자극 분자를 찾고 있습니다. 이러한 화합물은 아마도 상당한 부작용을 보여줍니다 있지만, 급성 바이러스 감염에 대한 치료 관리하기 될 것이다장기에 대한 몇 가지 잠재적 인 독성에도 불구하고 그들을 허용하고, 비교적 짧은 시간에 에드. 다양한 전략은 광범위 항 바이러스 분자를 식별하기 위해 개발되었다. 일부 연구 프로그램은 특정 방어 나 대사 경로를 표적 분자를 발견을 목표로한다. 여기에는, 예를 들면, 바이러스 유전자 발현 구를 유도하고 RNaseL 10, 바이러스 저하 11을 촉진하기에 autophagy 기계와 같은 항 바이러스 요소를 활성화하는 병원체 인식 수용체는, 뉴 클레오 시드의 합성은 바이러스에 감염된 세포의 죽음을 침전 12,13 또는 사멸 캐스케이드 경로 14. 다른 그룹 13,15-17 목표를 기반으로하지 않는 표현형 스크린을 개발했습니다. 그 경우, 바이러스 분자는 단순히 관련 셀룰러 시스템에서 바이러스 복제를 차단하는 그들의 능력에 의해 식별된다. 일반 가정은 2-3 관련이없는 RNA 바이러스를 억제하는 화합물은 광범위한 SP에 적합한 프로필을 것입니다항 바이러스 분자를 ectrum. 이러한 경험적인 접근 방식을 선택 히트 화합물의 작용 모드는 두 번째 시간에 결정되고, 결국, 항 바이러스제에 대한 새로운 표적 세포의 식별로 이어질 수 있습니다. 흥미롭게도, 1999 년과 2008 년 사이 미국 식품 의약청의 승인 신약의 회고 분석은 일반적으로, 표현형 검사는 첫 번째 수준의 작은 분자 약물 (18)를 발견하는 목표 기반의 방법보다 더 나은을 수행하는 경향이있는 것으로 나타났습니다 .
높은 처리량 세포 기반 분석에서 바이러스 복제는 일반적으로 바이러스가 세포 변성 효과에서 결정된다. 세포는 감염 배양 96에 - 또는 시험 화합물의 존재 384 - 웰 플레이트. 몇 일 후, 세포의 층을 고정하고 크리스탈 바이올렛 등의 염료로 염색. 마지막으로 흡광도는 플레이트 판독기 및 바이러스 복제를 억제하는 화합물이 앞뒤로 세포 층을 보존하는 그들의 능력에 의해 확인되어 결정된다m 바이러스 - 유도 세포 변성 효과. 또한, 바이러스 성 매개 세포 변성 효과는 이러한 MTS 감소와 같은 표준 생존 분석을 사용하여 평가됩니다. 이러한 분석은 매우 온순하고 비용 효과가 있지만, 세 가지 주요 제한의 고통. 첫째, 그들은 따라서 19에 근접 대안을 호출, 바이러스 복제는 몇 일에 세포 변성하지만이 항상 가능한 것은 아니다 바이러스 세포의 조합을 필요로한다. 둘째, 그들은 바이러스 복제의 간접적 인 측정에 기초하고 있기 때문에 저조한 정량적이다. 마지막으로, 독성 화합물은 포지티브 히트로서 획득 될 수 있고, 따라서 세포 생존 능력을 측정하는 카운터 스크린으로 제거되어야한다. 이러한 장애물을 극복하기 위해, 재조합 바이러스 나 플리는 추가 전사 단위 또는 바이러스 단백질 유전자 (몇 가지 예는 20 ~ 23입니다) 프레임에, 같은 EGFP 또는 루시 페라 제 등의 리포터 단백질을 표현하는 역 유전학에 의해 설계되었다. 이 바이러스는 복제, 기자 홍보oteins는 바이러스 단백질 자체와 함께 생산된다. 이 바이러스 복제를 측정하고 후보 분자의 억제 활성을 평가하기 매우 정량적 분석을 제공한다. 이것은이 기자 시스템은 높은 감도와 거의없이 배경으로 넓은 동적 범위를 전시 이후 루시 페라 제 (또는 생물 발광 할 수있는 다른 효소)를 발현하는 재조합 바이러스에 특히 사실이다. 한층 더 여기 광원 따라서 형광 화합물 (24)과의 간섭을 방지 없다.
