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Hier präsentieren wir Ihnen zwei Protokolle, einer für die Messung der spezifischen Wachstumsrate und die andere für die Zelle-Bindungsfähigkeit Rotavirus mit dem Plaque-Assay und RT-qPCR. Diese Protokolle sind für die Bestätigung der unterschiedlichen Phänotypen Rotavirus-Sorten zur Verfügung.
Rotavirus ist der wichtigste ätiologische Faktor für infantile Durchfall. Es ist ein RNA-Virus doppelsträngige (ds) und bildet eine genetisch vielfältige Bevölkerung, bekannt als Quasispezies aufgrund ihrer hohen Mutationsrate. Hier beschreiben wir, wie zur Messung der spezifischen Wachstumsrate und die Zelle-Bindungsfähigkeit Rotavirus als seine Phänotypen. Rotavirus ist behandelt mit Trypsin-Rezeptor der Zelle erkennen und dann in MA104 Zellkultur geimpft. Der Überstand, einschließlich virale Stammarten ist zeitweise gesammelt. Die Plaque-Assay dient zum Bestätigen der Virustiter (Plaque-bildende Einheit: Pfu) jeden gesammelten überstand. Die spezifischen Wachstumsrate wird durch den Einbau von Zeit-Kursdaten von Pfu/mL auf das modifizierte Modell Gompertz geschätzt. In der Zelle-Bindung-Assay sind MA104 Zellen in einer 24-Well-Platte mit Rotavirus infiziert und für 90 min bei 4 ° C für Rotaviren Adsorption an Zellrezeptoren inkubiert. Eine niedrige Temperatur hemmt Rotaviren vor der Invasion der Wirtszelle. Nach dem Waschen um ungebundene Virionen zu entfernen, wird die RNA Virionen befestigt an Zellrezeptoren gefolgt von cDNA Synthese und Reverse Transkription quantitative PCR (RT-qPCR) entzogen. Diese Protokolle können angewendet werden, für die Untersuchung der phänotypischen Unterschiede zwischen den Virenstämmen.
RNA-Viren bilden eine genetisch vielfältige Bevölkerung, bekannt als Quasispezies1, wegen deren Mutationsrate,2 , der höher ist als die DNA-basierten Organismen. Bevölkerungsstruktur in Quasispezies ist die Bevölkerung genetische Faktoren, wie Mutation, Selektionsdruck und Gendrift betroffen. Spannungen in einem einzigen genetischen Abstammung können unterschiedliche Phänotypen wegen der genetischen Vielfalt zeigen. Rachmadi Et Al. zeigte beispielsweise, dass freies Chlor Empfindlichkeit anders unter murinen Norovirus Stämmen war, die aus einem Plaque-gereinigte Stamm S7-PP33entstanden.
Rotaviren (Gattung Rotavirus in Familie Reoviridae) sind unbehüllte ds RNA-Viren bilden Quasispezies2. Neben der oben beschriebenen Bevölkerung Erbfaktoren betrifft Genom Reassortment die genetische Vielfalt der Rotavirus, da dieses Virus 11 segmentierten Genome4hat. Rotaviren verursachen Durchfall vor allem bei Säuglingen und Säuglingssterblichkeit im Jahr 2013 wurden über 250.0005geschätzt. Zwei Impfstoffe sind in mehreren Ländern im Einsatz und haben sich als wirksam bei der Verringerung der Belastung von Rotavirus-Infektion, aber einige Forscher diskutieren jetzt die Anwesenheit von Impfstoff-Flucht durch Mutation entstehende Variationen6,7,8, 9. die Charakterisierung dieser Mutanten ist wichtig, die Impfstoff-Escape-Mechanismen zu verstehen.
Hier präsentieren wir Ihnen Protokolle für zwei Tests zur Bewertung der spezifischen Wachstumsrate und Zelle-Bindungsfähigkeit Rotavirus um die phänotypische Unterschiede zwischen den Sorten/Mutanten zu verstehen. Die Wachstumskurve der Rotaviren wurde in vorherigen Berichten10vorgestellt, aber Wachstumsparameter wie spezifischen Wachstumsrate sind in der Regel nicht gemessen. Eine Zelle-Bindung-Assay durchgeführt umfasst bisher immunofluorescent staining Technik11. Wir zeigen hier einfachere Methoden der Nutzung des Plaque-Assay und RT-qPCR, die uns erlauben, den Unterschied in der viralen Phänotypen quantitativ zu diskutieren. Diese Methoden eignen sich für die Charakterisierung der Rotavirus Phänotypen und können schließlich dazu beitragen, den Bau neuer Impfstoffe für mehrere Genotypen.
