Method Article
Nous présentons ici deux protocoles, l’un pour mesurer le taux de croissance spécifique et l’autre pour la capacité de liaison de cellule du rotavirus à l’aide de l’essai de plaque et de la RT-qPCR. Ces protocoles sont disponibles pour confirmer les différences de phénotypes entre souches de rotavirus.
Le rotavirus est le principal facteur étiologique de la diarrhée infantile. C’est un virus à ARN double brin (ds) et forme une population génétiquement diverse, appelée les quasi-espèces, en raison de leur taux élevé de mutations. Ici, nous décrivons comment mesurer le taux de croissance spécifique et la capacité de liaison de cellule du rotavirus comme ses phénotypes. Rotavirus est traitée avec de la trypsine de reconnaître le récepteur des cellules et ensuite inoculé dans la culture de cellules MA104. Le surnageant, y compris les progénitures virales, est recueilli par intermittence. L’essai de plaque sert à confirmer le titre du virus (unité de formation de plaques : pfu) de chaque liquide surnageant collecté. Le taux de croissance spécifique est estimé en ajustant les données de temps de l’UFP/mL et la mis à jour le modèle de Gompertz. Dans l’analyse de liaison de cellule, cellules MA104 dans une plaque 24 puits sont infectés par un rotavirus et incubés pendant 90 min à 4 ° C pour l’adsorption de rotavirus aux récepteurs cellulaires. Une température basse retient rotavirus d’envahir la cellule hôte. Après le lavage pour enlever des virions non liées, l’ARN est extrait de virions attachées aux récepteurs cellulaires, suivies de la synthèse de cDNA et PCR quantitative de transcription inverse (RT-qPCR). Ces protocoles peuvent être appliquées pour étudier les différences phénotypiques entre les souches virales.
Les virus à ARN forment une population génétiquement diverse, connue comme les quasi-espèces1, en raison de leur taux de mutation,2 qui est supérieur à celui des organismes basés sur l’ADN. Structure de la population dans les quasi-espèces est affectée par les facteurs génétiques de la population, y compris la mutation, la pression de sélection et la dérive génétique. Au sein d’une seule lignée génétique des souches peuvent présenter différents phénotypes en raison de la diversité génétique. Par exemple, Yelena et coll. ont montré que la sensibilité de chlore libre était différente parmi les souches de norovirus murin qui proviennent d’une souche purifiés par plaque S7-PP33.
Rotavirus (rotavirus de genre dans la famille des reoviridae) sont des virus non enveloppé ds RNA formant les quasi-espèces2. Outre les facteurs génétiques de la population décrites ci-dessus, un réassortiment du génome affecte la diversité génétique du rotavirus parce que ce virus a 11 génomes segmenté4. Rotavirus causent la diarrhée chez les nourrissons, et les décès infantiles en 2013 ont été estimées à environ 250 0005. Deux vaccins sont utilisés dans plusieurs pays et ont été efficaces pour réduire la charge de l’infection à rotavirus, mais certains chercheurs sont maintenant discuter de la présence de vaccin-escape mutants6,7,8, 9. la caractérisation des mutants est importante de comprendre les mécanismes de vaccin-s’échapper.
Nous présentons ici les protocoles pour deux essais pour évaluer le taux de croissance spécifique et la capacité de liaison de cellule du rotavirus afin de comprendre les différences phénotypiques entre les souches/des mutants. La courbe de croissance de rotavirus a été présentée dans précédents rapports10, mais les paramètres de croissance tels que le taux de croissance spécifique ne sont pas habituellement mesurés. Un essai de liaison cellulaire effectué précédemment implique par immunofluorescence technique coloration11. Nous montrons ici des méthodes plus faciles d’utiliser le dosage de la plaque et de la RT-qPCR, qui permettent de discuter quantitativement la différence dans les phénotypes virales. Ces méthodes sont appropriées pour la caractérisation des phénotypes de rotavirus et peuvent enfin participer à la construction de nouveaux vaccins efficaces pour plusieurs génotypes.
1. préparation moyenne
2. Culture cellulaire
3. taux de croissance spécifique du Rotavirus
Remarque : Rotavirus rhésus (RRV, génotype : G3P[3]) est utilisé dans le présent protocole car RRV peut rapidement et facilement former des plaques avec des cellules MA104.
4. cellule-liaison Assay
Remarque : Ce protocole est basé sur rapport13 de Gilling.
Un aperçu des deux protocoles pour le taux de croissance spécifique et l’analyse de cellule-fixation de plaque-purifiée souches RRV est montré à la Figure 1 a et 2 a, respectivement.