여기, 우리 세부 높은 처리량 프로토콜은 RNA 바이러스의 광범위한 스펙트럼 억제제 화학 라이브러리를 화면으로. 화합물은 반딧불 루시 페라 제 25 (rMV2/Luc, 그림 1, 기본 화면)를 발현하는 재조합 홍역 바이러스 (MV)에 감염된 인간의 세포에서 먼저 테스트됩니다. MV는 주문을 Mononegavirales에 속하고 종종 부정적인 가닥 RNA 바이러스의 프로토 타입 멤버로 간주됩니다에스. 이와 같이, MV 게놈은 바이러스 성 단백질을 코딩하는 mRNA의 분자를 합성하는 바이러스 중합 효소에 의해 주형으로 사용된다. rMV2/Luc라는 재조합 MV 변형에서 루시 페라 제 표현은 P와 M 유전자 (그림 2A) 사이에 삽입 추가 전사 단위에서 표현된다. 병렬로, 화합물 ATP 정량화하여 평가하는 상업 루시 페라 기반의 시약을 사용하여 인간의 세포에 자신의 독성 시험, 문화의 대사 활성 세포의 수 (그림 1, 기본 화면). 전체 화학 라이브러리는 용이하지 않은 독성 및 MV 효율적 복제를 차단하는 화합물을 선택하기 위해 이들 두 분석으로 스크리닝 할 수있다. 그리고, 히트는 Chikungunya의 바이러스 (CHIKV) 복제 (도 1, 보조 화면) 저해하는 그들의 능력에 대한 용량 - 반응 MV 복제의 억제, 독성의 결여 등을 위해 다시 테스트된다. CHIKV는 Togaviridae 가족의 일원이며 게놈은 AP 통신ositive 단일 가닥 RNA 분자. 따라서, 그것은 홍역 MV와 CHIKV 모두 RNA 바이러스의 대형 패널을 억제 할 수있는 좋은 기회가 억제 화합물에 전혀 관계가없는 것입니다. 구조 단백질이 전사 및 subgenomic의 mRNA 분자의 번역에 의해 인코딩되는 반면 CHIKV 비 구조 단백질은 직접 바이러스 게놈에서 변환됩니다. CHIKV에 대한 우리의 체외 복제 분석은 nsP3 및 NSP4 시퀀스 26 (그림 2B) 사이의 리포터 유전자의 삽입을 통해 비 구조적 폴리 단백질의 절단 된 부분으로 레 닐라 루시퍼 라 아제 효소를 표현 CHIKV / 르네라는 재조합 균주를 기반으로합니다. 레 닐라 루시퍼 라제 활성의 척도 CHIKV 생활주기의 초기 단계에서 바이러스 복제의 모니터링을 허용한다.
이것은 높은 처리량 프로토콜은 빠르게 만 molec의 상용 라이브러리 광범위 항 바이러스제에 대한 적합한 프로파일 갖는 화합물을 식별하는 데 사용되었다ules 화학 다양성이 풍부한. 화합물은 기본적으로 250에서 600 달톤에 이르는 분자량, 다섯 리핀 스키의 규칙에 따라, 5 이하 D 값을 기록했다.이 분자의 대부분은 다른 상용 라이브러리에서 사용할 수없는 새로운 화학 엔티티했다.
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Protocol
화합물과 96 웰의 딸 플레이트 1. 준비
- 실내 온도 -20 ° C에서 DMSO 화학 화합물의 10 mM의 주식 솔루션을 포함하는 96 - 웰 어머니 플레이트를 이동합니다. 희석 화합물은 2 ㎜에서 중간 96 - 웰 희석 판을 얻기 위해 DMSO에 5 배. 희석은 DMSO 20 ㎕로 5 μl를 피펫과 혼합하여 얻을 수있다.
- 피펫 흰색, 바코드 조직 문화 96 - 웰 플레이트의 마른 우물에 희석 플레이트에서 1 μL. 보조 플레이트 (D1)이 첫 번째 세트는 20 μM의 최종 농도에서의 화합물의 독성을 평가하는 데 사용된다. -20 ° C까지 사용에 보관 딸 접시.
- DMSO와 혼합 36 μL로 희석 플레이트에서 4 μl를 피펫으로 다시 1:10 화합물을 희석. 흰색, 편평한 바닥, 바코드 조직 문화 96 - 웰 플레이트의 마른 우물에 피펫 1 μL. 딸 플레이트 (D2)의 두 번째 세트는 MV의 replicatio의 억제를 평가하는 데 사용됩니다2 μM의 최종 농도에서 화합물에 의한 N. -20 ° C까지 사용에 보관 딸 접시.
2. 세포 배양의 제조 화합물의 독성을 확인하는
- 37 ° C에서 HEK-293T 세포를 성장, 5 % CO 2 둘 베코 변형 이글 배지 (DMEM)에서 안정화 된 L-글루타민, 10 % 소 태아 혈청 (FCS), 스트렙토 마이신 (100 ㎍ / ㎖), 페니실린과 보충 ((100) IU / ㎖). 세포는 모든 4~5일 트립신 처리하여 계대하고 신선한 플라스크에 1:10으로 희석된다. 세포 실험에 대한 로그 상에 있어야합니다.
