Plaque assays are the gold standard for viral quantification, utilizing entrapping overlays on host cellular monolayers to determine viral titers. While various semisolid overlays have traditionally been used, here we demonstrate plaque techniques comparing semisolid overlays to a novel liquid microcrystalline cellulose among several families of viruses.
Ensayos de placas siguen siendo uno de los métodos más precisos para la cuantificación directa de los viriones infecciosos y sustancias antivirales a través del conteo de placas discretas (unidades infecciosas y zonas muertas celulares) en el cultivo de células. Aquí se demuestra cómo realizar un ensayo de placa de base, y cómo superposiciones y técnicas diferentes pueden afectar la formación de placa y la producción. Típicamente sustratos de superposición sólidos o semisólidos, tales como agarosa o celulosa carboximetil, se han utilizado para restringir la propagación viral, prevención de la infección indiscriminada a través del medio de crecimiento líquido. Superposiciones inmovilizados restringen la infección celular para la monocapa que rodea inmediatamente, lo que permite la formación de focos contable discreto y formación de la placa posterior. Para superar las dificultades inherentes en el uso de recubrimientos tradicionales, una novela superposición de líquido que utiliza celulosa microcristalina y carboximetil celulosa de sodio se ha utilizado cada vez más como un sustituto en la normala placa de ensayo. Ensayos de placa de superposición líquidas se pueden realizar fácilmente en 6 o 12 formatos de placas, así como estándar por las técnicas tradicionales y no requieren equipo especial. Debido a su estado líquido y la posterior facilidad de aplicación y remoción, formatos de placas de microcultivo, alternativamente, se pueden utilizar como una rápida, precisa y de alta alternativa rendimiento para titulaciones virales de mayor escala. El uso de un polímero líquido viscoso climatizada no ofrece la oportunidad de racionalizar el trabajo, conserve los reactivos, espacio incubador, y aumenta la seguridad operativa cuando se utiliza en los laboratorios de contención tradicionales o altos como ningún calentamiento del reactivo o material de vidrio son obligatorios. Superposiciones líquidas también pueden ser más sensibles que los recubrimientos tradicionales para ciertos virus lábiles al calor.
El aislamiento y la cuantificación exacta de las muestras virales viables ha sido siempre un objetivo de la investigación en curso en virología. No fue sino hasta el advenimiento de la placa de ensayo en 1952 que un medio para calcular cuantitativamente y cualitativamente los títulos virales de los animales fue desarrollado por primera vez 1,2. Esta técnica se ha adaptado y modificado a partir de ensayos de fagos, que previamente habían sido utilizados para calcular los títulos de los bacteriófagos de valores en biología vegetal 1,2 en primer lugar. Mientras que medios alternativos para la cuantificación viral Desde entonces se han desarrollado y adaptado, tales como inmunoensayos, fluorescencia y microscopía electrónica de transmisión, la detección de impulsos resistiva sintonizable (TRPS), citometría de flujo, sistemas indicadores recombinantes, y reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa cuantitativa (QRT-PCR) , estos métodos no logran identificar y cuantificar de replicación de viriones competentes 1,3. Si bien los avances en las tecnologías y técnicas continúan refinando y alterar el paisaje; handensayos e siguen representando el estándar de oro en la determinación de las concentraciones virales de viriones infecciosos líticas 1,4.
Durante un ensayo de placa, una monocapa confluente de células huésped está infectado con un virus lítico de una concentración desconocida que se ha diluido en serie a una gama contable, típicamente entre 5-100 viriones. Las monocapas infectadas se cubren con un medio de recubrimiento de inmovilización para prevenir la infección viral de forma indiscriminada difusión a través de ya sea el flujo de convección mecánica o del medio líquido durante la propagación viral. Mientras que se han utilizado tradicionalmente superposiciones sólidos o semisólidos tales como agarosa, celulosa de metilo o carboximetil celulosa (CMC), superposiciones de líquidos se han convertido en una alternativa cada vez más atractiva con el desarrollo de nuevos recubrimientos líquidos tales como Avicel 5- 7. Ensayos de placas que utilizan líquido frente superposiciones tradicionales tienen varias ventajas como la superposición puede ser aplied a temperatura ambiente, y la aplicación y la eliminación es mucho más fácil. Como superposiciones líquidos no requieren calentamiento, virus lábiles delicados y de calor también pueden resultar más fáciles de placa.
Después de la infección inicial y la aplicación de la superposición de inmovilización, las placas individuales, o zonas de muerte celular, comenzará a desarrollar una infección viral y la replicación como se ven limitados a la monocapa circundante. Las células infectadas continuarán el ciclo de replicación-lisis-infección, propagación aún más la infección, lo que resulta en placas cada vez más distintas y discretas. Dependiendo de la cinética de crecimiento y célula huésped viral usado, una placa visible normalmente formar dentro de 2-14 días. Monocapas celulares pueden entonces ser contadas con un microscopio de campo claro estándar, o más típicamente fijos y counterstained por el rojo o cristal violenta neutral con el fin de identificar fácilmente las placas con el ojo desnudo. Hay una amplia variedad de manchas de contador de placa disponibles, cada uno con ésimoEIR ventajas y desventajas específicas. Violeta cristal se añade típicamente en el punto de recogida y después de la fijación / extracción de la superposición, proporcionando una mancha contador rápido y distinto que permite la identificación de placas muy pequeñas cuando morfología mixta está presente. El rojo neutro tiene la ventaja de la aplicación temprana y el contacto constante con la superposición, lo que permite el seguimiento en vivo de desarrollo de la formación de placa, que es particularmente útil cuando se trabaja con un desconocido cinética de virus o de replicación. Sin embargo, hemos encontrado que la tinción normalmente no es tan distinta cuando se utiliza rojo neutro. 3- (4,5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-tetrazolio bromuro de difenil (MTT) ofrece varias ventajas, como las manchas de tinte de color amarillo viven células placas azules oscuras y virales pueden contarse sin eliminación de la superposición como con rojo neutro. El alto contraste entre células vivas y muertas que ofrece el MTT también permite la detección de pequeñas placas en una infección punto anterior post tiempo, Aunque el almacenamiento seguiría exigiendo la eliminación de la superposición de 8. Como cristal violeta se puede simplemente hizo en una solución de agua y alcohol, y ofrece un alto grado de sensibilidad para la morfología de la placa mixta, hemos elegido como una mancha counter preferente y simplificado para el protocolo demostró como estamos utilizando varias familias de bien virus caracterizados.
Después de la fijación y tinción de la monocapa celular infectada, las placas se cuentan en orden para titular muestras de valores virales en términos de unidades formadoras de placa (pfu) por mililitro. Una gota de registro debe señalar entre diluciones en serie y, dependiendo del tamaño de la placa, entre 5-100 placas contadas, con un control negativo utilizado como referencia. Muestras estadísticamente variarán en un 10% por cada 100 placas contadas al comparar la muestra replica 3. La ventaja de usar ensayos de placas para determinar los títulos virales reside en su capacidad para cuantificar el número real de partículas virales infecciosas wentro de la muestra. Como múltiples viriones podrían potencialmente infectar una sola célula, se utiliza la terminología de las unidades frente a viriones durante titulaciones de placa 1,2.
Morfología de la placa puede variar enormemente en condiciones de crecimiento diferentes y entre las especies virales. Tamaño de la placa, la claridad, la definición de fronteras, y la distribución deben tenerse en cuenta todos, ya que pueden proporcionar información valiosa sobre los factores de crecimiento y virulencia del virus en cuestión.
Principios ensayo de placa de base también se pueden adaptar y modificar en un número de maneras diferentes, tales como en el uso de ensayos de formación de enfoque (AGL). AGL no se basan en la lisis celular y la contratinción para detectar la formación de placa, sino más bien inmunotinción emplean técnicas para detectar directamente las proteínas virales intracelulares a través de anticuerpos etiquetados. Aumento de la sensibilidad, la disminución de los tiempos de incubación después de la infección, y lo más importante la capacidad para cuantificar los virus no lítico son todos distintosventajas cuando se emplean ácidos grasos libres. Aunque se usan ampliamente, los factores limitantes críticos en AGL frente a un ensayo de placa tradicional se encuentra en la necesidad de anticuerpos apropiados y la capacidad de sólo sonda para subunidades de proteínas virales frente a viriones infecciosos reales 4.
A los efectos de este estudio, vamos a limitar nuestra discusión a ensayos de placas clásicos y describir el uso de superposiciones de sólidos y semisólidos tradicionales (agarosa y CMC), junto con superposiciones de celulosa microcristalina líquido novedosos.
El factor más crítico para el éxito de un ensayo de placa se encuentra en la optimización del protocolo para el cultivo viral particular en cuestión ya que las condiciones pueden variar significativamente. Los puntos clave a tener en cuenta son: la sede de la compatibilidad celular con el virus en cuestión, las condiciones de crecimiento viral apropiados, los rangos de dilución suficiente con el fin de diferenciar claramente las placas, y la selección de superposición correcta y tinción de las células y de virus en cuestión.
Mientras VEEV y RVFV tanto crecen bajo condiciones muy similares que utilizan muchos de los mismos tipos de células huésped, las diferencias en la morfología y cinética de crecimiento de placa varían significativamente. Cuando se utilizan células Vero para los ensayos de placa, que se han utilizado tradicionalmente como una línea celular de propagación y el indicador de virus y alfavirus fiebre hemorrágica, VEEV normalmente crece hasta títulos más altos que RVFV y demuestra el aumento de la cinética de replicación, el desarrollo de grandes placas uniformes a 48 hpi 4, 10-12. En contraste con VEEV, RVFV requiere 72 hpi y demuestra placas que son típicamente mucho más pequeño y de tamaño variable.
En oposición a RVFV y VEEV, el virus de la gripe es altamente específica de la célula huésped y puede ser difícil para propagarse a través de cultivo de tejidos. Para el virus de la influenza, la entrada viral y fusión normalmente se inicia por la unión del receptor de la superficie celular con la hamagglutinin glicoproteína viral (HA), que media la entrada en la célula diana mediante la unión con el receptor de superficie de ácido α-siálico de la célula huésped. HA es una glicoproteína trimérico que está presente en la envoltura de la membrana de todos los virus de la gripe y requiere la escisión en el HA1 y HA2 subunidades por una proteasa específica de la célula huésped. Para complicar aún más el asunto, estos sitios de escisión a menudo pueden variar entre cepas virales 13. Como la expresión de proteasas capaces de escindir HA está restringida a tejidos específicos, proteasas are menudo añadido a medios de cultivo celular con el fin de facilitar la fusión viral y la entrada en la célula huésped seleccionada 13. TPCK-tripsina es un ejemplo de una proteasa de uso común que se utiliza en el cultivo de células MDCK tanto con y células Vero: facilitar la replicación multi-ciclo (en ausencia de cualquier suero inactivar la tripsina) a través de la activación proteolítica de HA viral 14,15.
Como se demuestra en este estudio y otros, las diferencias en los ciclos de vida virales pueden influir en las selecciones de superposición, los formatos de placas, y los tiempos de recogida, con variaciones significativas entre diferentes clases y especies de virus. En nuestro estudio, las superposiciones de agarosa demostraron placas más claras en los títulos más altos que cualquiera de CMC o superposiciones de líquidos, tanto para RVFV y el virus de la influenza B, reforzando su utilidad entre una amplia gama de virus y tipos de células. Usando una concentración final de agarosa de bajo gran medida con la ayuda en la eliminación de los tapones sólidos y tinción simplificado. CMC demostró en general la peficacia oorest como una superposición de los tres virus probadas y producidas placas muy pequeñas y poco definidos para el virus de la influenza B. Aunque en general CMC demostró las características menos deseables, su uso en rápido crecimiento y extremadamente virulentas de virus podrían resultar ventajoso, como lo hizo parece reducir tamaño de la placa con sólo una mínima disminución en el título. La superposición líquido resultó ser el más versátil en que era extremadamente sencillo de preparar, mayor facilidad de uso, y fue comparable a agarosa a través de todos los virus seleccionados. En un formato de placa de un mayor rendimiento de 96 pocillos, aplicación y eliminación no fue inhibida debido a la solidificación como con revestimientos tradicionales, y proporcionado resultados precisos y consistentes. Una consideración cuando se utiliza superposiciones líquidos se encuentra en la coloración opaca y la incapacidad para controlar la formación de placa como las placas no se pueden mover hasta el punto de recogida, limitando esta adaptación a los virus con cinética de replicación previamente caracterizadas.
<pclass = "jove_content"> Pequeñas modificaciones en las condiciones de ensayo de placa pueden alterar significativamente los resultados, y la evaluación y el rendimiento de cualquier nuevo sistema o técnica está siempre garantizado. Mientras que un protocolo de ensayo de placa optimizada y estandarizada no existe para cada situación, nuestro informe demuestra la versatilidad y facilidad de uso en el tradicional, así como nuevos recubrimientos líquidos para ensayos de placa, mientras que proporciona un fondo suficiente para otras modificaciones de usuario.The authors have nothing to disclose.
We would like to thank FMC BioPolymer USA for product samples of Avicel. This work was supported through the Defense Threat Reduction Agency grant HDTRA1-13-1-0005 to KK and the NIH research grant 1R15AI100001-01A1to KK.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
6-well CellStar plate for tissue culture | Greiner Bio-One | 658 160 | |
12-well CellStar plate for tissue culture | Greiner Bio-One | 665 180 | |
96-well CellStar plate for tissue culture | Greiner Bio-One | 655 180 | |
96-2ml deep well plate | USA Scientific | C15046314 | For serial dilutions |
DMEM | Quality Biologicals | 112 013 101 | Cell Media/Diluent |
2X EMEM for plaques | Quality Biologicals | 115 073 101 | Warm to 37 oC |
MEM 100X | Cellgro | 25 025 Cl | |
Sodium Pyruvate | Cellgro | 25 000 Cl | |
Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140 122 | |
L-Glutamine | Gibco | 25030 081 | |
HyClone FBS | Thermo Scientific | SH30910.03 | Heat inactivate before use at 62 oC for 30 min |
Bovine Serum Albumin | Sigma Aldritch | A7030-50G | |
Trypsin TPCK | Sigma Aldritch | T1426-50mg | Make aliquots/Avoid freeze thawing |
HEPES | Gibco | 15630-080 | |
DEAE-Dextran | Sigma Aldritch | D9885-10G | |
Crystal Violet | Sigma Aldritch | C3886-25G | |
Formaldehyde Solution | Sigma Aldritch | F8775-500ml | |
Ethanol denatured Reagent Grade | Sigma Aldritch | 362808-1L | |
Avicel RC-591 NF | FMC BioPolymer USA | RC-591 NF | Shake vigorously when reconsitiuting for >30 min to homogenize |
UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500-100 | |
Carboxymethyl cellulose, Sodium Salt Medium Viscosity | Sigma Aldrich | C4888 |