逆のトランスクリプション (RT qPCR) と組み合わせてリアルタイム定量ポリメラーゼ連鎖反応分析は、RNA ウイルス感染のレベルを測定するため広く使用されています。デング熱ウイルスを含むいくつかの RNA ウイルスの定量化のために開発、RNA の精製ステップを必要としない直接 RT qPCR 法をご紹介します。
現在、リアルタイムのポリメラーゼの連鎖反応 (PCR) 技術は感度、特異性のための検出と定量化研究所にウイルスのゲノムのためだけでなく、分子診断のための必須のツールと利便性。ただし、ほとんどの場合、定量 PCR (qPCR) 一般的に使用ウイルス感染は PCR のステップの前にウイルスの核酸の浄化に依存して検出します。この研究で、逆のトランスクリプションの蛍光ベース qPCR (RT qPCR) アッセイ開発処理バッファーとワンステップ RT-PCR 試薬の組み合わせによりウイルス感染培養上清の収穫から、全体のプロセスは、リアルタイム検出されるまで細胞は、ウイルスの RNA 精製することがなく実行できます。確立されたプロトコルは、デング熱ウイルス (DENV) 90 分以内の広い範囲の RNA 濃度の定量化できます。また、以前に報告された DENV 阻害物質ミコフェノール酸 (MPA) を使用して生体外実験で抗ウイルス剤の評価に直接 RT qPCR 測定法の適応性を発揮します。また、同じプロトコルで直接 RT qPCR によって他の RNA ウイルス、黄熱ウイルス (YFV)、チクングニア ウイルス (CHIKV)、麻疹ウイルス (MeV) など、定量化することができます。したがって、このレポートに記載されている直接 RT qPCR の試金はさらに高スループット スクリーニング研究と臨床診断のための有望なプラットフォームに展開されるシンプルかつ迅速な方法で RNA ウイルスの複製を監視するのに役立ちます。
フラビ家族のフラビ ウイルス属には、70 以上の包まれて, 蚊やダニによって送信されるプラス鎖 RNA ウイルスが装備されています。重要なは、多くの場合人間のフラビ ウイルス感染は1の出血熱、脳炎などの重篤な臨床病気につながります。確かに、ジカ (ZIKV)、フラビ ウイルスの最近の流行はアメリカ大陸全体に爆発的に広がっているし、小頭症2,3を含む神経学的合併症に関連付けられていることが示されています。発現、したがって、現代社会の重要な臨床的影響があります。
重要なフラビ ウイルス、デング熱ウイルス (DENV)、世界の熱帯、亜熱帯地域に広く分布する蚊媒介ウイルスです。DENVヤブカ、ヒトスジシマカネッタイシマカ、デング熱発生4の世界的な広がりの結果を含む、送信されます。現在、世界保健機関 (WHO) は、3 つのカテゴリとしてデング病を分類: なし警告標識、警告サインと重症デング熱4デング熱デング熱。DENV (DENV-1-4) の 4 つの血清型の 1 つの主な感染症はしばしば無症候性または自己限定が疫学研究はそれぞれ異なる血清型の二次感染がデング熱のより深刻な形態のリスクを増加させることを示しています。二次感染として発生した重症のデング熱の潜在的なメカニズムとして提案されている主な感染時に抗体を subneutralizing または非 DENV 感染抗体依存強化は注目に値するです。ただし、DENV 感染5の特定の抗ウイルス薬はありません。
DENV に対する抗ウイルス剤の開発、ルーチンおよび高スループット設定に適している、堅牢な試金がウイルスの複製を定量的に検出するために不可欠です。従来、ウイルス感染と免疫学の試金 (例えば、酵素免疫測定法 [ELISA]) ウイルス抗原を検出するための定量化のための生物学的アッセイ (例えばプラクの試金) は、DENV を監視に使用されています。レプリケーションの in vitroとin vivo6,7。しかし、これらの試面倒が多いし、達成するために数日を要する大量サンプルの処理を妨害します。この点では、RT qPCR は DENV 感染を検出するための信頼性の高いアッセイ: 特定、敏感であり、比較的スピーディ7です。さらに、RT qPCR 法では、高スループットの形式でより多くの利点があります。それにもかかわらず、RNA ウイルスの RT-PCR 法の典型的な手順は、収集されたサンプルからのウイルスの核酸の回収を要求します。RT qPCR の様々 な抽出法を用いることができる、複数のステップでは、精製ウイルス RNA を取得にも必要です。また、RT qPCR アッセイは、通常高価なスピン列または面倒な準備プロセスになり、危険な有機溶剤が必要です。RT qPCR に適用する場合は特に、少ない手間と時間のかかる方法は最寄り、流用および/またはサンプル間の交差汚染を回避するウイルスのゲノムの成功の定量化のための重要な要因は、高スループットの形式です。
ここでは、ウイルスの RNA の浄化を必要としない感染した細胞、培養上清中 DENV RNA を測定する簡単な RT qPCR 手順を報告します。この最適化された RT qPCR プロトコルは 2 つの手順から成る: i) 処理バッファーとリアルタイム PCR 機器 ii) ワンステップ Rt-qpcr DENV 感染細胞培養上清中のインキュベーション。したがって、90 分 (図 1) 内の培養上清 DENV RNA を検出できます。直接 RT qPCR の他の RNA ウイルス感染症への応用についても述べる。
今日、蛍光ベースのリアルタイム PCR によるウイルス核酸の検出はその感度と速さ7のため、病原性ウイルスの分子診断のための金本位制になっています。これはデング熱17など急性感染症の初期の段階でウイルス感染を確認するため特に重要です。また、基本的な DNEV の研究の分野、RT qPCR アッセイは DENV の複製生物学、抗ウイルス阻害剤の探索の理解につながる体外培養ウイルスの複製を監視するための不可欠なツールです。本研究では蛍光ベースのリアルタイム PCR の試金さらに処理バッファーとワンステップ RT-PCR 試薬の組み合わせによってできるように開発されました DENV RNA 感染細胞培養上清中 RT qPCR によって浄化することがなく定量することができましたウイルスの RNA ゲノム。プラクの試金、ELISA、従来 RT qPCR による RNA 精製6、7などのウイルスの複製を検出するルーチンの試金に比べたら Rt-qpcr アッセイの簡易プロトコル結果時間を大幅に削減し、DENV RNA を定量化するために必要な手順。これはまた、汚染および遺伝物質の損失を最小限に抑える利点があります重要な機能です。それにもかかわらず、クリーン フードの使用が IVT (ステップ 2.1) のセットアップと Rt-qpcr (手順 4.1 〜 4.4) 反応、私アンプリコン関連製品や RNase のクロス汚染を避けるために不可欠であるに注意してください。また、培養上清、バイオ セーフティ キャビネット (ステップ 3.3) 研究室感染の危険性を減らすために内部の感染ウィルスなどを処理することが重要です。
直接 RT qPCR アッセイのもう一つの意義は、ウイルスの RNA のコピーの広い範囲は、サンプルの濃度希釈などせず同時に分析できます。希釈した DENV 3′ UTR RNA 標準を使用した直接 RT qPCR プロトコル 7 桁上線形標準曲線を生成され、定量下限は 500 する RNA のコピー (図 2)。感染細胞の培養上清中 DENV、8 × 103 10 μ L で 8 x 10-2 PFU ウイルスの検出のため RT qPCR 3′ UTR RNA 標準、DENV 範囲内にあったし、11 を含む検出下限 (8 x 10-2 PFU) を求めた、400 ± 7,077 する RNA のコピー (図 3 b)。注、いくつかフラビ ウイルス研究18,19,20で報告されたのウイルス感染価 (すなわちPFU) DENV サンプルにウイルスの RNA のコピーの拡大率も本研究で観察された.この過大評価がある (すなわち、非感染性) 欠陥の存在のために主と見なされますウイルスや感染し、死んだ細胞から放出された無料のウイルス RNA。本研究で得られた RNA のコピー: PFU の比率が (1.1 × 105 105 RNA コピー/PFU × 1.3) (比範囲 1 から 3 のログ)21,20を示したデータに一貫性がありませんでした、この可能性がありますウイルス、細胞、または採用培養条件の違いに起因します。不一致のための別の可能性の高い説明は記載直接 RT qPCR アッセイに RNA 精製プロセスは関与していないのでウイルス性の損失なしのリアルタイム PCR 解析として培養上清より DENV RNA を検出が可能遺伝物質。
直接 RT qPCR のシンプルさは、96 ウェル プレートなどのウェル フォーマットのサンプルの大規模な数を処理する能力を向上させます。したがって、このプロパティは、アンチ DENV 薬剤の発見のための高スループット スクリーニング研究に直接 RT qPCR アッセイの将来のアプリケーションに役立ちます。確かに、このレポートで直接 RT qPCR MPA、アンチ DENV 阻害剤の検証用のアプリケーションを検討したと結果を示した MPA 直接 RT qPCR 法 (図 4) を用いての IC50値に匹敵するプラクの試金12,13を使った過去の研究で報告されました。これ直接 RT qPCR は抗ウイルス剤の抑制効果を適切に評価するための有用な試金および薬剤のスクリーニング研究の将来的に採用することができますを示します。
本研究では、他の RNA ウイルスの検出に直接 Rt-qpcr を適用が試みられました。他の 3 種の RNA ウイルス (YFV、CHIKV、および MeV) の 10 倍希釈液は異なる属に分類すると、図 5に示すよう (フラビ、トガウイルス科、およびある、それぞれ) を用いて検討しました。以前報告されたプライマーと蛍光プローブそれぞれのウイルスの RNA シーケンスに固有の。直接 RT qPCR 法で感染価の Ct 値と良い相関が得られたし、の相関関係が 4-6 線形桁違い。これは、ウイルス特異プライマーを変更するだけで直接 RT qPCR プロトコル、RNA ウイルスの様々 なタイプに適応し、蛍光プローブを示唆しています。
それにもかかわらず、検出の感度は本研究 (図 5) でテスト ウイルスの間で変わった。ターゲット ウイルス RNA の検出を向上させることができるプロトコルの変更の 1 つは、プライマー ・ プローブ シーケンスの新しいセットを使用してする必要があります。さらに、成功した直接 RT qPCR の試金のための重要なステップは、サンプル手順 (手順 3.1-3.4) を処理中にウイルスのゲノムの効率的なリリースになると考えられます。これは安定したウイルスなどエンベロープを持たないウイルスの定量的検出にとって特に重要なのでしょう。コクサッキー ウイルス B3 の予備実験として、(CVB3)、エンベロープを持たない RNA ウイルスピコルナに属するは前述の CVB3 特定のプライマーおよび蛍光プローブ22を使用して直接 RT qPCR アッセイを受けた、高価 (1 x 105 Pfu/ml) ウイルスの株式市場にも肯定的な増幅信号を検出できませんでした。これは、エンベロープを持たないウイルスの高い物理的な整合性に起因する主としてと見なされます。これまでのところ、RNA のリリースで異なるプロトコルを採用いくつかの RNA ウイルスを検出する核酸の浄化を開発されているを必要としないいくつかの RT-PCR の試金のステップ23,24,25, 26. したがって、高温でウイルスのサンプルのインキュベーションなど、代替 (または追加) の治療の使用可能性のある検出の感度が向上します。