Dans l’analyse du taux de croissance spécifique, le titre final virus atteint plus de 107 UFP/mL lors de la propagation sur la fiole T75. Si la concentration maximale est inférieure à 107 UFP/mL, la cellule MA104 ne peut-être devenir confluente ou RRV n’était pas activé par la trypsine. Certains modèles de croissance sont disponibles pour estimer le taux de croissance spécifique en utilisant les données de l’unité infectieuse. Dans ce protocole, le modèle de Gompertz mis à jour le12 est employée à titre d’exemple ;
où N0 (104 UFP/mL dans cette étude) et Nt (104 à 108 UFP/mL) sont le titre infectieux du virus (UFP/mL) à 0 et t (exemple : 0, 6, 12, 18, 24, 36) hpi, respectivement, A est la valeur asymptotique [log (N∞/n0 )] (exemple : 3 à 4), µ est le taux de croissance spécifique [1/h], e est constante de Napier et λ est la période de latence [h]. Paramètres du modèle sont obtenus par la fonction solveur du logiciel d’analyse, ce qui minimise la somme des carrés des différences entre les valeurs observées et modélisées. Dans l’exemple de la Figure 1 b, le taux de croissance spécifique (µ) est estimé à 0,197 [1/h] et la période de latence (λ) est 6,61 [h] en appliquant la méthode des moindres carrée à un mis à jour le modèle de Gompertz et le titre de virus relatif à la phase stationnaire de la (titre initial échelle des journaux) (A) est de 3.15 [log (∞de N/n (0)]. Nous avons testé les 6 clones de rotavirus au total, et les valeurs estimées du taux de croissance spécifique variaient de 0,19 à 0,27 [1/h]. Ces estimations de valeurs sont fiables, car le coefficient de détermination des valeurs dans l’ajustage de précision de modèle est plus que 0,98.
RRV virions liaison à surfaces cellulaires sont environ 103 copies/mL (liant efficacité était d’environ 1 %) lorsque vous utilisez une plaque 24 puits pour le dosage en liant le cellulaire (Figure 2 b). Le dosage est généralement mené trois fois pour chaque échantillon, et si un écart important dans le nombre de copies est observé dans un échantillon, certains problèmes tels que l’activation trop lavage et insuffisante du RRV par la trypsine peuvent survenir. La valeur de Ct de qPCR dépassant environ 36,0 n’est pas préférable et est considérée comme inférieur à une limite de détection dans notre condition de qPCR.
Volume / 1 réaction | |
5 x PrimeScript tampon | 4,0 ΜL |
PrimeScript RT Enzyme Mix j’ai | 1,0 ΜL |
Oligo dT Primer | 1,0 ΜL |
6 mers aléatoires | 4,0 ΜL |
Eau distillée désionisée | 6.0 ΜL |
échantillon d’ARN à simple brin | 4,0 ΜL |
Total | 20,0 ΜL |
Tableau 1 : Master mix composition pour la synthèse de cDNA du génome de rotavirus.
Température [° C] | Temps |
37 | 15 min |
42 | 15 min |
85 | 5 s |
4 | ∞ |
Tableau 2 : État de réaction pour la synthèse de cDNA du génome de rotavirus.
Volume/1 réaction | |
Prémélange Taq | 12,5 ΜL |
Apprêt avant (10 µM) | 0,5 ΜL |
Inverser l’amorce (10 µM) | 0,5 ΜL |
Sonde (10 µM) | 0,5 ΜL |
Référence Dye II | 0,5 ΜL |
Eau distillée désionisée | 5.5 ΜL |
échantillon d’ADNc | 5,0 ΜL |
Total | 25 ΜL |
Tableau 3 : Master mix composition pour PCR quantitative du rotavirus un génome.
Température [° C] | Temps | |
95 | 5 min | |
94 | 20 s | cycle de 45 |
60 | 1 min | |
72 | 5 min |
Tableau 4 : Condition de réaction PCR quantitative du rotavirus un génome.
