A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
תהליך עבודה מקיף של פרוטוקול מעבדה וניתוח מתוארים לבדיקה מהירה, חסכונית ופשוטה המבוססת על תאים צבעוניים כדי לזהות אלמנטים מנטרלים מול AAV6.
וירוסים הקשורים אדנו רקומביננטי (rAAV) הוכיחו להיות וקטור בטוח ומוצלח להעברת חומר גנטי לטיפול במצבים בריאותיים שונים הן במעבדה והן במרפאה. עם זאת, נוגדנים מנטרלים קיימים (NAbs) נגד קפסידי AAV מהווים אתגר מתמשך לניהול מוצלח של טיפולים גנטיים הן במודלים ניסיוניים של בעלי חיים גדולים והן באוכלוסיות אנושיות. סינון ראשוני עבור חסינות מארח נגד AAV יש צורך להבטיח את היעילות של טיפולים גנטיים מבוססי AAV הן ככלי מחקר והן כסוכן טיפולי בר קיימא מבחינה קלינית. פרוטוקול זה מתאר בדיקת אין ויטרו צבעונית כדי לזהות גורמים מנטרלים מול סרוטיפ AAV 6 (AAV6). הבדיקה מנצלת את התגובה בין AAV קידוד גן פוספטאז אלקליין (AP) כתב ואת המצע שלה NBT / BCIP, אשר מייצר כתם סגול מסיס לכימות על שילוב.
בפרוטוקול זה, דגימות סרום משולבות עם AAV המביע AP ודגר כדי לאפשר פעילות נטרול פוטנציאלית להתרחש. תערובת סרום וירוס מתווסף לאחר מכן לתאים כדי לאפשר transduction ויראלי של כל AAVs שלא נוטרלו. מצע NBT/ BCIP מתווסף ועובר תגובה כרומוגנית, המתאימה לפעילות טרנסדוקציה ויראלית ונטרול. חלקו היחסי של האזור הצבעוני הוא כמות באמצעות כלי תוכנה חופשית כדי ליצור titers מנטרל. בדיקה זו מציגה מתאם חיובי חזק בין צבע לריכוז ויראלי. הערכת דגימות סרום מכבשים לפני ואחרי מתן AAV6 רקומביננטי הובילה לעלייה דרמטית בנטרול הפעילות (עלייה של פי 125 עד >10,000). הבדיקה הפגינה רגישות נאותה לזיהוי פעילות מנטרלת בדילול סרום >1:32,000. בדיקה זו מספקת שיטה פשוטה, מהירה וחסכונית לזיהוי NAbs נגד AAVs.
וירוסים הקשורים אדנו (AAV) משמשים יותר ויותר וקטורים להעברת טיפולים גנטיים לטיפולים משפטיים עבור מצבים בריאותיים שונים המשפיעים על הלב וכלי הדם, הריאות, מחזור הדם, העין, ומערכות העצבים המרכזיות1,2,3,4,5. הפופולריות של וקטורים AAV כפלטפורמה מובילה לטיפול גנטי נובעת מפרופיל הבטיחות החיובי שלהם, ביטוי טרנסג'ן לטווח ארוך, וטרופיזם רחב היקף ספציפי לרקמות1,6. תוצאות מוצלחות במחקרים בבעלי חיים סללו את הדרך ליותר מחמישים ניסויים קליניים של טיפול גנטי AAV שהגיעו בהצלחה לנקודות הקצה של היעילות שלהם7, כמו גם את שחרורו של התרופה הראשונה לטיפול גנטי AAV הזמינה מסחרית שאושרה על ידי מינהל המזון והתרופות האמריקאי8. בעקבות ההצלחות הראשוניות, AAV המשיכה לצבור תאוצה במגזרי המחקר הבסיסיים והקליניים כווקטור בחירה וכיום היא היחידה בטיפול הגנטי של vivo שאושר לשימוש קליני בארה"ב ובאירופה9. עם זאת, נוכחותם של נוגדנים מנטרלים קיימים (NAbs) נגד קפסידים וקטוריים של AAV נותרה מכשול הן למחקר הפרה-קליני והן ליעילות הניסויים הקליניים. NAbs נמצאים הן באוכלוסיות אנושיות נאיביות והן באוכלוסיות בעלי חיים ומעכבים את העברת הגנים בעקבות ניהול vivo של וקטור AAV1. AAV seropositivity הוא קריטריון בלעדיה עבור רוב הניסויים בריפוי גנטי, ולכן סינון ראשוני עבור חסינות מארח הוא קריטי הן במעבדה והן במרפאה. הקמת בדיקה שיכולה לזהות את נוכחותם של NAbs נגד AAV היא צעד חיוני בצנרת של כל פרויקט מחקר מבוסס טיפול גנטי AAV. דו"ח זה מתמקד AAV6 אשר כבר עניין לחוקרים בשל transduction יעיל וסלקטיבי שלה שריר מפוספס (שריר הלב והשלד)1,10,10,11,12. ריפוי גנטי נחשב אסטרטגיה מבטיחה למיקוד הלב כי קשה למקד באופן ספציפי את הלב ללא הליכי לב פתוח פולשניים.
