Bu makale, otomatik ve manuel sıvı işleyiciler kullanarak çeşitli RNA ve DNA virüslerini titre etmek için yüksek verimli lusiferaz ifadesine dayalı bir yöntem sunar.
Method Article
Bu makale, otomatik ve manuel sıvı işleyiciler kullanarak çeşitli RNA ve DNA virüslerini titre etmek için yüksek verimli lusiferaz ifadesine dayalı bir yöntem sunar.
Enfeksiyöz viral titreleri belirlemek için standart plak testleri zaman alıcı olabilir, yüksek hacimli numunelere uygun değildir ve plak oluşturmayan virüslerle yapılamaz. Plak tahlillerine alternatif olarak, tek bir günde yüksek hacimli numunelerin eş zamanlı titrasyonuna olanak tanıyan yüksek verimli bir titrasyon metodu geliştirdik. Bu yaklaşım, numunelerin Firefly lusiferaz etiketli bir virüs ile enfeksiyonunu, enfekte olmuş numunelerin uygun bir izin veren hücre hattına aktarılmasını, ardından lusiferin eklenmesini, lüminesans okumaları elde etmek için plakaların okunmasını ve son olarak lüminesanstan viral titrelere dönüşümü içerir. Metabolik canlılık boyası kullanılarak sitotoksisitenin değerlendirilmesi, paralel olarak iş akışına kolayca dahil edilebilir ve bir ilaç taraması bağlamında değerli bilgiler sağlayabilir. Bu teknik, standart bir plak testine alternatif olarak viral titreleri belirlemek için güvenilir, yüksek verimli bir yöntem sağlar.
Klasik viral plak testleri, herkesin bildiği gibi zaman alıcı olabilmelerine ve deneylerden sonuç elde etmek için önemli bir darboğaz oluşturabilmelerine rağmen, virüs araştırmalarında temel bir dayanak noktası olmaya devam ediyor. Kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu (qPCR), ELISA ve akış sitometrisi1-4 dahil olmak üzere daha hızlı dolaylı virüs miktar tayin yöntemleri ortaya çıkmıştır. Virocyt virüs sayacı gibi son yenilikler, gelişmiş akış sıralama teknolojisini kullanarak ve protein ve DNA / RNA boyalarının bir kombinasyonu yoluyla virüsleri doğrudan sayabilir5. Bu yöntemlerin tümü şüphesiz virüs araştırmalarının hızını artırmış olsa da, her yöntemin avantajları ve dezavantajları vardır. Örneğin, qPCR, spesifik viral genom dizisinin nicelleştirilmesine izin verebilir, ancak bulaşıcıyı kusurlu virionlardan etkili bir şekilde ayırt edemez6. ELISA'lar çok spesifik olabilir, ancak istenen hedef viral proteine karşı uygun bir antikor gerektirir ve çok pahalı olabilir. Akış sitometrisi teknolojisi birçok avantaj sunsa ve önemli ölçüde iyileşmiş olsa da, son derece özel ekipmanlara verim ve erişilebilirlik yine de bir engel olmaya devam etmektedir. Daha da önemlisi, bu tekniklerin tümü, virüs ölçüm adımının kolaylık ve zaman gereksiniminin kritik öneme sahip olduğu yüksek verimli tarama için ideal olarak uygun değildir.
Burada, bir Firefly lusiferaz (Fluc) transgeni eksprese eden virüsleri titre etmek için yüksek verimli ve kolayca otomatikleştirilebilir bir tekniği açıklıyoruz. Bu yöntem, bilinen virüs miktarlarının standart bir eğrisinin paralel kullanımı yoluyla okunan lüminesans sinyaline dayalı olarak bir test numunesinde yaklaşık viral titreler üretir. Bilinmeyen miktarlarda lusiferaz eksprese eden virüs içeren numuneler, standart virüs seyreltme eğrisine paralel olarak izin verilen bir "plaquing" hücre hattına aktarılır ve birkaç saatlik inkübasyon süresinden sonra virüsle ilişkili lüminesans okunur. Bu, görünür plakları7-9 manuel olarak saymak için tipik olarak birkaç günlük inkübasyon gerektiren klasik plak tahlil protokollerinin aksine, hızlı, kantitatif, genellikle aynı gün sonuç üretimine izin verir.
Protokol, örnek olarak bir Fluc transgeni (VSV∆51-Fluc) kodlayan onkolitik Veziküler Stomatit Virüsünü kullanarak titrasyon yöntemimizin adımlarını ana hatlarıyla belirtir ve 1'e genel bir bakış sağlar. Numune hazırlama 2. Otomatik bir dağıtıcı kullanılarak virüs titrasyonu için izin verilen bir hücre hattının kaplanması 3. Viral standart eğrisinin hazırlanması 4. Numune süpernatantlarının 96 oyuklu bir manuel pipetleyici 5 kullanılarak izin verilen hücre hattına aktarılması. Bir hücre canlılığı reaktifi kullanılarak numune sitotoksisitesinin değerlendirilmesi 6. Luciferin substratının hazırlanması 7. Biyolüminesans okuması ve 8. Veri analizi.