要約すると、本研究で開発された直接 RT qPCR プロトコル感染細胞の培養上清中のウイルス RNA を定量化するため単純な急速な信頼できる方法であった。このシンプルさのため直接 RT qPCR 法はウイルスの複製の高スループット分析のための約束を保持短い時間でサンプル数を処理でした。さらに、他の RNA ウイルスに直接 RT qPCR プロトコルのアプリケーションを示したも.このアプローチでは、RNA ウイルス感染症研究所の設定と、おそらく、臨床診断を効率的に監視するための便利なツールをする必要があります、したがって。
The authors have nothing to disclose.
著者はありがとう DENV 2 特定 EDEN2 3295, 井村俊郎 (神戸検疫局、日本)、YFV スバス g. Vasudevan (デューク大学院医学研究科、シンガポール) 17 D ワクチン株。著者は、彼らの支援のための微生物学講座・感染制御のメンバーに感謝しています。この作品は、文部科学省科研費助成番号 JP16737900 でサポートされます。
PrimeSTAR Max DNA Polymerase | Takara Bio. Inc | R045A | Comparable PCR reagent kit can be used. |
SimpliAmp Thermal Cycler | Thermo Fisher Scientific | A24811 | Comparable thermal cycler instrument, but PCR cycle condition needs to be optimized. |
6x Gel Loading Dye | New England BioLabs | B7024S | Comparable gel loading dye can be used. |
2-Log DNA Ladder | New England BioLabs | N3200 | 0.1-10.0 kilobase pairs. Comparable DNA molecular ladder can be used. |
Gel Scene Tablet | Astec | GST-33 | Comparable gel imaging system can be used. |
illustra GFX PCR Purification Kit | GE Healthcare Life Sciences | 28-9034-70 | Comparable gel extraction kit can be used. |
BioSpectrometer | Eppendorf | 6135000905 | Comparable spectrophotometer can be used. |
MEGAscrip T7 Transcription Kit | Thermo Fisher Scientific | AM1334 | |
TURBO DNase | Thermo Fisher Scientific | AM2238 | Included in MEGAscrip T7 Transcription Kit. |
Recombinant RNase Inhibitor | Takara Bio. Inc | 2313A | 40 units/μL |
RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | Comparable RNA purification kit can be used. |
CellAmp Direct RNA Prep Kit | Takara Bio. Inc | 3733Q | |
Proteinase K | Nacalai Tesque | 15679-06 | > 600 units/mL. Comparable reagent can be used. |
iTaq Universal Probes One-Step Kit | Bio-Rad | 1725141 | |
MicroAmp Fast Optical 96-Well Reaction Plate, 0.1 mL | Thermo Fisher Scientific | 4346907 | Comparable plate or tube can be used dependent on the real-time PCR instrument, but PCR cycle condition needs to be optimized. |
MicroAmp Optical Adhesive Film | Thermo Fisher Scientific | 4311971 | Comparable film or optical cap can be used dependent on the real-time PCR plate or tube. |
StepOnePlus Real-Time PCR System | Thermo Fisher Scientific | StepOnePlus-01 | Comparable real-time PCR instrument, but PCR cycle condition needs to be optimized. |