- 실험 당일, 트립신 처리에 의해 균체를 회수하고 세포 카운팅을 수행한다. 펠렛 원심 분리하여 세포 및 배지에서 3 × 10 5 세포 / ml에서 그들을 재현 탁. 세포 현탁액의 12.5 ㎖를 각각 검사 판에 필요한 것을 고려하십시오.
- 전송 통에 세포 및 아군 화학 COMPO를 포함 D1 플레이트에 세포 현탁액 100 μl를 분배unds. 저점 내에서 세포 현탁액은 정기적으로 침전을 방지하기 위해 교반된다.
- DMSO의 1 μL와 제어 우물 A1, C1, E1, G1, A12, C12, E12와 G12 스파이크. 해당 우물은 살아있는 세포에 대한 참조 (독성)로 사용됩니다. 제어 우물 B1 스파이크, D1, F1, H1, DMSO의 1 μL와 세포를 죽일 수있는 0.5 % IGEPAL 솔루션의 2.5 μL와 B12, D12, F12과 H12. 해당 우물은 죽은 세포에 대한 참조 (높은 독성)로 사용됩니다.
- 37 ° C에서 24 시간 동안 세포를 품어 5 % CO 2.
rMV2/Luc에 의해 감염된 세포 배양 3. 준비
- 성장과 2.1 및 2.2에 설명 된대로 세포를 복구 할 수 있습니다. 다시, 배양 배지에서 3 × 105 세포 / ml로 재현 탁 세포. 세포 현탁액의 12.5 ㎖를 각각 검사 판에 필요한 것을 고려하십시오.
- 선택 사항 : 20 ㎍ / ml로 우리 딘과 보충 배지.
참고 : 바이러스 replicatio 화학 라이브러리를 심사 할 때N 억제제는 피리 미딘 생합성 경로의 초기 단계를 표적 화합물이 자주 13,16,27,28 격리되는 것으로 보인다. 배양 배지로 우리 딘의 첨가는 이러한 바이러스 분자를 필터링하기 위해 사용된다. 사실,이 효율적으로 피리 미딘 생합성 경로의 상류 효소가 차단 바이러스 복제를 복원합니다. - 감염되지 않은 세포와 제어 우물에 세포 현탁액 1:10 저장하고 잔량 감염으로 진행합니다.
- rMV2/Luc 스톡 용액의 적절한 용적을 해동. MV 주식 솔루션은 ML 당 10 6 -10 8 감염성 입자에 일반적입니다. 문화 감염 (MOI)의 0.1 다수에 해당하는 표적 세포 당 rMV2/Luc 0.1 감염성 입자에 감염되어 있어야합니다. 참고 : rMV2/Luc는 MV 백신 (슈바르츠 균주)에서 파생되며 BSL2 환경에서 조작 할 수 있습니다.
- 세포 현탁액에 바이러스를 추가하고 부드럽게 섞는다. 구유에 감염된 세포를 전송하고, 100을 분배열 2 아군 화합물을 포함하는 D2 플레이트 (11)에 감염된 세포 현탁액의 μL. 저점 내에서 세포 현탁액은 정기적으로 가볍게 혼합한다.
- 열 1, 12, 100 감염되지 않은 세포의 μL 잘 두를 분배. 감염된 세포는 다른 우물에 분배된다.
- 37 ° C에서 24 시간 동안 세포를 품어 5 % CO 2.
4. 루시 페라 제 활동 측정 및 데이터 분석
- 인큐베이터에서 D1 플레이트를 제거하고 직접 문화 우물에 루시 페라 기반의 생존 시약의 50 μl를 추가하여 세포 생존 능력을 결정합니다. 섞고 실온에서 10 분 동안 배양한다. 루미와 함께 접시를 참조하십시오. 통합 시간은 물론 당 100 밀리 초에 설정되어 있습니다.
- 인큐베이터에서 D2 플레이트를 제거하고 직접 문화 우물에 루시 페라 제 기판의 50 μl를 추가하여 루시퍼 라제 활성을 결정합니다. 실온에서 10 분 동안 배양하고, descri로 루미와 함께 접시를 읽고위의 침대.
- 화면 (29)의 품질을 보증하기 위해 독성 분석의 각 D1 플레이트 Z '계수를 계산한다. μ +와 σ + 혼자 DMSO와 HEK-293T 세포에 대한 발광 및 표준 편차 (독성)의 수단에 해당 - (μ-, Z '= 1-3 * (σ + + σ-) / μ +) 및 μ 및 발광 세포를 죽일 IGEPAL로 치료 문화 우물에 대한 표준 편차의 수단은 σ-입니다. Z '는 0.5 이상이 될 것으로 예상되고, 또는 해당 플레이트는 폐기된다.
