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Method Article
본 프로토콜은 베로 아프리카 녹색 원숭이 신장 세포에서 지카 바이러스(ZIKV)의 증식과 24웰 및 96웰(고처리량) 형식의 세포 기반 비색 면역검출 방법을 사용한 ZIKV의 정량화에 대해 설명합니다.
지카 바이러스(ZIKV)는 플라비바이러스(Flavivirus) 속에 속하는 모기 매개 바이러스입니다. ZIKV 감염은 선천성 뇌 이상 및 성인의 길랭-바레 증후군과 관련이 있습니다. 질병 기전을 이해하기 위한 ZIKV에 대한 연구는 백신 및 치료제 개발을 촉진하는 데 중요합니다. 바이러스를 정량화하는 방법은 바이러스학 분야에서 중요하고 기본적입니다. 초점 형성 분석(FFA)은 항체로 바이러스 항원을 검출하고 과산화효소 면역염색 기술을 사용하여 세포의 감염 병소를 식별하는 바이러스 정량 분석법입니다. 현재 연구에서는 24-well 및 96-well(고처리량) 형식을 모두 사용하는 바이러스 전파 및 정량화 프로토콜을 설명합니다. 다른 유사한 연구와 비교했을 때, 이 프로토콜은 다른 바이러스에 대한 이 분석법의 사용을 확장하기 위한 가이드 역할을 할 수 있는 초점 크기 최적화를 추가로 설명했습니다. 첫째, ZIKV 증식은 Vero 세포에서 3일 동안 수행됩니다. ZIKV를 함유하는 배양 상층액은 FFA를 사용하여 수거하고 정량화합니다. 간단히 말해서, 바이러스 배양을 Vero 세포에 접종하고 2-3일 동안 배양합니다. 그런 다음 병소 형성은 세포 고정, 투과화, 차단, 항체 결합 및 과산화효소 기질을 사용한 배양을 포함한 최적화된 염색 공정 후에 결정됩니다. 염색된 바이러스 병소는 실체 현미경(24-웰 형식의 수동 계수) 또는 소프트웨어 분석기(96-웰 형식의 자동 계수)를 사용하여 시각화됩니다. FFA는 재현 가능하고 비교적 빠른 결과(3-4일)를 제공하며 플라크를 형성하지 않는 바이러스를 포함한 다양한 바이러스에 사용하기에 적합합니다. 결과적으로 이 프로토콜은 ZIKV 감염 연구에 유용하며 다른 임상적으로 중요한 바이러스를 검출하는 데 사용할 수 있습니다.
지카 바이러스(ZIKV) 감염은 모기 매개 바이러스성 질병으로 부상하고 있습니다. ZIKV의 첫 번째 고립은 1947년 우간다에서 이루어졌다 1,2; 1947년부터 2007년까지는 임상 증상이 가장 흔하게 무증상이고 자기 제한적인 열성 질환을 특징으로 하기 때문에 방치되었습니다. 2007년 지카 바이러스는 얍 제도에서 시작되었고3,4 2013년부터 2014년까지 태평양 지역(프랑스령 폴리네시아, 이스터 섬, 쿡 제도, 뉴칼레도니아)에서 더 큰 전염병이 발생했다 5,6,7,8 성인에서 처음으로 심각한 신경학적 합병증인 길랭-바레 증후군(GBS)이 보고되었다 9. 2015년과 2016년 사이에, 2013년 브라질에서 ZIKV의 아시아 유전자형이 출현한 후 처음으로 광범위한 ZIKV 전염병이 아메리카 대륙을 휩쓸었다10. 이 발병 기간 동안 440,000건에서 130만 건의 소두증 및 기타 신경학적 장애가 신생아에게 보고되었다11. 현재 ZIKV 감염에 대한 특별한 치료법은 없습니다. 따라서 특히 임신 중 감염을 예방할 수 있는 ZIKV 백신에 대한 의학적 필요성이 시급합니다.
바이러스 정량화는 샘플에 존재하는 바이러스의 수를 결정하는 프로세스입니다. 그것은 연구에서 중요한 역할을 하며 학술 실험실에는 의학 및 생명 과학과 같은 많은 분야가 포함됩니다. 이 공정은 바이러스 백신, 재조합 단백질, 바이러스 항원 또는 항바이러스제의 생산과 같은 상업 부문에서도 중요합니다. 바이러스 정량화를 위해 많은 방법 또는 분석법을 사용할 수 있다12. 방법 또는 분석법의 선택은 일반적으로 바이러스 특성, 원하는 정확도 수준, 실험 또는 연구의 특성에 따라 달라집니다. 일반적으로, 바이러스를 정량화하는 방법은 두 가지 범주로 나눌 수 있다: 바이러스 핵산(DNA 또는 RNA)의 존재를 검출하는 분자 분석과 시험관 내에서 바이러스 감염성을 측정하는 분석법 12. 정량적 중합효소 연쇄 반응(qPCR, DNA용) 또는 정량적 역전사 중합효소 연쇄 반응(qRT-PCR, RNA용)13 및 디지털 액적 PCR(14)은 주어진 샘플에서 바이러스 핵산을 정량화하는 데 사용되는 일반적인 분자 기법의 예이다(15). 그러나, 이러한 고감도 분자 기술은 생존 가능한 바이러스와 생존 불가능한 바이러스를 구별할 수 없다15. 따라서 세포에 대한 바이러스 감염성과 같은 생물학적 특징에 대한 정보가 필요한 연구는 위에서 언급한 분자 기술을 사용하여 완료할 수 없습니다. 생존 가능한 바이러스의 존재를 측정하고 결정할 수 있는 분석이 필요합니다. 바이러스 감염도를 측정하는 분석법에는 플라크 형성 분석법(PFA), 50% 조직 배양 감염선량(TCID50), 형광 초점 분석법 및 투과 전자 현미경(TEM)이 포함됩니다12.
1952년 Renato Dulbecco가 개발한 PFA는 ZIKV16을 포함하여 바이러스 적정에 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 감염성 용해 바이러스에 대한 바이러스 농도를 직접 측정하는 데 사용됩니다. 이 방법은 바이러스 감염 후 접종된 세포 단층에서 세포병증 효과(CPE, 세포 사멸 영역 또는 플라크, 감염되지 않은 세포로 둘러싸인 감염 영역)를 생성하는 용해 바이러스의 능력을 기반으로 합니다. 그러나 분석에는 유용성에 영향을 미치는 몇 가지 단점이 있습니다. 분석은 시간이 많이 걸리고(바이러스에 따라 약 7-10일 소요), CPE에 의존하며 오류가 발생하기 쉽습니다. 본 연구에서는 24웰 플레이트 및 96웰 플레이트 형식에서 ZIKV를 검출하고 정량화하기 위한 면역 비색 기법인 초점 형성 분석(FFA)을 보고합니다.
1. 바이러스 전파
2. 바이러스 정량 분석
3. 염색
4. 바이러스 역가 측정
ZIKV는 그림 3에 개략적으로 요약된 것처럼 FFA를 사용하여 정량화할 수 있습니다. 24웰 플레이트의 경우, 감염된 Vero 세포는 감염 후 48시간, 60시간, 72시간, 84시간 및 96시간에 고정되었습니다. 그 결과, 감염 후 96시간(4일) 후에도 세포가 온전한 상태로 유지됨(세포 분리가 관찰되지 않음)하는 것으로 나타났습니다(그림 4 및 보충 그림 8A-E). 바...
바이러스 역가를 결정하기 위한 몇 가지 분석법이 있습니다. PFA는 FFA와 유사한 바이러스 정량 프로토콜을 가지고 있으며, 바이러스 접종물을 희석하여 개별 플라크 또는 병소를 구별할 수 있습니다. 염색 후, 각 플라크 또는 병소는 접종물(19) 내의 단일 감염 입자를 나타낸다. PFA는 세포 용해 또는 사멸로 인한 플라크 형성을 시각화하기 위해 크리스탈 바이올렛으로 염색됩니다. ...
저자는 서로 상충되는 이해관계가 없다고 선언한다.
이 연구는 장기 연구 보조금 제도(LRGS MRUN Phase 1: LRGS MRUN/F1/01/2018)와 고등 기관 우수 센터(HICoE) 프로그램(MO002-2019)에 대한 자금 지원에 따라 말레이시아 고등 교육부의 지원을 받았습니다. 초점 형성 분석을 위한 염색 워크플로우를 보여주는 이 연구의 그림 3은 BioRender.com(2022)의 "DAB Immunohistochemistry"에서 채택한 것입니다. https://app.biorender.com/biorender-templates/t-5f3edb2eb20ace00af8faed9-dab-immunohistochemistry 에서 가져옴.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22 µm Polyethersulfone syringe filter | Sartorius | S6534-FMOSK | |
1.5 mL microcentrifuge tube | Nest | 615601 | |
10 mL sterile serological pipette | Labserv | 14955156 | |
1x Dulbecco’s phosphate-buffered saline (dPBS) | Gibco | 14190-136 | |
2.0 mL Screw cap tube | Axygen | SCT-200-SS-C-S | |
24-well plate | Corning | 3526 | |
25 mL Sterile serological pipettes | Labserv | 14955157 | |
3,3'Diaminobenzidine (DAB) peroxidase substrate | Thermo Scientific | 34065 | |
37 °C incubator with 5% CO2 | Sanyo | MCO-18AIC | |
5 mL sterile serological pipette | Labserv | 14955155 | |
50 mL centrifuge tube | Falcon | LAB352070 | |
75 cm2 tissue culture flask | Corning | 430725U | |
96-well plate | Falcon | 353072 | |
Anti-flavivirus monoclonal antibody, 4G2 (clone D1-4G2-4-15) | MilliporeSigma | MAB10216 | |
Autoclaved 20x Phosphate buffered saline (PBS) | N/A | N/A | 22.8 g of 8 mM Na2HPO4, 4.0 g of 1.5 mM KH2PO4, 160 g of 0.14 M NaCl, 4.0 g of 2.7 mM KCl, 1 L of MilliQ H2O |
Biological safety cabinet, Class II | Holten | HB2448 | |
CTL S6 Universal ELISpot/FluoroSpot Analyzer | ImmunoSpot, Cellular Technology Limited (CTL) | CTL-S6UNV12 | Commercial software analyzer |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | 12800-017 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Bovogen | SFBS | |
Goat anti-mouse IgG secondary antibody conjugated with horseradish peroxidase (HRP) | MilliporeSigma | 12-349 | |
Hemacytometer | Laboroptik LTD | Neubauer improved | |
IGEPAL CA-630 detergent | Sigma-Aldrich | I8896 | Octylphenoxy poly(ethyleneoxy)ethanolIGEPAL |
Inverted microscope | ZEISS | TELAVAL 31 | |
Laboratory rocker | FINEPCR | CR300 | |
L-Glutamine | Gibco | 25030-081 | |
Low viscosity carboxymethyl cellulose (CMC) | Sigma-Aldrich | C5678 | |
Multichannel micropipette (10 - 100 µL) | Eppendorf | 3125000036 | |
Multichannel micropipette (30 - 300 µL) | Eppendorf | 3125000052 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
Penicillin-streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Single channel pipettes (10 - 100 µL) | Eppendorf | 3123000047 | |
Single channel pipettes (100 - 1000 µL) | Eppendorf | 3123000063 | |
Single channel pipettes (20 - 200 µL) | Eppendorf | 3123000055 | |
Skim milk | Sunlac Low Fat | N/A | Prepare 3% Skim milk in 1x PBS for blocking stage in staining |
Sodium Hypochlorite | Clorox | N/A | To disinfect any discarded infectious liquid waste from flasks/plates |
Stereomicroscope | Nikon | SMZ1000 | |
Syringe disposable, Luer Lock, 10 mL with 21 G Needle | Terumo | SS10L21G | |
Vero African green monkey kidney cells | - | ECACC 88020401 | Received from collaborator. However, Vero cells obtained from other suppliers should be able to be used with some optimization. |
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