1. Numune Hazırlama
Virüs titrasyonu için, permisif ve Hücreler 2. Hazırlık
Viral Standart Eğrisi 3. hazırlanması
Permisif hücreler üzerine Örnek süpernatanlarından 4. Transferi
Hücre canlılığı 5. Değerlendirme
Luciferase Yüzey 6. hazırlanması
7. Okuma Biyoparlaklık
8. Veri Analizi
Yüksek verimli bir metodu tarif eden akışı bir özeti Şekil 1 'de gösterilmektedir. Şekil 2 tipik bir standart eğri ofVSVΔ51-Fluc sonuçlarını göstermektedir. Non-lineer regresyon analizi Dört-parametresi bilinmiyor giriş pfu (viral titreye tahmini) interpolasyon edilebileceği bir Tepesi arsa oluşturulur. Bu tahmini titerleri olarak adlandırılır viral sentezleme birimi (VEU). Şekil 3A ve Veus titreleri aynı örnekler 10, standart plak test sureti ile elde edilen göstermektedir. Numuneler çeşitli kimyasallar çoğaltma geliştirmek için kullanılabilir, 786-0 hücrelerinde VSVΔ51-Fluc arasında yayılmış olan bir deney kaynaklanmıştır. Standart eğri interpolasyon Veus örnek süpernatanların seyreltilmesine dayanan bir faktör ile çarpılmalıdır Vero hücreleri üzerine transfer edilmektedir (bu durumda, seyreltme faktörü 5'tir). Titreleri ve VEU arasında doğrusal bir ilişki Şekil 3B'de gösterilmiştir 2 ve 0,899 (p <0.0001) Pearson r skoru. Şekil 4'te, bir metabolik tahlilinden elde edilen tipik bir hücre sitotoksisitesi veriler önceden VSVΔ51-Fluc enfeksiyonuna kimyasal ile muamele 786-0 hücreler için gösterilmiştir. Son olarak, Şekil 5, çeşitli virüs ile kullanılarak elde edilen standart bir eğri (herpes simpleks virüsü (HSV), vaccinia virüs ve adeno-ilişkili virüs (AAV), tüm ifade ateşböceği lüsiferaz) gösterir ve gerekirse, inkübasyon sürelerini ve donma-erime döngüleri tarif eder.

VSV-Δ 51 Fluc yardımıyla yüksek verimli, virüs titre ve sitotoksisite tahlilinin Şekil 1. İş Akışı. 37 ° C'de (A) Tohum oyuk (100 ul) başına 2.5 x 10 4 Vero hücreleri ve inkübe edilir. (B) 24saat sonra aktarım için Vero hücreleri üzerinde standart bir eğri 25 ul (plaka başına 2 sütun). (C) örneklerinin Aktarım 25 ul kalan Vero hücreleri üzerinde titre etmek için. Santrifüj plakaları ve de 37 ° C '. (D) içindeki hacmin% 10'una eşit olan bir miktar içinde en inkübe orijinal numune içeren plağa resazurin reaktifmi. , 5 saat sonra, (F). Sitotoksisite floresans okunur ve değerlendirilmesi, 3 saat sonra, 37 ° C'de. (E) inkübe edin Vero hücrelerinin her oyuğuna luciferase 2 mg / ml çözeltisi 25 ul ekle. Luminescence okuyun ve Viral İfade Birimleri hesaplayın.

Şekil 2. VSV Δ 51-Fluc standart eğri Beklenen. Lüsiferaz ifadesi bendimiyi bir luminometre kullanılarak ve bioluminesans ortalama bağıl ışık birimleri (RLU) olarak ifade edildi içinde beş farklı noktalarda 5 saat sonrası süpernatant transferi asured. RLU ortalama bilinen girişine karşı çizilmiştir pfu / ml non-lineer regresyon çözmek ve Hill-Denklemi üretir. Iki suret eğrileri ve standart hata çubukları ortalama (r = 0,9993 2) gösterilmiştir.

Şekil yüksek verimli bir yöntem ile elde edilen standart plak test titrelerinin 3. karşılaştırılması. (A), VEU / ml arasında pfu / mL yüksek verimli bir lusiferaz deneyi kullanılarak titre aynı örneklerden hesaplanan viral titreler (VEU / ml) ile karşılaştırıldı Vero hücreleri üzerinde standart plak deneyi ile elde edilmiştir. (B) lineer bir ilişki içinde viral titreleri ve titre standart p yoluyla elde edilenlaque deneyi. Doğrusal regresyon eğrisi ve kararlılıkla (R 2) katsayısı gösterilmiştir.

Şekil 4. Örnek mevcudiyetini göstermektedir. Vero hücreleri üzerinde yüzer transferi, ticari olarak temin edilebilir çözelti kullanılarak Resazurin hücresel metabolik aktivitesinin değerlendirilmesi ile belirlenmiştir örnek canlılığı önce. Ham flüoresan değerleri, muamele edilmemiş, enfekte olmamış kuyusunun en az normalize edildi.

Şekil 5. HSV, vaksiniya, ve AAV virüs, standart eğriler beklenir. Lusiferaz tanımı, iyi bir luminometre kullanılarak bir mesafede olan beş farklı noktalarda ölçülmüştür ve biyoışıldama ortalama gerçek konusunda ifade edilditif ışık birimleri (RLU), (A). HSV standart bir eğri Vero hücrelerine ilave edilmiştir 17 saat sonrası Süpernatan transferi (R2 yapıldı oyuk (100 ul) ve lusiferaz ölçüm başına 2.5 x 10 4 hücre yoğunluğunda 24 saat önce kaplı = 0,9489, n = 1). , Hill denklemi bir lineer olmayan regresyon çözerek elde edilmiştir. (B), bir standart eğri, Vaccinia Vero hücrelerine ilave edilmiştir oyuk (100 ul) başına 2.5 x 10 4 hücrelerinin 24 saat önce bir yoğunluğa yerleştirildi ve 37 ° C'de 2.5 saat boyunca kuluçkaya C, bundan sonra lusiferaz ölçümleri alınmıştır (R 2 = 0,9892). Lineer bir bağıntı lineer regresyon çözülmesi ile elde edilmiştir. (C), bir standart eğri, AAV insan akciğer kanser hücreleri (A549) üzerinde ilave edildi oyuk (100 ul) ve lusiferaz ölçüm başına 2.5 x 10 4 hücre yoğunluğunda 24 saat önce kaplı 24 saat sonrası enfeksiyon yapıldı. A Hill denklemi doğrusal olmayan regresyon çözme ile oluşturulmuştur. OrtalamaBeş kopya eğrileri ve standart hata sütunları gösterilmiştir (R 2 = 0,9926).
Burada açıklanan lusiferaz bazlı bir kolaylığı, hız, en az ekipman gerekir, ve nispeten düşük maliyetle de dahil olmak üzere, diğer mevcut yöntemlere göre bir çok avantaj sağlamaktadır. Bu kadar önemli bir katkı, bir seri seyreltme adım kaçınma olduğunu. Bununla birlikte bu protokolün seri seyreltme esaslı türevler, kesinlikle mümkün olan ve son zamanlarda, yüksek verimli bir anti-viral Ekran 11-lusiferaz sentezleyen Ebola titrelerini ölçmek için kullanıldı. Doğal olarak daha fazla zaman alıcı ve daha pahalı olsa da gerektiğinde, bu tür uyarlamalar viral ölçümü için daha fazla dinamik aralık sağlayabilir. , Yüksek verimli taramalara bağlamında, viral titreleri değerlendirmek için özellikle uygun olmasına ek olarak, bizim tek aşamalı bir lusiferaz dayanılarak viral ölçme yöntemi virüs çoğaltma durumunda, enfeksiyonlu viryon doğru tahminlerini oluşturur. Bundan başka, aynı deneyden sitotoksisite verileri ile birlikte bir parlaklık okumaları daha eldehedef hücreler üzerinde deney koşullarının etkisinin tam resmi, onkolitik virüs ve ilaç ekranlarının bağlamında özellikle kullanışlıdır.