נטרול פעילות נקבע בדרך כלל באמצעות או אין ויטרו מבוסס תא או in vivo transduction עיכוב בדיקה. In vivo בדיקות NAb כוללות בדרך כלל מתן סרום מנושא ניסוי (למשל, אדם או בעל חיים גדול) לעכברים, ואחריו AAV עם גן עיתונאי, ואחריו בדיקות לביטוי של הגן העיתונאי או אנטיגן מתאים. בדיקות במבחנה לקבוע NAb titers על ידי דגירה סרום או פלזמה מבעל חיים אנושי או גדול בדילולים סדרתיים עם AAV רקומביננטי (rAAV) המבטא גן עיתונאי. תאים נגועים בתערובת הסרום/ וירוס, ואת המידה שבה ביטוי הגנים הכתב הוא מוערך לעומת פקדים. בדיקות הפריה חוץ גופית נמצאות בשימוש נרחב להקרנת NAb בשל העלות הנמוכה יחסית שלהן, מהירות הבדיקות ויכולת גדולה יותר לתקנון ולאימות13,14 בהשוואה לבדיקות vivo. בבדיקות vivo מדווחים לעתים קרובות יש רגישות רבה יותר 15,16, אבל אותה טענה הועלתה לגבי בדיקות במבחנה 14,17.
עד כה, אין ויטרו NAb assays השתמשו בעיקר אור (לוציפראז) כגן הכתב כדי לזהות נטרול. למרות שלשיטה מבוססת אור יש ערך בהקשרים רבים, בדיקת NAb צבעונית/כרומוגנית עשויה להיות יתרון בנסיבות מסוימות. בדיקות צבעוניות להערכת נטרול הועסקו בהצלחה עבור וירוסים אחרים כגון שפעת ואדנווירוס18,19. האטרקטיביות שלהם נובעת מהפשטות שלהם, העלות הנמוכה יותר, והדרישה למנגנוני מעבדה וכלים יומיומיים בלבד20. בדיקות NAb המשתמשות בגן עיתונאי מבוסס זוהר דורשות ערכות מצע יקרות, לומינומטר ותוכנה מתאימה לניתוח21. בדיקה צבעונית זו יש את היתרון של רק צורך מיקרוסקופ אור ומצע זול מאוד. דיווח על הרגישות של בדיקות צבע לעומת זוהרות הניב תוצאות סותרות. מחקר אחד הציע בדיקות ELISA מבוססות אור להציג רגישות רבה יותר ושחזור דומה לבדיקות צבע22, בעוד אחר מצא צבע מבוסס ELISA בדיקות להעניק רגישות רבה יותר23. כאן, פרוטוקול מפורט עבור בדיקת במבחנה NAb נגד AAV המשתמש בתגובה הכרומוגנית בין AAV קידוד פוספטאז אלקליין (AP) גן כתב טטרזוליום כחול ניטרו /5-bromo-4-כלורו-3-indolyl פוספט (NBT / BCIP) מסופק. פרוטוקול שלב אחר שלב זה פותח בהתבסס על דו"ח קודם שהשתמש בגן עיתונאי hPLAP (פוספטאז אלקליין שליה אנושית) (AAV6-hPLAP) כדי לזהות נטרול פעילות נגד AAV24. בדיקה זו היא חסכונית, חסכונית בזמן, קלה להתקנה, ודורשת מיומנויות טכניות מינימליות, ציוד מעבדה ורגנטים. יתר על כן, הפשטות של בדיקה זו נותנת לו את הפוטנציאל להיות ממוטב עבור יישומים רחבים על פני סוגים שונים של תאים, רקמות, או סרוטיפים ויראליים.
כל ההיבטים של טיפול בבעלי חיים וניסויים נערכו בעקבות הנחיות מכון פלורי למדעי המוח ובריאות הנפש והקוד האוסטרלי לטיפול ושימוש בבעלי חיים למטרות מדעיות לאחר התייחסות25. מרינו ewes בן 1.5-3 שנים שימשו למחקר. סקירה סכמטית של פרוטוקול הבדיקה מסופקת באיור 1.
איור 1: דיאגרמה סכמטית של פרוטוקול בדיקת NAb. (א) ייצוג חזותי של בדיקת NAb הממחישה את השלבים העיקריים הכרוכים בפרוטוקול בן שלושת הימים. בקצרה, תאים גדלים מצופים בן לילה. למחרת, דילול סדרתי של סרום מוכנים, דגירה עם AAV, ולאחר מכן דגירה עם התאים לילה. למחרת, תאים קבועים, נשטפים, דוגרים, משולבים עם המצע, ומדגרים שוב, ואחריו הדמיה וכמות. (B) תמונות מייצגות של בקרת אות מינימלית (עיכוב AAV מלא), בקרת אות מקסימלית (ללא עיכוב), ודגימת סרום ביצית עם כ-50% עיכוב אות. סרגל קנה מידה = 0.5 מ"מ. נא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
1. הכנה ראשונית
2. יום 1 - ציפוי תאים
3. יום 2 - הדבקת התאים
תווית מדורגת דילול | דילול | 3 x מדגם (240 μL) + 10% נפח מאגר (24 μL) | יחס סרום:מדיה |
דילול 1 (D1) | 1/2 | 264 μL סרום 264 μL מדיה | 50:50 |
דילול 2 (D2) | 1/4 | 264 μL D1 + 264 μL מדיה | 25:75 |
דילול 3 (D3) | 1/8 | 264 μL D2 +264μL מדיה | 12.5:87.5 |
דילול 4 (D4) | 1/16 | 264 μL D3 +264 μL מדיה | 6.25:93.75 |
דילול 5 (D5) | 1/32 | 264 μL D4 +264 μL מדיה | 3.13:96.87 |
דילול 6 (D6) | 1/64 | 264 μL D5 +264 μL מדיה | 1.56:98.44 |
דילול 7 (D7) | 1/128 | 264 μL D5 +264 μL מדיה | 0.78:99.22 |
דילול 8 (D8) | 1/256 | 264 μL D5 +264 μL מדיה | 0.39:99.61 |
דילול 9 (D9) | 1/512 | 264 μL D7 + 264 μL מדיה | 0.2:99.8 |
דילול 10 (D10) | 1/2048 | 132 μL D8 + 396 μL מדיה | 0.05:99.95 |
דילול 11 (D11) | 1/8192 | 132 μL D9 + 396 μL מדיה | 0.01:99.99 |
דילול 12 (D12) | 1/32768 | 132 μL D10 + 396 μL מדיה | 0.003:99.997 |
טבלה 1: כמויות של סרום ודילול נדרשים כדי ליצור דילול סדרתי של סרום בשלושה עותקים.
דגימת סרום מס' 1 | דגימת סרום מס' 2 | דגימת סרום מס' 3 | מונו AB (mAB), פקדים ודגימות נוספות | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
A | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | 50 ננוגרם של MAb | 50 ננוגרם של MAb | 50 ננוגרם של MAb |
B | 1/4 | 1/4 | 1/4 | 1/4 | 1/4 | 1/4 | 1/4 | 1/4 | 1/4 | 5 ננוגרם MAb | 5 ננוגרם MAb | 5 ננוגרם MAb |
C | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 1/8 | 0.5 ng MAb | 0.5 ng MAb | 0.5 ng MAb |
D | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | 1/16 | MO (-C) | MO (-C) | MO (-C) |
E | 1/32 | 1/32 | 1/32 | 1/32 | 1/32 | 1/32 | 1/32 | 1/32 | 1/32 | VO (+C) | VO (+C) | VO (+C) |
F | 1/64 | 1/64 | 1/64 | 1/64 | 1/64 | 1/64 | 1/64 | 1/64 | 1/64 | דוגמה מס' 1 1/512 | דוגמה מס' 1 1/512 | דוגמה מס' 1 1/512 |
G | 1/256 | 1/256 | 1/256 | 1/256 | 1/256 | 1/256 | 1/256 | 1/256 | 1/256 | מדגם מס' 2 1/512 | מדגם מס' 2 1/512 | מדגם מס' 2 1/512 |
H | 1/512 | 1/512 | 1/512 | 1/512 | 1/512 | 1/512 | 1/512 | 1/512 | 1/512 | מדגם מס' 3 1/512 | מדגם מס' 3 1/512 | מדגם מס' 3 1/512 |
טבלה 2: פריסת צלחת דוגמה של 96 באר להערכת דגימות סרום נאיביות בדילולים הנעים בין 1/2 ל-1/512. דילולים גבוהים יותר משולבים בבדיקה אם מעריכים מדגם הידוע כחיובי עבור AAV NAbs (דגימות לאחר מתן ניהול) או אם נדרש טיטר גבוה יותר. MO (-C): בקרת מדיה בלבד. VO (+C): שליטה בווירוסים ומדיה בלבד. mAb: נוגדן חד שבטי נגד AAV (שליטה חיובית NAb).
4. יום 3 - תיקון והוספת מצע לתאים
5. כמות לקביעת הפעילות המנטרלת באמצעות ImageJ
איור 2: שלבים לקביעת צביעת אחוזים באמצעות תוכנת ImageJ. (א) פתח את התמונה לניתוח באמצעות תוכנת ImageJ. (B) המר את התמונה לגווני אפור של 8 סיביות. (ג) פתח את חלון הסף. (D) התאם את הסף המרבי כך שכל האזורים הצבעוניים מכוסים, אך אזור הרקע אינו (סף זה צריך להיות עקבי על-פני לוח שלם). (ה) בחר את תיבת הטיפות 'ניתוח', לחץ על 'הגדר מדידות' וסמן 'אזור', 'שבר שטח', 'סף הגבלה' ו'תווית תצוגה', ולחץ על 'אישור'. (ו) לחץ על 'מדידה' כדי למדוד את האזור המקורה. האזור %מציין את חלקה היחסי של התמונה שנצבעה. לאחר מכן ניתן להשתמש באפשרות זו עם דוגמאות הבקרה כדי לקבוע את טיטר TI50 . לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
6. קביעת עיכוב טרנסדוקציה (TI50) טיטר
7. קביעת חלקיקי AAV מנוטרלים
בדיקת Transduction כדי לקבוע את המינון הנגיפי האופטימלי לכיסוי צלחת
תאי HT1080, קו תאי פיברוסרקומה מבוסס היטב, נבחרו לבדיקה זו. ריכוז של 1 x 104 HT1080 תאים / היטב סיפק ~ 50% מפגש תאים בכל באר של צלחת 96-well. כדי לקבוע את הריכוז הנגיפי האופטימלי עבור הבדיקה, rAAV קידוד hPLAP (פוספטאז אלקליין שליה אנו...
דו"ח זה מתאר בדיקה צבעונית המעריכת את מידת נטרול AAV במדגם סרום נתון על ידי הערכת תגובה כרומוגנית המתאימה למידת התמרת הנגיף במבחנה. פיתוח הפרוטוקול התבסס על התגובה הכרומוגנית הידועה בין האנזים פוספטאז אלקליין לבין NBT/BCIP, אשר נעשה בו שימוש נרחב ככלי מכתים לאיתור מטרות חלבון ביישומים כגו...
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה מומן על ידי מענק פרויקט המועצה הלאומית לבריאות ולמחקר רפואי ל- JRM ו- CJT (ID 1163732) ובחלקו על ידי תוכנית התמיכה בתשתיות תפעוליות של ממשלת ויקטוריה. SB נתמך על ידי מכון בייקר לב וסוכרת משותף-מלגת הדוקטורט של אוניברסיטת לה טרובה. KLW נתמכת על ידי קרן Shine On ומלגת מנהיג עתידית מקרן הלב הלאומית של אוסטרליה (ID 102539). JRM נתמך על ידי מלגת מחקר בכירה של המועצה הלאומית לבריאות ולמחקר רפואי (ID 1078985).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.05% Trypsin/EDTA | Gibco | 25300-054 | |
50 mL conical centrifuge tube | Falcon | 14-432-22 | Or equivalent |
75 cm2 square flasks | Falcon | 353136 | Or equivalent |
96 well flat bottomed plate | Falcon | 353072 | |
AAV6-CMV-hPLAP Vector | Muscle Research & Therapeutics Lab (University of Melbourne, Australia) AAV6-CMV-hPLAP can be provided upon request. | ||
Aluminium foil | |||
Anti-AAV6 (intact particle) mouse monoclonal antibody, (ADK6) | PROGEN | 610159 | Positive control monoclonal antibody |
BCIP/NBT | SIGMAFAST | B5655 | |
Cell and tissue culture safety cabinet | |||
Electronic Pipette | 5 & 10 mL stripette inserts | ||
Fetal Bovine Serum | Gibco | 10099-141 | |
Haemocytometer | |||
High glucose Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | 11965118 | |
HT1080 cells | ATCC | ||
ImageJ Software | Freely available: https://imagej.nih.gov/ij/download.html | ||
Incubator | 37 °C, 5% CO2 | ||
Light microscope with camera | Capable of taking photos with a 4x objective lens | ||
Oven | For a 65 °C incubation | ||
Paraformaldehyde | MERCK | 30525-89-4 | |
Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Phosphate buffered saline | |||
Pipettes and tips | 20 μL, 200 μL & 1 mL single pipettes and tips & 200 μL multichannel pipette | ||
Stericup quick release filter | Millipore | S2GPU10RE | Used for combining media reagents |
Trypan blue solution | Sigma-Aldrich | T8154 | |
VACUETTE TUBE 8 ml CAT Serum Separator Clot Activator | Greiner BIO-ONE | 455071 | Used for serum collection & processing from sheep |
Water bath |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved