Etiketsiz, gerçek zamanlı empedans okuması virüs kaynaklı CPE'yi ve antiviral korumayı ortaya çıkarır
Şekil 2A'da gösterildiği gibi, HEK293A konak hücreleri, kuyuk başına 6.000 hücre yoğunluğunda mikroelektrot entegreli 96 kuyucuklu bir plakaya ekildi13. 24 saatlik inkübasyonun ardından, antiviral bileşiklerin varlığında veya yokluğunda, 1 MOI değerinde adenovirüs tip 5 eklendi. Viral enfeksiyona ve antiviral tedaviye karşı hücresel yanıtlar, gerçek zamanlı, etiketsiz empedans ölçümleri kullanılarak sürekli olarak izlendi. Virüsün yokluğunda, hücreler 80 saatlik izleme süresi boyunca sürekli olarak çoğaldı ve empedanstaki istikrarlı artışı takip eden bir plato ile belirtildiği üzere konfluense ulaştı. Adenovirüs enfeksiyonu başlangıçta yaklaşık 20 saat boyunca hücre büyümesine izin verdi, ardından belirgin bir CPE gözlemlendi ve bu durum, enfeksiyondan yaklaşık 65 saat sonra empedans sinyalinin hızla bazal seviyeye düşmesiyle sonuçlandı. Stavudine (50 µM) veya ribavirin (20 µM) tedavisi, empedans izlerinin yalnızca virüs ile enfekte edilmiş hücrelerinkine çok benzemesiyle, virüs kaynaklı CPE üzerinde minimum etki gösterdi. Ganciclovir (50 µM), Normalize Hücre İndeksinin kısmi toparlanmasıyla kanıtlandığı üzere mütevazı bir antiviral aktivite sergiledi. Buna karşılık, cidofovir (50 µM) ve brincidofovir (1 µM), CPE'yi belirgin şekilde hafifleterek enfekte edilmemiş negatif kontrol hücrelerinde gözlemlenenlerle karşılaştırılabilir empedans profilleri oluşturdu. Özellikle, ön çalışmalarda test edilen konsantrasyonlarda bileşiklerin hiçbiri, araçla tedavi edilen kontrollere kıyasla Hücre İndeksini önemli ölçüde etkilemedi (veriler gösterilmemiştir).
Empedans tabanlı bir antikor nötralizasyon analizinde, Vero CCL-81 hücreleri mikroelektrot entegreli 96 kuyucuklu plakaya kuyucuk başına 18.000 hücre yoğunluğunda ekilmiş ve enfeksiyondan önce 24 saat boyunca kültüre edilmişlerdir. Analiz gününde, monoklonal antikorlar hücrelere eklenmeden önce 0.01 MOI değerindeki rVSV–LASV ile 1 saat boyunca ön inkübasyona tabi tutulmuştur. Test edilen monoklonal antikorlar (mAbs) arasında farklı nötralizasyon profilleri gözlemlenmiştir. Netlik sağlamak amacıyla, Şekil 2B güçlü, kısmi veya hiç nötralize edici aktivite göstermeyen antikorlardan alınan temsili sonuçları sunmaktadır. Nötralize edici olmayan antikorlar tam CPE'ye neden olmuş ve empedans izleri yalnızca virüs içeren kontrollerinkilerle örtüşmüştür. Orta düzeyde nötralize edici aktiviteye sahip antikorlar, virüs kaynaklı sitotoksisiteyi kısmen azaltarak azalmış ancak tespit edilebilir bir CPE ile sonuçlanmıştır. Buna karşın, tam nötralize edici antikorlar CPE'yi tamamen inhibe etmiş ve enfekte edilmemiş hücre kontrolleriyle karşılaştırılabilir empedans sinyalleri korumuştur. Birlikte değerlendirildiğinde, bu empedans profilleri nötralize edici olmayan, kısmen nötralize eden ve tam nötralize eden monoklonal antikorlar arasında net bir ayrım yapılmasını sağlamıştır.
Antiviral aktivitenin nicelendirilmesi ve karakterizasyonu
Empedans tabanlı RTCA analizinin, ilaç ve mAb kütüphanesinden "hit"leri tanımlama yeteneği kanıtlandıktan sonra, çalışma bir sonraki aşamada öncü bileşiklerin ve antikorların etkinliğini karakterize etmeyi amaçlamıştır. Antiviral ilaç brincidofovir konsantrasyonunun 15.6 nM'den 1,000 nM'ye kademeli olarak artırılması, empedans sinyalinde basamaklı bir artışla sonuçlanmaktadır; ilaç konsantrasyonu ne kadar yüksekse, hücreler enfekte olmamış kontrole o kadar benzer davranış sergilemektedir (Şekil 3A). Ek olarak, sadece brincidofovir ile yapılan tedavi, NCI'da yalnızca test edilen en yüksek konsantrasyonda (1100 nM) marjinal bir artışa yol açmıştır. Ancak, 1100 nM'nin altındaki konsantrasyonlarda, etki doz bağımlı olmasa da NCI orta düzeyde azalmıştır. Bu sonuç, Hücre İndeksi'ndeki iyileşmenin, hücre proliferasyonunun veya tutunmasının doğrudan artırılmasından ziyade, yalnızca ilacın antiviral aktivitesine bağlanabileceğini göstermektedir (Şekil 3B). Normalize edilmiş Hücre İndeksi altındaki alanın (AUC), brincidofovir konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak çizilmesi, mükemmel bir uyum (R2 = 0.99) sağlayan ve IC50 değerinin 265 nM olduğunu gösteren doz-yanıt eğrisini ortaya koymaktadır (Şekil 3C). Antikor nötralizasyon analizinde, analizin sonunda (tedaviden yaklaşık 50 saat sonra), sistem yazılımı her bir mAb konsantrasyonundaki nötralizasyon yüzdelerini otomatik olarak hesaplamış ve ardından IC50 değerleri türetilmiştir. Şekil 3D'de gösterildiği gibi, negatif kontrol antikoru rANDV-5'in aksine, diğer üç mAb olan r37.2D, r25.1C ve r12.1F; sırasıyla 4,315 ng/mL, 83 ng/mL veya 232 ng/mL IC₅₀ değerleri ile yüksek antiviral potansiyel sergilemiştir14,15.

Şekil 1: Empedans tabanlı antiviral tarama testi iş akışının şematik gösterimi. 0. Gün, Adım 1: Permisif hücreler mikroplakalara ekildi ve hücre büyümesi, %5 CO2 içeren 37 °C'lik bir inkübatörde bulunan cihaz yuvasında yaklaşık 24 saat boyunca izlendi. 1. Gün, Adım 2: Virüs, sabit bir MOI ve antiviral ajanların seri dilüsyonları ile hazırlandı. Antikor nötralizasyon testleri için virüs, karışım hücrelere eklenmeden önce antikorlar ile 37 °C'de 1 saat boyunca ön inkübasyona tabi tutuldu. Adım 3: Virüs-antiviral ajan karışımları hücrelere eklendi. 1. Gün ve sonrasında, Adım 4: Virüsün indüklediği CPE, birkaç gün boyunca empedans tabanlı ölçümler kullanılarak sürekli olarak izlendi. Adım 5: Veriler gerçek zamanlı olarak veya test tamamlandıktan sonra analiz edildi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: İmpedans tabanlı Hücre İndeksi ölçümleri kullanılarak antiviral aktivitenin gerçek zamanlı izlenmesi. (A) İmpedans analizi ile değerlendirilen antiviral ilaç taraması. Ribavirin (20 µM) ve brincidofovir (1 µM) hariç tüm bileşikler, 1 MOI değerinde adenovirüs tip 5 varlığında 50 µM konsantrasyonda test edilmiştir. Veriler, üç tekerrurlu kuyucuğun ortalaması ± SD olarak sunulmuştur. Şekil Zhang ve ark. çalışmasından uyarlanmıştır13. (B) İmpedans tabanlı monoklonal antikor nötralizasyon testi. Nötralizasyon göstermeyen (tam CPE, kırmızı), kısmi nötralizasyon gösteren (kısmi CPE, turuncu) veya güçlü nötralizasyon gösteren (saptanabilir CPE yok, siyah) monoklonal antikorlar için temsili Hücre İndeksi profilleri gösterilmiştir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: İmpedans kullanılarak antiviral aktivitenin kantifikasyonu. (A) 1 MOI'de adenovirüs tip 5 enfeksiyonu ile birlikte artan konsantrasyonlarda brincidofovir tedavisi sonrası gerçek zamanlı Normalize Hücre İndeksi'nin dinamik değişimleri. (B) Yalnızca artan konsantrasyonlarda brincidofovir tedavisi sonrası gerçek zamanlı Normalize Hücre İndeksi'nin dinamik değişimleri. (C) Doz-yanıt eğrisi elde etmek için impedans izlerinin altındaki alan, brincidofovir'in bir fonksiyonu olarak grafiğe dökülmüştür. (A) ve (C) Zhang ve ark. 13 çalışmasından uyarlanmıştır. (D) Monoklonal antikorlar r37.2D, r25.1C, r12.1F ve negatif kontrol olarak eklenen rANDV-5 için temsili rVSV–LASV Lineage IV (Josiah) nötralizasyon eğrileri. Monoklonal antikorlar 37.2D, 25.1C, 12.1F ve ANDV-5 mevcut literatüre dayanarak rekombinant olarak üretilmiştir (bkz. Sonuçlar bölümü). Gösterilen veriler iki bağımsız deneyden alınan temsili eğrilerdir ve üç replika kuyucuğun ortalaması ± SD olarak raporlanmıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.