Burada gösterilen örnek kopyalayan Negatif tek iplikli RNA virüsü kullanır; Bununla birlikte, bu protokol birkaç küçük ayarlamalar ile protokol virüs çoğalmasını ve replike edici olmayan bir dizi şekilde ayarlanabilir. Bu, Vaccinia, HSV ve AAV (bakınız Şekil 5) gibi maddeler, DNA virüslerini içerir. Örneğin vaccinia virüsü gibi hücre içi virüs ile enfekte numuneler önce, miktar (örneğin, en az bir dondurma-çözme çevrimi) için bir virüs bırakma adımı gerektirir. Diğer virüsler için bu tekniği uygulandığında, lüminometre ile plakaların okuma viral süpernatan veya lizat transfer kuluçka süresinin optimize edilmesi gereklidir. Bu parametre izin veren hücre hattında virüsün replikasyon döngüsü ve p gücü esas bağlı olacaktırromoter lusiferaz ekspresyonunu tahrik. Bu en iyi duruma getirme aşamasında tam bir standart eğri kullanılarak yapılır. Bunu yapmak için, bir hazırlanan standart eğri çeşitli çoğaltır ile uygun müsamahakâr hücre hattı bulaştırmak ve post-devret işaret her bir farklı bir zamanda çoğaltmak okumak gerekir. İdeal olarak, bir kuluçka zaman noktası beklenen örnek titre aralığı kapsayan LOG (RLU), ve log (titre) arasında doğrusal bir ilişki yol açar seçilir. VSVΔ51-Fluc için, bu tipik olarak 4 ila 10 pfu / mL -10 7 pfu / ml, 5 saat inkübasyon süresi için. Düşük veya yüksek titreleri numunelerden beklenen varsa, biri sadece sırasıyla artırmak veya kuluçka süresini azaltabilir. Alternatif olarak, örnekler, ELISA için tipik olarak yapıldığı gibi daha aralığına düşecek şekilde seyreltilebilir.
Yukarıda belirtildiği gibi, bu yöntem de en adımların otomatik edilebilir ilaç kütüphaneleri kullanılarak yüksek verimli ilaç ekranlar gerçekleştirmek için uygundur. Hücreler e kaplı olabilirfficiently otomatik bir mikro dağıtıcısı kullanılarak ilaç kütüphane 96 kanallı bir sıvı tutucu yolu ile eklenebilir, virüs bir mikro-dağıtıcı kullanılarak ilave edilebilir ve plakalar, bir otomatik luminometre kullanılarak okundu. Teorik olarak, bu da 384-kuyucuklu bir veya daha küçük formatlarda adapte edilebilir; Bununla birlikte, bu amaçla sınırlama kaplama olabilir hücre sayısı, verilen daha az hücre (titre) ilişki için kullanılacak günlük (RLU) arasında doğrusal olarak dar bir aralığı sebep olur. Son olarak, Resazurin ve diğer metabolik boyalar kullanılarak hücre canlılığı değerlendirmesi kolay virüs 12 ile kombinasyon halinde sinerjistik bir antiviral öldürülmesine yol ekranlar ya da bileşiklerin tanımlanması sitotoksik bileşiklerin ayrım sağlayan, iş akışı içinde dahil edilebilir. Bununla birlikte, bu yöntemin sınırlamaları her zaman mümkün değildir, bir lusiferaz transgen ifade virüs, gereksinimi ve yeterince izin veren hücre hattının durumunu içerir. Bununla birlikte, adapte etmek mümkündür muhtemeldirDiğer raportör gen ile birlikte kullanılmak için olan yöntem (örneğin GFP) raportör ölçme yöntemi gürültü oranı için uygun bir doğrusallık ve sinyal sahip olması koşuluyla. Genel olarak, anlatılan yöntem, yüksek verimli bir çok farklı virüs uyacak şekilde değiştirilebilir ve farklı uygulamalar için uygun olabilir.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Vanessa Garcia, Kraliçe II. Elizabeth Ontario Bilim ve Teknoloji Yüksek Lisans Bursu ve Cory Batenchuk Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi bursu tarafından finanse edilmektedir.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Dulbeccos'un Modifiye Kartal Ortamı (DMEM) | Corning | SH30243.01 | |
| Fetal sığır serumu | NorthBio Inc. | NBSF-701 | |
| Fosfat tamponlu tuzlu su | Corning | 21-040-CV | |
| HEPES | Fisher Scientific | BP310-1 | 1 mM'lik bir çözelti hazırlayın, pH 7.3 |
| alamarBlue | AbD Serotec | BUF012B | |
| D-Luciferin potasyum tuzu | Biotium | 10101-2 | |
| 96 oyuklu katı beyaz düz tabanlı polistiren TC ile muamele edilmiş mikroplakalar | Corning | 3917 | 384 oyuklu plakalar daha yüksek verim için de kullanılabilir |
| Synergy Mx | BioTek | SMTBL | Monokromatör mikroplaka okuyucu |
| Liquidator96 | Mettler Toledo | LIQ-96-200 | 96 uçlu manuel pipetleme sistemi |
| Liquidator96 LTS Filtrelerle sterilize edilmiş uçlar | Mettler Toledo | LQR-200F | Tercih edilen pipetleyicilerle uyumlu herhangi bir steril filtreli uç uygundur |
| Microflo | BioTek | 111-206-21 | 96 oyuklu bir plakadaki hücreleri plakalamak için kullanılır |
| Fluoroskan Ascent FL | Thermo Scientific | 5210450 | Mikroplaka florometre |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission