この研究は説明します ウイルス間の抗原性の関係を分析するための画像化ベースのマイクロ中和アッセイ。プロトコルは、フラットベッドスキャナを使用し、滴定、滴定の定量、中和、及び中和定量を含む4つのステップがあります。アッセイは、現在の循環インフルエンザA(H1N1)pdm09、A(H3N2)、およびB型ウイルスでうまく動作します。
The micro-neutralization (MN) assay is a standard technique for measuring the infectivity of the influenza virus and the inhibition of virus replication. In this study, we present the protocol of an imaging-based MN assay to quantify the true antigenic relationships between viruses. Unlike typical plaque reduction assays that rely on visible plaques, this assay quantitates the entire infected cell population of each well. The protocol matches the virus type or subtype with the selection of cell lines to achieve maximum infectivity, which enhances sample contrast during imaging and image processing. The introduction of quantitative titration defines the amount of input viruses of neutralization and enables the results from different experiments to be comparable. The imaging setup with a flatbed scanner and free downloadable software makes the approach high throughput, cost effective, user friendly, and easy to deploy in most laboratories. Our study demonstrates that the improved MN assay works well with the current circulating influenza A(H1N1)pdm09, A(H3N2), and B viruses, without being significantly influenced by amino acid substitutions in the neuraminidase (NA) of A(H3N2) viruses. It is particularly useful for the characterization of viruses that either grow to low HA titer and/or undergo an abortive infection resulting in an inability to form plaques in cultured cells.
マイクロ中和(MN)アッセイは、中和抗体および抗ウイルス活性の定量のためにウイルス学で使用されています。赤血球凝集抑制(HI)アッセイの代替として、MNアッセイは、HI結果1,2,3の解釈を複雑にする可能性がある受容体結合インフルエンザウイルスでの親和性の変化の影響を受けた非抗原性の影響を克服することができます。最近まで、ほとんどのMNアッセイは、細胞変性効果(CPE)または酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)4,5に基づいていました。フォーカスおよびプラーク減少に基づいて、MNアッセイは1990年6,7,8に開発されました。プラーク減少アッセイは、感染性を定量化するために目に見えるプラークを数えるに依存しています。しかし、視覚的な数は、プラークの大部分は小さく、多くの現在の循環ウイルスの不可視であっても、人間の目によって解決される大きなプラークをカバーします。この不完全なカバレッジは私につながる、審査官の間で実験との間に有意な変化を引き起こす可能性がありますncomparable結果。いくつかのウイルスは、単一の細胞または非常に小さいプラークの不稔感染を示すときにメソッドを使用することも不可能です。
悪いカウント分解能は、画像ベースのプロトコルを導入することによって改善することができます。技術の進歩により、光学顕微鏡および高スループットウェルプレートリーダーは、感染した細胞9をカウントするための正確な手段を提供することができます。トランス照射顕微鏡下で、特定のマーカーでタグ付けされた感染細胞の細胞下解像度での吸収または蛍光コントラストにより視覚化することができます。サンプルは、コンピュータ画面上で分析することができます。