- μ + / 2에 독성 임계 값을 설정합니다. 이 컷 - 오프 (그림 3A) 아래 발광 값으로 화합물을 폐기하십시오.
- 항 바이러스 분석의 각 D2 플레이트 Z '계수를 계산한다. 여기서, μ +와 σ + 혼자 DMSO 배양 감염된 세포에 대한 발광 및 표준 편차의 수단에 해당하고, μ 및 감염되지 않은 세포에 대한 발광 및 표준 편차를 통해 σ-입니다. 또, Z & #와 접시39; 0.5 아래의 값은 삭제됩니다.
- - / (μ + - μ-) * 100 = (화합물 X에 대한 루시 페라 제 활동 μ +) 억제의 비율 : 다음과 같이 바이러스 복제의 억제를 계산합니다. 최대 75 %에 억제 임계 값을 설정하고 모두가이 컷 - 오프 (그림 3B) 아래 발광 값을 줄이고 4.4에 기술 된 기준에 따라 독성이없는 화합물을 선택합니다.
독성 및 광범위한 스펙트럼 항 바이러스 활동에 대한 5. 보조 화면
- 각 1:2 직렬 희석 500 μM 4 μM (8 희석)에서 시작, DMSO의 화합물을 치다. 문화 매체의 50 μL 흰색, 바코드 조직 배양 접시를 입력합니다. 문화 우물에서 각 화합물의 희석 1 μl를 추가합니다. 각각의 히트 화합물에 대한 중복 된 시리얼 희석 3 배양 플레이트를 두 번 반복합니다.
- (전술 한 바와 같은 배지에서 6 × 105 세포 / ml로 HEK-293T 세포 현탁액의 37.5 ml의 준비 2.1 및 2.2). 팔콘 튜브에 2 배 12.5 ㎖에 분배하고 MOI에서 rMV2/Luc 하나와 세포를 감염 = 0.1 MOI에서 레 닐라 루시퍼 (CHIKV / 렌)를 발현하는 재조합 CHIKV는 0.2 =. 반전 섞는다.
참고 : CHIKV / 렌 CHIKV의 야생형 균주로부터 유래하므로 BSL3 환경에서 조작되어야한다. 레 닐라 기판 문화 우물에 추가되면 플레이트 (아래 참조) BSL1에 BSL3에서 이동할 수 있습니다. - 히트 화합물의 시리얼 희석을 포함하는 배양 접시에서, 감염되지 않은 rMV2/Luc-infected, 또는 CHIKV / 렌에 감염된 세포의 50 μl를 분배. 37 ℃에서 24 시간을 품어
- rMV2/Luc-infected 우물 반딧불 루시 페라 제 활성을 측정하기 위해 반딧불 루시 페라 제 기판의 50 μl를 추가합니다. CHIKV / 르네 감염 우물에서 레 닐라 루시퍼 라 아제 활성을 결정하는 레 닐라 루시퍼 기판의 50 μl를 추가합니다. 마지막으로, 세포 생존 능력을 결정하기 위해 감염되지 않은 세포에 루시퍼 기반 생존 분석 시약의 50 μl를 추가합니다.
- 플롯 데이터 (무선 인터넷gure 4)과 50 % MV 및 CHIKV 복제를 억제 히트 화합물의 농도를 결정합니다. 이 분석에 약간의 독성을 나타내는 화합물을 무시하십시오.
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Representative Results
이 검사 파이프 라인은 MV 복제를 억제하는 화합물의 선택에 첫 의존하고 중요한 세포 독성 (그림 1, 기본 화면)을 표시하지 않습니다. 그것은 세포 독성과 바이러스 복제 억제를 결정하는 루시 페라 기반의 분석을 활용합니다. 모든 피펫 팅 단계 및 데이터 수집은 로봇 플랫폼 높은 처리량 설정에서 수행 될 수있다.