Figure 1 : aperçu schématique de l’estimation de la croissance de rotavirus et la courbe de croissance du rotavirus. (A) l’unité infectieuse du rotavirus est mesurée avec l’essai de plaque. (B) la courbe (ligne bleue) a été approchée par le mis à jour le modèle de Gompertz basé sur des données observées dans notre laboratoire (cercle blanc). Le taux de croissance spécifique [µ] ; 0,197 [h-1], lag période (λ) ; 6,61 [h], le titre virus relatif à la phase stationnaire au titre initial (échelle logarithmique) (A) ; 3.15 [log (∞de N/n (0)]. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : aperçu schématique et résultat représentatif de l’essai de liaison cellulaire de cinq souches RRV purifiée à partir de plaques dans notre laboratoire. Plaque de culture cellulaire (A) A inoculé par un rotavirus est incubée à 4 ° C pour empêcher l’invasion de virus dans les cellules. Après incubation et enlever les particules virales non liés aux cellules, quantifier le nombre de génomes provenant des particules virales liés à la surface de la cellule avec la RT-qPCR. (B), le résultat de la cellule-liaison dosage s’affichait comme liant de rendement (%), qui était le taux de particules virales liées à celles présentes dans l’inoculum. Bar "BOLD" : médian, fin des cases : déviation quartile, fin de ligne : maximum et minimum. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Notre protocole pour mesurer le taux de croissance spécifique est plus facile que les précédents et peut être adapté pour d’autres virus, à moins que leur système de culture cellulaire n’a pas encore été établie. Dans cette étude, nous avons utilisé RRV (G3P[3]) car cette souche peut former des plaques plus facile que les rotavirus humains lors de l’utilisation de lignées cellulaires MA104. Certaines souches de rotavirus humain ne peuvent pas constituer la plaque dans cette lignée cellulaire. Donc, au lieu de l’essai de plaque, l’accent formant unité (FFU) dosage15 ou médiane vitroplants dose infectante (dict50) dosage peut être appliqué pour bon nombre de souches de rotavirus16. Le protocole présenté pour déterminer le taux de croissance spécifique peut être utilisé pour d’autres types de virus, mais ne convient pas pour les virus pour lesquels aucun système de culture cellulaires établies n’est établi. Avant de commencer l’expérience pour le taux de croissance spécifique, il vaut mieux savoir à l’avance quand le titre infectieux du virus commence à augmenter et atteint la phase stationnaire lors d’un essai préliminaire. Si trop de plaques sont présents, l’essai de plaque se fasse à nouveau après la modification du taux de dilution des échantillons de virus. La heures après l’infection (hpi) pour prélever des échantillons sont également importantes car la pente de la phase exponentielle de croissance peut être sous-estimée si le point de bonne heure pour atteindre la phase stationnaire est manqué. Dans l’approximation de la mis à jour le modèle de Gompertz, un coefficient de détermination devrait toujours être calculé et vérifié. Si la remise en forme à la mis à jour le modèle de Gompertz est faible, les autres modèles de croissance tels que le modèle logistique mis à jour le12 peuvent être préférables.
Dans le traitement de cellules, lorsque vous retirez l’inoculum de moyen ou d’un virus, le PBS pour le gel de lavage ou d’agarose pour l’analyse de la plaque doit être rapidement ajouté à chacune d’une plaque de culture cellulaire afin d’empêcher les cellules de la sécheresse. Dans le même temps, vous devez verser doucement PBS ou agarose à cellules ne pas à se détacher des puits. Cette étape est la plus importante dans les deux tests (étape 3.9 et 3.11). Si l’essai de plaque a beaucoup trop d’échantillons, nous vous recommandons de subdiviser le gel d’agarose (100 mL chaque maximum est recommandé) en plusieurs bouteilles moyennes et garder les bouteilles au chaud jusqu'à ce que juste avant l’utilisation depuis agarose gel est solidifié dans environ 10 min à la chambre température. Étant donné que la trypsine est vulnérable à des températures élevées17, une solution de trypsine devrait figurer dans un milieu et d’agarose pour l’essai de plaque après refroidissement adéquatement.
Dans l’analyse de liaison de cellule, l’incubation pour la liaison du virus aux cellules doit être faite à 4 ° C pour éviter toute invasion des cellules. Selon la méthode13, de Gilling les cellules sont sujettes à séchage à basse température, agitant doucement est nécessaire toutes les 15 min pendant l’incubation. Le kit d’extraction d’ARN utilisé ici peut être substitué pour d’autres kits. La pente de la courbe d’étalonnage en RT-qPCR devrait être environ 3.3, et le coefficient de détermination devrait être plus que 0,98. Par rapport à la microscopie à fluorescence pour visualiser la localisation du virus dans les cellules, l’essai est plus rapide et plus facile à utiliser parce que la liaison de substances fluorescentes de virus n’est pas nécessaire.
Récemment, des enteroid intestinale humaine (HIE), présentant une composition cellulaire similaire et une fonction comme l’épithélium gastro-intestinal humain, est devenu disponible pour rotavirus propagation18. L’utilisation de HIE peut nous permettre d’évaluer le taux de croissance spécifique et la capacité de liaison de cellule non cultivables souches de rotavirus. En outre, les deux expériences décrites ici peuvent être appliqués à l’évaluation des effets des médicaments sur les deux phénotypes19. Les protocoles présentés ici permettent de discuter quantitativement les changements de valeurs de paramètre du phénotype des souches de rotavirus dans diverses conditions.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Ce travail a été soutenu par « L’assainissement valeur chaîne : conception assainissement systèmes comme éco-communauté valeur System » projet, recherche pour l’humanité et la Nature (RIHN, projet No.14200107).
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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