1. mittlere Vorbereitung
2. die Zellkultur
3. spezifische Wachstumsrate von Rotavirus
Hinweis: Rhesus-Rotavirus (RRV, Genotyp: G3P[3]) ist in diesem Protokoll verwendet, weil RRV schnell und einfach Plaques mit MA104 Zellen bilden kann.
(4) Zelle-Bindung-Assay
Hinweis: Dieses Protokoll basiert auf der Gilling Bericht13.
Ein Überblick über zwei Protokolle zu den spezifischen Wachstumsrate und Zelle-Bindung Assay Plaque-gereinigte RRV Stämme zeigt in Figur 1A und 2A.
In der Probe für die spezifischen Wachstumsrate erreicht die endgültige Virustiter mehr als 107 Pfu/mL auf den T75 Kolben zu propagieren. Wenn die maximale Konzentration niedriger als 107 Pfu/mL ist, kann die MA104 Zelle nicht konfluierende geworden oder RRV war nicht gut von Trypsin aktiviert. Einige Modelle stehen zur Abschätzung der spezifischen Wachstumsrate über die infektiöse Gerätedaten. In diesem Protokoll wird die modifizierte Gompertz Modell12 als Beispiel verwendet;
wo N0 (104 Pfu/mL in dieser Studie) und Nt (104 108 Pfu/ml) sind die infektiösen Virustiter (Pfu/mL) bei 0 und t (Beispiel: 0, 6, 12, 18, 24, 36) Hpi, bzw. A ist der asymptotischen Wert [Log (N∞/n0 )] (Beispiel: 3 bis 4), µ ist der spezifischen Wachstumsrate [1/h] und e ist die Napier konstante λ beträgt die Verzögerung [h]. Modellparameter ergeben sich durch die Solver-Funktion der Analyse-Software, die die Summe der Quadrate der Differenz zwischen den beobachteten und modellierten Werten minimiert. Im Beispiel in Abbildung 1 bder spezifischen Wachstumsrate (µ) wird auf geschätzt [1/h] 0.197 und die Verzögerung (λ) beträgt 6,61 [h] mit der zuletzt quadratische Methode um ein modifiziertes Gompertz-Modell und die relative Virustiter über die stationäre Phase nach der ursprünglichen Titer ( Log-Skala) (A) ist 3.15 [Log (N∞/n0)]. Wir haben insgesamt 6 Rotaviren Klone getestet, und die geschätzten Werte der spezifischen Wachstumsrate reichte von 0,19 bis 0,27 [1/h]. Diese geschätzten Werte verlässlich sind, da der Koeffizient der Entschlossenheit Werte in der Modell-Armatur mehr als nur 0,98 ist.
RRV Virionen binden an Zelloberflächen waren ca. 103 Kopien/mL (verbindliche Effizienz war ca. 1 %) bei der Verwendung einer 24-Well-Platte für die Zelle-Bindung-Assay (Abb. 2 b). Der Test erfolgt in der Regel drei Mal für jede Probe, und einige Probleme wie über Wasch- und unzureichende Aktivierung des RRV von Trypsin können auftreten, wenn eine große Varianz in der Kopienzahl in einer Probe beobachtet wird. Der Ct-Wert von mehr als ca. 36,0 qPCR ist nicht besser und wird betrachtet, um unter einer Nachweisgrenze in unserem qPCR-Zustand.
Volumen / 1 Reaktion | |
5 x PrimeScript Puffer | 4.0 ΜL |
PrimeScript RT Enzym Mix I | 1,0 ΜL |
Oligo-dT-Primer | 1,0 ΜL |
Zufällige 6 mers | 4.0 ΜL |
Deionisiertes destilliertes Wasser | 6.0 ΜL |
SsRNA Probe | 4.0 ΜL |
Insgesamt | 20.0 ΜL |
Tabelle 1: Meister Mischen Zusammensetzung für die cDNA-Synthese des Rotavirus Genoms.
Temperatur [° C] | Zeit |
37 | 15 min |
42 | 15 min |
85 | 5 s |
4 | ∞ |
Tabelle 2: Reaktion Zustand für die cDNA-Synthese des Rotavirus Genoms.
Volumen/1 Reaktion | |
Premix Taq | 12,5 ΜL |
Forward Primer (10 µM) | 0,5 ΜL |
Rückwärts-Primer (10 µM) | 0,5 ΜL |
Sonde (10 µM) | 0,5 ΜL |
Referenz-Farbstoff II | 0,5 ΜL |
Deionisiertes destilliertes Wasser | 5,5 ΜL |
cDNA-Probe | 5,0 ΜL |
Insgesamt | 25 ΜL |
Tabelle 3: Master Mischen Zusammensetzung für die quantitative PCR Rotavirus ein Genom.
Temperatur [° C] | Zeit | |
95 | 5 min | |
94 | 20 s | 45-Zyklus |
60 | 1 min | |
72 | 5 min |
Tabelle 4: Reaktion Bedingung für die quantitative PCR Rotavirus ein Genom.
Abbildung 1: Schematische Übersicht über die Schätzung der Rotavirus-Wachstum und die Wachstumskurve Rotavirus. (A) die infektiöse Einheit Rotavirus ist mit dem Plaque-Assay gemessen. (B) die Kurve (blaue Linie) wurde durch die veränderte Gompertz-Modell basierend auf Beobachtungsdaten in unserem Labor (weißer Kreis) angenähert. Die spezifischen Wachstumsrate [µ]; [h-1], 0.197 lag Periode (λ); 6,61 [h], die relative Virustiter über die stationäre Phase nach der anfänglichen Titer (Log-Skala) (A); 3.15 [Log (N∞/n0)]. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Schematische Übersicht und repräsentatives Ergebnis der Zelle-Bindung-Assay fünf RRV Stämme von Plaketten in unserem Labor gereinigt. (A) A Kultur Zellplatte mit Rotaviren geimpft wird bei 4 ° C für die Hemmung der Virus-Invasion in Zellen inkubiert. Nach Inkubation und entfernen die ungebundenen Viruspartikel auf Zellen die Anzahl der Genome aus gebundenen Viruspartikel an der Zelloberfläche mit RT-qPCR zu quantifizieren. (B) das Ergebnis der Zelle-Bindung-Assay wurde als verbindliche Wirkungsgrad (%), die das Verhältnis von gebundenen Viruspartikel an die Anwesenden in das Inokulum wurde angezeigt. Mutige Bar: Median, Ende der Boxen: Quartil Abweichung, Zeilenende: maximale und minimale. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Unser Protokoll zur Messung der spezifischen Wachstumsrate ist einfacher als die vorherigen und kann für andere Viren angepasst werden, es sei denn, ihre Zellkultursystem noch nicht feststeht. In dieser Studie verwendeten wir RRV (G3P[3]) weil diese Sorte Plaques einfacher als menschliche Rotaviren bilden kann bei der Verwendung der MA104-Zell-Linien. Einige menschliche Rotavirus-Stämme können nicht in diese Zelllinie Plaque bilden. Daher kann anstelle der Plaque-Assay, der Schwerpunkt bilden Einheit (FFU) Assay15 oder Median Gewebekultur infektiöse Dosis (TCID50) Assay für viele Rotaviren Stämme16angewendet werden. Die vorgestellte Protokoll zur Ermittlung der spezifischen Wachstumsrate kann verwendet werden, für andere Virustypen aber eignet sich nicht für Viren, für die keine etablierten Zellkultursystem ermittelt wird. Bevor das Experiment für die spezifischen Wachstumsrate, es ist besser, im Voraus wissen, wann die infektiöse Virustiter zu steigen beginnt und erreicht die stationäre Phase in eine Vorprüfung. Wenn zu viele Plaketten vorhanden sind, sollten die Plaque-Assay durchgeführt werden, wieder nach dem Ändern der Verdünnung der Virusproben. Die Stunden nach der Infektion (Hpi) Proben zu sammeln sind auch wichtig, weil die Neigung der exponentiellen Wachstumsphase unterschätzt werden kann, wenn der richtige Zeitpunkt, die stationäre Phase zu erreichen, ist verfehlt. Bei der Angleichung durch die geänderte Gompertz-Modell sollte eine Bestimmungskoeffizient immer berechnet und überprüft werden. Wenn die Fitness auf das modifizierte Modell Gompertz niedrig ist, können andere Modelle wie die modifizierte logistisches Modell12 vorzuziehen.
Im Umgang mit Zellen, wenn Sie das Mittel "oder" Virus Inokulum zu entfernen, die PBS für Wasch- oder Agarose-Gel für die Plaque-Assay muss umgehend hinzugefügt werden jeweils von einer Zellplatte Kultur, die Zellen von Trockenheit zu verhindern. Zur gleichen Zeit müssen Sie vorsichtig gießen Sie PBS oder Agarose Zellen nicht, von Brunnen zu lösen. Dieser Schritt ist der wichtigste in beiden Tests (Schritt 3,9 und 3.11). Wenn die Plaque-Assay zu viele Proben hat, empfehlen wir unterteilen das Agarosegel (100 mL, die jeweils maximal empfohlene ist) in mehreren mittleren Flaschen und Flaschen Warmhalten, bis kurz vor dem Einsatz seit Agarose Gel innerhalb von ca. 10 min bei Zimmer erstarrt ist Temperatur. Da Trypsin anfällig für hohe Temperaturen17ist, sollte eine Trypsin-Lösung zu einem Medium und Agarose für die Plaque-Assay ausreichend abgekühlt hinzugefügt werden.
In der Zelle-Bindung-Assay erfolgen die Inkubation für Virus Bindung an Zellen bei 4 ° C, Invasion der Zellen zu verhindern. Nach der Gilling Methode13sind Zellen anfällig für Trocknung bei niedrigen Temperaturen, so sanft schütteln notwendig, alle 15 Minuten während der Inkubation. Das RNA-Extraktion-Kit hier verwendete kann für andere Kits ersetzt werden. Die Neigung der Standardkurve in RT-qPCR sollte ungefähr 3.3, und der Bestimmungskoeffizient sollte mehr sein als 0,98. Im Vergleich zu dem Fluoreszenzmikroskop, die Lokalisierung von Viren in Zellen zu visualisieren, ist der Test schneller und einfacher zu bedienen, weil die Bindung von Leuchtstoffen auf Viren nicht notwendig ist.
Vor kurzem, menschlichen Darm Enteroid (HIE), zeigen eine ähnliche zelluläre Zusammensetzung und Funktion als menschlichen Magen-Darm-Epithel, verfügbar für Rotaviren Ausbreitung18geworden. Die Verwendung von Holiday Inn Express kann ermöglichen, die spezifischen Wachstumsrate und Zelle-Bindungsfähigkeit nicht kultivierbarer Stämme Rotavirus zu bewerten. Darüber hinaus können beide hier beschriebenen Experimente zur Bewertung der Wirkungen der Droge auf beiden Phänotypen19angewendet werden. Die hier vorgestellten Protokolle machen es möglich, die Veränderungen im Phänotyp Parameterwerte von Rotavirus-Stämmen unter unterschiedlichen Bedingungen quantitativ zu diskutieren.
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Diese Arbeit wurde vom "The Hygiene Wert Kette: Gestaltung Hygiene Systeme als Öko-Gemeinschaft Wertesystem" Projekt, ResearchInstitute für Mensch und Natur (RIHN, Projekt No.14200107) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
7500 Real Time PCR System | Applied Biosystems | qPCR | |
Agar-EPI | Nakalai Tesque, Inc | 01101-34 | Plaque assay |
Disodium Hydrogenphosphate | Wako Pure Chemical Corporation | 194-02875 | Cell binding assay |
Eagle's MEM "Nissui" ![]() | Nissui Pharmaceutical Co., Ltd | _05900 | Cell culture |
Eagle's MEM "Nissui" ![]() | Nissui Pharmaceutical Co., Ltd | _05901 | Plaque assay |
EasYFlask 75 cm2 | Thermo Scientific | 156499 | Cell culture |
Fetal bovine Serim, qualified, USDA-approved regions | Gibco | 10437028 | Cell culture and Plaque assay |
Forward / Reverse primers | Eurofins Genomics | qPCR | |
L-Glutamine, 200 mM Solution | Gibco | 2530081 | Cell culture and Plaque assay |
Neutral Red | Wako Pure Chemical Corporation | 140-00932 | Plaque assay |
PBS (-) "Nissui" | Nissui Pharmaceutical Co., Ltd | _05913 | Cell culture and Plaque assay |
Penicillin-Streptomycin, Liguid | Gibco | 15140122 | Cell culture and Plaque assay |
Potassium Chloride | Wako Pure Chemical Corporation | 163-03545 | Cell binding assay |
Premix ExTaq (Perfect Real Time) | TAKARA Bio Inc. | RR039A | qPCR |
PrimeScriptTN RT reagent Kit (Perfect Real Time) | TAKARA Bio Inc. | RR037A | cDNA synthesis |
PrimeTime qPCR Probes | Medical and Biological Laboratories Co., Ltd. | qPCR | |
QIAamp Viral RNA Mini Kit | QIAGEN | 52904 | RNA extraction |
Sodium Bicarbonate | Wako Pure Chemical Corporation | 199-05985 | Cell culture and Plaque assay |
Sodium Chloride | Wako Pure Chemical Corporation | 198-01675 | Cell binding assay |
Tissue culture plates 24-well plate | TPP | 92024 | Cell binding assay |
Tissue culture plates 6-well plate | TPP | 92006 | Plaque assay |
Trizma base | SIGMA-ALDRICH | T1503 | Cell binding assay |
Trypsin from porcine pancrease | SIGMA-ALDRICH | T0303-1G | Activate for rotavirus |
Trypsin-EDTA (0.05 %), phenol red | Gibco | 25300054 | Cell culture |
Vertical 96-Well Thermal Cycler | Applied Biosystems | cDNA synthesis |
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