화합물의 세포 독성은 대사 활성 셀에 대응하는 존재하는 ATP의 정량을 기반 문화에서 살아있는 세포의 개수를 계산 루시페라아제 기반 생존력 분석을 이용하여 평가된다. 루시 페라으로 루시페린의 산화가 ATP에 의존하기 때문에, 발광 신호. 그림 3a는 한 대표 심사 플레이트 결과를 보여주는 살아있는 세포에 의해 제공 세포 ATP에 직접적으로 비례한다. 예상했던대로, 매우 독특한 루시 페라 제 활동 값은 지표 성과가 있었다IGEPAL 살해 살아있는 세포 나 죽은 세포 하나를 포함 제어 우물에서 에드. 임계 값은 실험적으로 일부 세포 독성을 나타내는 화합물을 걸러 μ + / 2로 설정되고, 현재의 경우,이 플레이트 (21)로부터 화합물은 폐기 하였다. 병렬로, 항 바이러스 활성을 rMV2/Luc, MV 표현 루시 페라 제의 재조합 균주 (그림 2)를 사용하여 측정한다. 그들은 MV 감염에 매우 민감하기 때문에 인간 HEK-293T 세포가 사용됩니다. 그 결과, 감염된 문화 우물에서 루시 페라 제 활동 (제어 우물에 200-300 × 10 3 루시 페라 제 활동 단위) 매우 높다. 이. 그림 3b는 하나의 검사 판 얻은 대표적인 결과를 보여주고있다 MV 복제 억제제의 선택을 용이하게하는 넓은 동적 범위를 제공한다. 네 개의 화합물이 예에서 75 % 이상으로 바이러스 복제를 억제하고 선택했다.
마지막으로, 독성이없고 화합물 득점바이러스 복제의 분석에서 긍정적 인은 (그림 3A 및 3B)를 선택한다. 이들의 절반 최대한 억제 농도 (IC50)는 두 개의 관련이없는 RNA 바이러스 (그림 1, 보조 화면)이다 MV 및 CHIKV, 모두 결정된다. 히트 화합물의 항 바이러스 활성 (rMV2/Luc) 또는 레 닐라 (CHIKV / 렌) 루시퍼 반딧불 하나를 표현하는 재조합 바이러스 변종을 사용하여 결정된다. 그림 4a 및도 4b는 각각 MV 및 CHIKV 복제에 대한 대표 억제 곡선을 보여줍니다. 이러한 곡선은 히트 화합물의 IC50를 결정하기 위하여 사용된다. 이와 병행하여, 선택된 화합물의 세포 독성의 결여는 전술 한 루시퍼 기반 생존력 분석법 (도 4c)을 사용하여 용량 - 반응 실험에서 확인된다. 표 1 (13) 이외의 집합 MV 및 CHIKV 복제에 대한 IC50 값을 보이고 10000 분자의 화학적 라이브러리로부터 식별 독성 화합물. 이 COMPOunds 모두 화학 구조 및 생물학적 활성의 관점에서 신규하다. 이러한 분자의 일부는 구조적인 유사성을 공유하고, 세 개의 서로 다른 화학의 가족으로 수집 할 수 있습니다. 참고로, brequinar 얻은 IC50 값도. Brequinar 시험관 (30, 31)에 강력한 항 바이러스 활성을 가진 dihydroorotate 탈수소 효소의 억제제, 피리 미딘 생합성 경로의 제 효소이며 표 1에 나타낸다. IC50 값을 보면, 크기 미만의 순서는 검사에 의해 확인 된 가장 활동적인 히트에서이 참조 분자를 분리. 이것은 선택된 화합물의 강력한 항 바이러스 활성을 설립했다.
심사 파이프 라인의 그림 1. 요약. 왼쪽 패널 (P)를 보여주고있다화합물은 독성과 MV 복제를 차단하는 능력의 부족을 선택 rimary 화면. 오른쪽 패널에는 선택된 화합물의 항 바이러스 활성이 확인 된 보조 화면을 표시하고, CHIKV 복제를 차단하기 위해 자신의 능력이 결정된다. 효율적으로 상당한 독성없이 MV 및 CHIKV을 차단하는 화합물은 RNA 바이러스의 잠재적 인 광범위한 스펙트럼 억제제로 간주됩니다. 더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 2. 루시퍼 라제 유전자를 운반하는 재조합 RNA 바이러스의 게놈 조직. (A) rMV2/Luc : MV 네거티브 센스 RNA 게놈은 여섯 유전자 왼쪽의 3 '말단에 표시됩니다대문자로 표시된 흰색 직사각형으로 묘사했다. 리포터 유전자에 대한 추가 전사 단위의 인코딩 P와 M의 유전자 사이에 삽입하고 노란색 사각형으로 묘사된다 (B) CHIKV / 렌 :. CHIKV 긍정적 인 센스 RNA 게놈이 왼쪽의 5'-캡 끝으로 표시됩니다, 네 개의 비 구조 단백질을 코딩하는 오픈 리딩 프레임 (nsP1-4). 더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 3. 하나 96 - 웰 플레이트를 선별 대표 결과. (A) 루시페라아제 기반 생존력 분석법으로 얻어진 루시퍼 라제 값. 열 (1)과 (12)는 혼자 DMSO로 대체 컨트롤에 해당합니다 ( "+", 독성) 또는 IGEPAL ( "-", 높은 toxi 도시). 흰색 우물이 독성 화합물 (루시 페라 제 값 <12,203 × 10 3). (B) rMV2/Luc-infected 세포를 얻을 루시 페라 제 값에 해당하는 반면, 블루 색상, 문화 우물에서 발견 ATP 농도에 따라 독성이없는 것으로 간주됩니다 화합물을 강조한다. ( "-") 또는 DMSO 단독으로 처리 rMV2/Luc-infected 세포 ( "+") 열 1과 12은 대체 컨트롤, 즉 감염되지 않은 HEK-293T 세포에 해당합니다. 각 시험 화합물의 경우, 수치는 루시퍼 라제 발광 신호 및 웰을 제어하는 억제의 상대적인 비율을 모두 표시된다. 75 % 이상에 의해 발광 신호를 억제하는 화합물은 그들이 (A)에서의 결정에 따라 독성 여부를 고려한다면, 노란색 또는 녹색 따라 강조 표시됩니다. 따라서, 녹색은 MV 복제를 억제하고 세포 생존에 영향을 미치지 않습니다 히트 화합물을 보여주는 것입니다.T는 = "_blank"> 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
화합물 C864, C648 및 C062의 그림 4. 용량 - 반응 항 바이러스 활성과 독성. (A) HEK-293T 세포는 루시 페라 제 표현 MV의 rMV2/Luc 변형과 (MOI = 0.1) 감염, 혼자 C864, C648, C062 또는 DMSO의 증가 용량과 함께 배양 하였다. 24 시간 후, 루시퍼 라제 발현을 측정 하였다. * 관찰 루시 페라 제 자제력이 세 가지 화합물 (P-값 <0.05)로 통계적으로 유의 하였다 있음을 나타냅니다. (B) HEK-293T 세포가 레 닐라 루시퍼 (MOI = 0.2)를 표현 CHIKV의 CHIKV / 렌 균주에 감염 및 증가와 함께 배양 하였다 혼자 C864, C648, C062 또는 DMSO의 복용. 24 시간 후, 레 닐라 루시퍼 라제 발현을 측정 하였다. * 통계적를 나타냅니다세 가지 화합물 (P-값 <0.05) 으로 상당한 자제력이. (C) HEK-293T 세포는 혼자 C864, C648, C062 또는 DMSO의 증가 용량과 함께 배양 하였다. 독성에 대한 대조군으로서, 세포 배양은 0.5 % IGEPAL 용액 2.5 μL로 보충 하였다. 24 시간 후, 살아있는 세포의 수는 루시퍼 라제 기반 생존 분석을 사용하여 측정 하였다. 더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오 .
| 화학 물질 군 | 화합물 | MV (IC50 μM) | CHIKV (IC50 μM) | CC50 (μM) |
| 1 | C864 | 0.6 | 0.6 | > 5 |
| 1 | C877 | 0.2 | 0.2 | > 5 |
| 1 | C957 | 1.2 | 1.2 | > 5 |
| 1 | C963 | 1.2 | 0.9 | > 5 |
| 1 | C967 | 1.7 | 1.6 | > 5 |
| 1 | C348 | 0.25 | 0.3 | > 5 |
| 1 | C265 | 0.25 | 0.3 | > 5 |
| 1 | C270 | 0.5 | 0.5 > 5 | |
| 1 | C350 | 0.4 | 0.5 | > 5 |
| 2 | C646 | 0.16 | 0.15 | > 5 |
| 2 | C814 | 1.9 | 1.1 | > 5 |
| 2 | C648 | 0.7 | 0.4 | > 5 |
| 3 | C062 | 1 | 1.2 | > 5 |
| Brequinar | 0.04 | 0.04 | > 5 |
13 표 1. 항 바이러스 활성과 세포 독성원래 화학 물질 라이브러리에서 선택된 화합물. 결과는 MV의 억제 또는 CHIKV 복제에 대한 IC50 값으로 표현된다. CC50 값은 보조 화면에서 용량 - 반응 실험에서 모든 화합물에 대해> 5 μM을 발견했다. 그러나 기본 화면에서 세포 독성에 대한 채점 필터 임계 값은 CC50 값도> 20 μm의 수 있습니다하는 것이 좋습니다.
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Discussion
여기에서 설명하는 심사 파이프 라인은 RNA 바이러스의 광범위한 스펙트럼 억제제로서 적절한 프로필과 화합물을 선택 목표로하고있다. 10,000 화합물의 라이브러리가이 프로토콜 및 상기 필터링 기준이 적용된 함께 상영되었을 때, 75 %, 40 화합물 (0.4 %)으로 우수한 MV 복제 즉, 억제는 긍정적 인 기록했다. 게다가, 이들 중 절반은 루시페라아제 기반 생존력 분석에서 어떤 독성을 보였으며, 이러한 이유로 무시 하였다. 마지막으로, 더 많은 양의에서 쉽게 사용할 히트 다스가 다시 테스트했다. 이 작은 세트는 쉽게 셀룰러 독성과 용량 - 반응 실험에서 MV 및 CHIKV에 대한 바이러스 복제의 억제 (그림 4)에 다시 테스트했다. 선택한 모든 화합물의 항 바이러스 활성을 확인하고,이 검사 파이프 라인의 전체 식별 히트 비율은 1.3 ‰이었다. 이 점수는 다른 높은 처리량과 다른 그룹에 의해 얻어진 결과와 매우 유사하다항 바이러스제 27,32, 및 (1-5 ‰ 33) 일반적으로 셀 기반 표현형 분석의 예상 범위 내에에 대한 복제 기반의 심사 분석. 그러나 히트 비율은 수집 된 데이터의 프로파일에 따라 조절 될 수있는 스크리닝 화합물 라이브러리 및 스코어링 필터 임계 값 모두에 매우 의존적이다. 여기서, MV 복제 및 세포 독성의 억제에 대한 선택 임계 값은 경험적으로 결정하고, 무역 오프 쉽게 CHIKV에 대한 보조 화면을 다시 테스트 할 수있는 히트 다루기 쉬운 수를 얻기 위해 설정되었다.
기본 화면에서, 화합물은 MV 복제 및 세포 독성의 결여를 차단 모두 그들의 능력에 대해 시험 하였다. 세포 독성이 20 μM에서 결정되었다 반면 항 바이러스 활성을 rMV2/Luc-infected 세포에 2 μM의 농도로 결정 하였다. 이 실험 설정은 직접 높은 항과 화합물에 대한 선택 가치 발견되었다세포 독성 바이러스 활성의 상대. 또, 주 화면은 우리 딘의 존재 하에서 수행 하였다. 사실, 최근의 간행물은 RNA 바이러스 13,16,27,28의 억제제를 찾을 때 피리 미딘 생합성 경로의 초기 단계를 표적 화합물이 자주 고립되는 것이 좋습니다. 특히, 항 바이러스 분자를 찾는 연구 그룹 dihydroorotate 탈수소 효소의 억제제,이 대사 경로 (31)의 네 번째 효소를 발견했다. 따라서이 효소의 억제를위한 배지 효율적으로 트랜스 보완에 우리 딘, 그리고 바이러스의 복제를 복원합니다. 이러한 방식으로, 피리 미딘 생합성 경로의 억제를 통해 MV 복제 방지 화합물은 직접적 항 바이러스 히트에서 제외된다. 마지막으로, Z'-팩터 따라서 분석의 높은 견고성 및 품질을 보여 체계적 0.5 이상이었다.
이와 병행하여, 셀룰러 독성 높은 throughpu를 사용하여 측정 하였다ATP의 정량화에 따라 문화의 대사 활성 세포의 수를 결정 T 루시퍼 기반의 분석. 각 심사 플레이트에서 IGEPAL는 독성에 대한 제어 우물에서 추가되었다. 이 비 변성, 비이 온성 세제는 루시퍼 라제 효소 활성에 영향을주지 않고 효율적으로 비특이적 모든 종류의 세포를 죽이는의 이점을 갖는다. Z' 요인 따라서 분석의 높은 안정성과 품질을 보여, 체계적으로 0.5 125 판 이상이었다. 이 세포 독성 분석의 한 가지 제한은 상대적으로 높은 비용이다. 세포 생존 능력을 결정하기 위해 다른 분석으로, 일부 그룹은 구조적으로 안정되어 트랜스 (34)에서 루시 페라 제를 발현하는 세포주를 사용 하였다. 이러한 분석에서, 유독 한 화합물은 세포 생존에 영향을 미치는 경우 루시 페라 제 발현을 감소 또는 억제 할 것으로 예상된다. 최근 우리는 IFN-β 자극 (35)에 루시 페라 제를 발현하는 안정한 세포주를 개발하고,이 세포주는 TR을 테스트하는 데 사용되었다세포 독성 (80) 화합물의 aining 세트. 놀랍게도,이 분석 전술 한 루시퍼 기반 생존 분석 사이의 상관 계수 (CC)는 상대적으로 낮았다 (CC = 0.67). ATP의 대사가 영향을받지였다 반면 실제로 여러 화합물은 유전자에서 루시 페라 제 표현을 손상. 일부 광범위한 스펙트럼 항 바이러스 화합물은 또한 세포의 유전자 발현에 악영향을 줄 것이다 세포 신호 전달, 유전자 전사 또는 단백질 번역과 같은 세포 기능에 영향을 미칠 가능성이있다. 세포 생존에 대한 완벽한 검사 시스템은 없지만, 그것은 세포의 유전자 발현에 따라 독성 화합물을 필터링하는 것은 잠재적으로 선의의 항 바이러스 분자를 제외 이끌 위험을 부담합니다.
보조 화면이 정확하게 자신의 IC50을 결정하면서, 두 개의 완전히 관련이없는 RNA 바이러스에 대한 선택 화합물의 항 바이러스 활성을 구축을 목표로합니다. 흥미롭게도, 그것은 발견되어야하는 루시 페라 제 효소억제제는 잘못 rMV2/Luc 분석에서 긍정적으로 득점 할 수 있지만, 이러한 가양 필터링 아웃됩니다 보조 화면에 CHIKV / 르네의 억제 시험을 할 때. 실제로, rMV2/Luc 및 CHIKV / 렌은 각각 개똥 벌레와 레 닐라 루시퍼 표현하고이 두 효소는 관련이없는 다른 화학 반응을 촉매. 기본 화면에서 rMV2/Luc에서 반딧불 루시 페라 제 기자를 억제하는 화합물은 CHIKV / 르네에 대한 모든 활동이 표시되지 않습니다 때문에 항 바이러스제로 자신의 잘못된 선택을 방지, 삭제됩니다. 예기치 않게, MV 복제를 차단 13 차 히트는이 보조 화면 CHIKV을 억제 하였다. 이것은 항상 다른 라이브러리 (데이터는 도시하지 않음)를 스크리닝 할 때 몇 MV 특정 억제제로서 단리 하였다 아니다. 또한, 선택된 화합물은 구조적 유사성을 공유하고 세 화학 가족 (표 1)로 분류 할 수있다. 화학 물질 군 내의 화합물은 아마도 함께하는 동일한 모드가에, 따라서 동일한 화학적 실체의 유사체로 간주 될 수있다. 이 관점에 13 선택된 화합물은 MV와 CHIKV 복제를 모두 억제한다는 사실을 넣습니다. 그럼에도 불구하고, 이러한 결과는 또한 광범위 항 바이러스제는 더 자주 바이러스 특정 억제제보다 확인하는 것이 좋습니다 수 있습니다. 이 가설 뒤에 합리적인은 분명 특이성에도 불구하고, 모든 RNA 바이러스는 리보솜 기계, 골격이나 에너지의 근원으로 미토콘드리아로 복제 같은 기본적인 세포 기능에 의존한다는 것입니다. 이러한 기능 모듈은 광범위한 스펙트럼 항 바이러스제에 대한 잠재적 인 공격 대상의 상대적으로 큰 패널을 제공하는 복잡한 분자 시스템이다. 반면, 바이러스 특정 억제제를 높이기 위해 적절한 대상을 나타내는 바이러스 성 또는 휴대 요인의 제한 집합은있다. 향후, 표현형 검사에 의해 확인 된 항 바이러스제의 새로운 패널은이 가설을 확인하거나 무효로 필요한 데이터를 제공해야합니다.
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Disclosures
저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
Acknowledgments
우리는 그의 결실의 의견과 제안 박사 이브 L. JANIN 감사합니다. 우리는 그녀의 기술 지원을 CHIK / 랜 C. Combredet에 HH 갓에게 감사의 말씀을 전합니다. 파스퇴르 만성 질환 Infectieuses (POV에 프로그램의 STING 및 HM--이 작품은 파스퇴르 연구소, 센터 내셔널 드 라 공들인 Scientifique (CNRS), 문화원 국립 드 라 상테 동부 표준시 드 라 공들인 Médicale (INSERM), 문화원 카르노에 의해 지원되었다 L), 직원은 국립 라 공들인 POV에 (ANR-RPIB, 프로그램 STING 2.0), 그리고 "헌법위원회 지역 일 드 프랑스"(화학 도서관 프로젝트를 부어, 보조금은 N I 06-222 / R을 ° 및 I HM-L에 09-1739는 / R.). CHIKV / 르네의 작품은 프로젝트 ArbOAS에 의해 지원되었다 (ANR 보조금 2010 INTB - 1601-02).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Freedom EVO platform | TECAN | Robotic platform | |
| 96-well polystyrene cell culture microplates, white | Greiner Bio One | 655083 | |
| CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay | Promega | G7570 | Luciferase-based viability assay |
| Bright-Glo Luciferase Assay System | Promega | E2610 | Reagent containing firefly luciferase substrate |
| Renilla-Glo luciferase Assay System | Promega | E2710 | Reagent containing Renilla luciferase substrate |
| Britelite plus Reporter Gene Assay System | Perkin-Elmer | 6016761 | Reagent containing firefly luciferase substrate. Can be used as an alternative to Brigh-Glo reagent to determine luciferase activity. |
References
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