残念ながら、視野の制限によるもの、百以上のタイル張りの画像は単一のウェルをカバーするために必要とされます。 96ウェルを有するプレートを分析することについて1万画像の撮像及び処理を必要とするであろう。このような骨の折れるプロセスは時間がかかり、高価であり、分解能が得属でありますウイルス感染のルーチン特徴づけのため不要リットル。限られた予算との研究所では、フラットベッドスキャナを中心に構築されたアプローチは、費用対効果の高い、高スループットの代替手段を提供することがあります。
本稿では、ウイルスの多数の抗原特性評価および定量的に抗ウイルス活性及び中和抗体を測定するのに適している改良されたプラーク減少MNアッセイを説明します。アッセイは、いくつかの利点を有する:第一に、それは関係なく、プラークのサイズ、細胞レベルでのウイルス感染を測定することができるイメージングに基づくアッセイです。ウェル内の総感染細胞集団(ICP)をカウントすると、大幅にそれが可能低い感染性を有するウイルスを特徴付けすること、検出感度を増加させます。第二に、より正確な定量的な滴定は、入力ウイルスの量を決定するために、中和の前に導入されます。定量的な入力ウイルスが大幅ヴァリアーを低減します異なる実験や研究室間の結果測定結果を比較しやすくなるとの間る。第三に、中和力価は、定量は、高速かつユーザーフレンドリーな作り、画像を分析することによって直接決定することができます。最後に、プロトコルは、必要な分解能と精度でコスト効果の高い、高スループットの代替を提供します。定量は、フラットベッドスキャナや無料のデータ処理ソフトウェアに基づいています。全体のセットアップは、小さなフットプリントを持っており、ほとんどの実験室で展開可能です。
本論文で提示プロトコルは、ウイルス滴定、滴定の定量、ウイルス中和し、中和定量を含む4つの主要なステップで構成されています。ウイルス力価測定、中和に使用する入力ウイルスの量を決定する準備の実験です。滴定中に、ウイルス濃度の数は、96ウェルプレート中の細胞単層に適用されます。感染した細胞は、その後、セクション2ウイルスDILUで定量化されています入力に対応する中和にウイルスのようなICPが順番にある-85%が適用される20%を生産化 中和プロトコルの部3の力価は、上記のプロトコルが代表的な結果に提示されている続い部4の実験を用いて定量化されています。アッセイは、このような(H1N1)pdm09、A(H3N2)、およびB型ウイルスとして、現在の循環インフルエンザウイルスのほとんどは最後の2年の間に徹底的にテストされています。インフルエンザウイルスの特性評価の結果は、2016年には南半球と2016年から2017年における北半球で使用するためのインフルエンザワクチンに関する勧告を与えたWHO協議会のレポートに含まれていました。
本研究では、ウイルス間の真の抗原性の関係を定量化するためのイメージングベースのMNアッセイを説明しました。他のプラーク減少アッセイと比較すると、この方法は、感染性人口の完全なカバレッジを確保し、ウェル全体のICPを測定強調しています。プラーク形成のその独立性はまた、主に目に見えない小さなプラークを形成することができるか、それが唯一の単一細胞感染を管理することができ、ウイルスへのアッセイの適用を広げます。したがって、このアッセイはHIよりもウイルスおよび抗体の広い範囲の効果を調べることが可能であり、それは、より包括的に、ウイルス12の間に抗原性の類似性または差異を反映するために役立ちます。例えば、オセルタミビルカルボン酸塩が含まれている場合、MNアッセイは以下より正確に抗原性の違いを反映して、結合NA依存性に影響されます。アッセイの開発の間に、大きな努力が実験の一貫性、速度、および検出を増強するためになされました感度、フラットベッドスキャナでハイスループット定量滴定、撮影により入力ウイルスを制御することを含む、ユーザーフレンドリーなデータ処理プラットフォームを実現します。結果は、一般的と整合されているとHIのものを確認しています。なお、結果はまた、最近のA型およびB型ワクチンウイルスの抗原ドリフト変種間の抗原性の違い、ならびにそのような特定のA(H1N1)pdm09ウイルスのHA1でG155E置換などのカルチャ選択または突発的な変化に起因する抗原性の変化を明らかにしました12。
プロトコルは、大きく撮像信号を増強最強感染を与えた細胞株の選択とウイルス型またはサブタイプと一致しました。実験変動を試験した抗血清の数でバランスが重複のデザインで平滑化しました。不確実性は、また、主撮像装置によって影響される画質、から来ることができます。フラットベッドスキャナはsigniすることができますまともな色ficantly画像のコントラストを改善し、ノイズを低減します。ウイルスはまだ同じような状態を維持しながら、中和における入力ウイルスの量を定量的に対応する滴定から事前に決定されなければなりません。中和の間に、感染に対する抗血清応答は、参照ウイルス(VC)とバックグラウンドレベル(CC)との差に対して正規化されています。 VCとCCの正確な測定は、中和実験には不可欠です。より多くの重複が(8重複が代表的な結果で使用されていた)推奨されています。最後に、ソフトウェアを理解することは、実験の成功に不可欠です。ソフトウェアは、2年以上WHOインフルエンザセンター、英国のルーチンのウイルスの特徴付けのためにテストされています。様々な状況に対処するための詳細な手順は、 補足S1に設けられています。
このMNアッセイは、サンプルが内線をカバーする用途に適していますremely大きな視野だけで適度なイメージング解像度を必要とします。低コストで簡単なセットアップは、ほとんどのウイルス学研究所のシステムを容易に利用できるようにします。同じ試料の測定値の変化は、概ね走査11中に導入不確実性を定義する3%未満でした。このような再現性は、多くのウイルス学的研究に十分であり、さらに、複数のスキャンからの画像を平均化することによって低減することができます。
結論として、この研究は、日常的に、抗原性試験に使用することができ、特にヒトインフルエンザワクチンに含めるためのウイルスの半年ごとの選択のために、現在循環インフルエンザウイルスの詳細な分析にHIデータをサポートするために、強固なMNアッセイを実証します。
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Dr. M. Matrosovich for providing the parent MDCK and MDCK-SIAT1 cell lines and Roche Pharmaceuticals for supplying the oseltamivir carboxylate.We also appreciate Dr. Anne Weston for valuable suggestions on the manuscript. This study was dependent upon the valued collaboration of the WHO National Influenza Centres and the WHO CCs within the WHO GISRS, who provided the influenza viruses used. This work was funded by the Medical Research Council through Programme U117512723.
VGM | Sigma | D6429, P0781 | 500 ml DMEM+5 ml Pen/Strepb |
PBS A | Nature pH Phosphate-buffered saline: NaCl -10 gm, KCl – 0.25 gm, Na2HPO4 – 1.437 gm, KH2PO4 – 0.25 .gm, and Dist. Water – 1 L. | ||
Avicell | FMC | RC-581F | 2.4g in 100ml distilled water dissolved by agitation on a magnetic stirrer for 1 hr. Sterilize by autoclaving. |
2XDMEM | Gibco | 21935-028 | |
Trypsin | Sigma | T1426 | |
Overlay (10ml/plate): | 5ml 2X DMEM, Trypsin 2μg/ml final conccentration,Avicell – 5ml | ||
Triton X- 100e | Sigma | T8787 | Permeabilisation buffer: 0.2% in PBS A (v/v) |
Tween 80 | Sigma | P5188 | Wash Buffer: 0.05% Tween – 80 in PBS A (v/v) |
Horse serum | PAA Labs Ltd | B15-021 | ELISA Buffer: 10% in PBS A (v/v) + 0.1% Tween 80 |
Mouse MAb against influenza type A | Biorad | MCA 400 | 1st Antibody: 1:1000 in ELISA Buffer |
Goat anti-mouse IgG (H+L) HRP conjugate | Biorad | 172-1011 | 2nd Antibody: 1:1000 in ELISA Buffer |
True Blu peroxidase substrate | KPL | 50-78-02 | Substrate: True blue +0.03% H2O2g (1:1000 of 30% solution) |
96-well flat-bottom microtitre plates | Costar | 3596 | |
8 channel multiwall-plate washer and manifold | Sigma | M2656 | |
Perfection Plate Scanner | Epson | V750 Pro | The imaging software can be downloaded freely from http://www.epson.com/cgi-bin/Store/support/supDetail.jsp?oid=66134&infoType=Downloads. |
Software operational environment: LabVIEW | National Instruments Corporation | Window based with NI Vision builder | Version: LabVIEW2012 or above |