מבחני זיהוי עצבי וטולינום BoTest מטריקס (ונט) במהירות לטהר ולכמת ונט מתוך מגוון רחב של מטריצות מדגם. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לאיתור והכימות של ונט ממטריצות הן מוצקות ונוזליות ולהפגין assay עם בוטוקס, עגבניות, וחלב.
איתור וכימות של עצבי טוקסין (בונט) מטריצות מורכבות מדויקים הנדרש עבור תרופות, סביבתיות, ובדיקת מדגם מזון. בדיקה המהירה בונט של מוצרי מזון נחוצה במהלך זיהוי פלילי פרוץ, אבחון מטופל, ובדיקות בטיחות מזון תוך נדרשת בדיקות עוצמה מדויקות לייצור מוצרים מבוססי תרופה בונט ובטיחות מטופל. מבדק העכבר בשימוש נרחב לבדיקת ונט הוא רגיש מאוד אך חסר הדיוק ותפוקה הנדרש לבדיקה בונט מהירה ושגרתית. יתר על כן, השימוש של המבדק של בעלי חיים הביא לשיחות על ידי הרשויות הרגולטוריות מוצר תרופה ותומכי זכויות בעלי החיים בארצות הברית ובעולם כדי להחליף את מבדק העכבר לבדיקה בונט. כמה מבחני חוץ גופיית החלפה פותחו שפועלים היטב עם ונט מטוהרת במאגרים פשוט, אבל רובם לא הוכחו כרלוונטי לבדיקה במטריצות מורכבות ביותר. כאן, פרוטוקול לזיהוי שלונט במטריצות מורכבות באמצעות מטריקס מבחני BoTest מוצגת. Assay מורכב משלושה חלקים: החלק הראשון כולל הכנת הדגימות לבדיקה, החלק השני הוא צעד immunoprecipitation באמצעות חרוזים פאראמגנטיים מצופה נוגדן אנטי ונט לטהר ונט מהמטריצה, ואת החלק השלישי מכמת מפרקי החלבונים של ונט המבודדת פעילות באמצעות כתב fluorogenic. הפרוטוקול כתוב לבדיקת תפוקה גבוהה בצלחות 96 היטב באמצעות מטריצות הן נוזליים ומוצקות ודורש כ 2 שעות של הכנה ידנית עם פעמים assay כוללת של 4-26 שעות, תלוי בסוג המדגם, עומס רעלן, ורגישות רצויה. הנתונים מוצגים עבור ונט בדיקות / עם פוספט שנאגרו מלוח, מוצר תרופה, supernatant התרבות, חלב 2%, ועגבניות טריות וכוללים דיון בפרמטרים קריטיים להצלחת assay.
neurotoxins טוקסין (BoNTs) הם החומרים הקטלניים ידועים, עם מינונים קטלניים אנושיים תוך ורידי מוערכים ב 1-3 ננוגרם / ק"ג 1,2. שבעה קפסיד דומים מבחינה מבנית של ונט, שכותרתו דרך G, קיימים, כל אחת בהיקף של תחום שרשרת כבד אחראי על תא מחייב, ספיגה, וטרנסלוקציה לתוך cytosol ושרשרת אור שמקודד endopeptidase אבץ 3-5. הרעילות המעודנת של ונט נובעת מ, בין שאר, את כניסתה הספציפית מחייבת ולתוך הנוירונים מוטוריים בצומת neuromuscular 6. פעם בתוך תא העצב, endopeptidase שרשרת אור במיוחד דבק אחד או יותר של N-ethylmaleimide רגיש קולטן מסיס החלבון מצורף גורם (המוקשת) החלבונים דרושים לאיחוי שלפוחית, עיכוב שחרור הנוירוטרנסמיטר ומוביל לשיתוק רפה 7-14. ידוע בכינויו מחלת "בוטוליזם", שיתוק של שרירי סרעפת וצלעי בסופו של דבר התוצאות בונטכשל נשימתי ומוות, אלא אם כן אבחון וטיפול מוקדמים שקיבלו.
בוטוליזם במזון אדם מזוהה לרוב עם ונט קפסיד A, B, E ו-F (בונט /, ונט / B, וכו ') ובדרך כלל תוצאה של הבליעה של מזון מזוהם 15,16, אם כי, כמה מקרים של בוטוליזם פצע דווחו בקרב משתמשים בסמים תוך ורידי 17,18. בארצות הברית, בוטוליזם התינוק כתוצאה מהבליעה של נבגי Clostridium על ידי ילדים מתחת לגיל השנה הוא הצורה הנפוצה ביותר של בוטוליזם 19-21. עם זאת, התפרצויות ונט במזון כתוצאה משימורים הביתה פסולים ועיבוד מזון דווחו הן בארצות הברית והן בחו"ל. בין 2000-2009, לפחות 338 מקרים של בוטוליזם במזון דווחו ברחבי העולם ובם שישה הרוגים 22. היכולת במהירות וברגישות כדי לזהות התפרצויות של בוטוליזם במזון היא אינדיקציה קריטית שיכול לסייע לאבחון מוקדם 23,24. יתר על כן, שיטות זיהוי המאפשרות יעיל וחסכוני ובדיקת מזון שגרתית יובילו לביטחון תזונתי משופר.
הספציפיות עצביות של ונט ומחצית חיים ביולוגיים ארוכים גם עושה את זה טיפולי רב עוצמה. בארצות הברית, תרופות המבוססות על ונט אושרו על ידי מנהל המזון והתרופות אמריקניות לטיפול בבעיות קוסמטיות והפרעות הקשורות לתוקפת כולל קווי glabellar, דיסטוניה צוואר הרחם, מיגרנה, פעילות יתר של שלפוחית, ופזילה. יישומים "מותווים" רבים מתועדים, כוללים טיפולים במינון גבוה לתפקוד שרירים חמור 25-28. כימות הרעלן מדויקת היא קריטית למינון נכון, כמו underdosing עשויה להוביל לטיפול לא יעיל ואילו מינון היתר מעמיד אותם בסיכון לתופעות לוואי שעלול להזיק לחולים. למרבה הצער, אין פרוטוקול assay העוצמה סטנדרטי משותף בין יצרנים, וכתוצאה מכך אי שוויון הגדרת יחידה בין produ תרופה מבוססת ונטCTS 29-31.
הבדיקה סטנדרטית לונט היא מבדק העכבר שבי דגימות ונט המכילה מוזרקות intraperitoneally לעכברים ואת מספר מקרי המוות שנרשם על 1-7 ימים 16,32,33. מבדק העכבר רגיש מאוד עם מגבלות של זיהוי (לוד) של 5-10 pg ונט / 34, עם זאת, חששות אתיים על שימוש בבעלי חיים, את העלות הגבוהה של אנשי הדרכה ותחזוקה של מתקנים לבעלי חיים, פעמים assay ארוכות, וחוסר פרוטוקולים סטנדרטיים הביאו לשיחות לפיתוח, בדיקה סטנדרטית ללא בעלי חיים בונט ושיטות כימות 35-39. לאחרונה, במספר שיטות כימות ונט החלופית פותחו המציעים עכבר או רגישות מבדק ליד העכבר 40-49. שיטות אלו נפוצות שימוש בקרינה, ספקטרומטר מסה, או שיטות החיסוניות ומציעות פעמים assay קצרות משמעותי ממבדק העכבר ללא שימוש בבעלי חיים. ספקטרומטר מסת גישות בשילוב עם techniq החיסוניUES הוצג כדי לזהות ולכמת ונט הכלולות מזון ודגימות מורכבות אחרות, עם זאת, דרישות הכשרת כוח אדם ומגבלת ציוד מיוחד מבחני אלה 50-55. רוב מבחני חלופיים האחרים אינם בקלות החלים על בדיקת מדגם מורכבת או חוסר התפוקה הנדרשת לבדיקה שגרתית בונט. הטבע משתנה מאוד של צמיגות מדגם מזון, pH, תוכן מלח, ומרכיבים מטריצה מציג אתגר קשה במיוחד כאשר מנסה לפתח שיטות assay במבחנה עם רגישות כדי להתאים את העוצמה הקיצונית של ונט. יתר על כן, אפילו מערכות חיץ פשוטות וסבירות יחסית, כגון אלה הנובעים מresuspension של מוצרים תרופתיים המבוססים על ונט, מכילות מלח, אלבומין, וסוכר מייצבים (כלומר חומרים בלתי פעיל) המשפיעים באופן משמעותי במבחנה ונט עוצמה 56. טיהור רעלן נדרש לבדיקת פעילות מדויקת של כל אבל הפשוט ביותר של דגימות 56-59.
BoTest מבחני מטריקס תוכננו לתפוקה גבוהה מהירה, וכימות עקבי של ונט מדגימות מורכבות ביותר באמצעות ציוד נמצאות בדרך כלל במעבדות מחקר 56,60. מבחני אלה משתמשים בחרוזי פאראמגנטיים קוולנטית קשורים לנוגדנים נגד ונט סרוטיפ ספציפי להיקשר ולעקל ונט מתוך מדגם ולאחר מכן להסיר מפריע תרכובות מטריצה על ידי שטיפה. בעקבות שטיפה, פעילות פרוטאוליטי ונט מאוגדת אז לכמת במאגר תגובה מותאמת באמצעות כתב תואם נבדק סרוטיפ ונט. כתבים אלה הם חלבוני fluorogenic המורכב מחלבון ציאן N-מסוף ניאון מחצית (CFP) ונגזר בטרמינל C-צהובה ניאון חלבון מחצית (ונוס) מקושר על ידי מצע ונט, שאריות SNAP25 141-206 או שאריות synaptobrevin 33-94 מהווים / D / עיתונאים / E או B BoTest F / G, בהתאמה 45. מחשוף כתב ידי ונט מנוטר באמצעות העברת אנרגיית התהודה פורסטר (סריג). כאשר tהוא הכתב לא נפגע, עירור של CFP תוצאות בסריג לוונוס, מרווה פליטת CFP ופליטת ונוס מרגשת. מחשוף של הכתב ידי ונט מונע סריג, מה שמוביל לעלייה בפליטת CFP וירידה בפליטת ונוס. הפעילות בונט ואז ניתן למדידת כמותית באמצעות היחס בין פליטת CFP ונוגה. לוד להלן 3 pg אפשרית ממגוון רחב של מזונות באמצעות תבנית צלחת 96 היטב תפוקה גבוהה 56. ניתן להשיג רגישות מוגברת באמצעות כרכי מדגם גדולים יותר מאז assay מאפשר ריכוז של רעלן על פני השטח חרוז.
מבחני מטריקס BoTest לBoNTs A, B, E, ו-F פותחו ונבדקו עם מזון, תרופות, ודגימות סביבתיות 56,60. כאן, אנו מתארים הליכים לביצוע מבחני אלה לצורך זיהוי של ונט במורכבות נמוכה (למשל תרופות, ונט בחיץ) ומורכבות גבוהה (לדוגמא: מזון, איכות סביבה) דגימות. שיטות עיבוד ספציפיותבמשך כמה סוגי מדגם מטופלים בפרוטוקול זה וסוגי המדגם אינו מתוארים כאן בדרך כלל ניתן להתאים באמצעות שילוב של השיטות שהוצגו. הפרוטוקול שפותח ונבדק בונט / אבל להתאמה זנים אל ונט אחרות באמצעות מבחני שלהם כפי שמודגם במקומות אחרים 56,60.
פרוטוקול זה מתאר הליכים לכימות ונט / holotoxin, או supernatant מורכבים, Clostridium תרבות מטריצות מורכבות. הפרוטוקול הוא זהה, עם זאת, כאשר בודקים קפסיד אחרים ונט (למשל ונט / B, E, ו-F) עם מבחני מטריקס 56,60, למרות רגישות assay תשתנה פני קפסיד ומבחנים. פרוטוקול זה אינו לוקח בחשבון…
The authors have nothing to disclose.
המחברים מבקשים להודות לח' Olivares וד 'רוגה לדיונים ועצות רבי ערך. מחקר זה נתמך בחלקו על ידי הפרס NSF SBIR (IIP-1,127,245 לBioSentinel Inc) וחוזה של משרד ההגנה (W81XWH-07-2-0,045 לBioSentinel Inc).
BoTest Matrix A Botulinum Neurotoxin Detection Kit | BioSentinel | A1015 | Detection kits for BoNT/B and F are also available. |
Varioskan Flash fluorescence microplate reader | Thermo-Fisher Scientific | 5250040 | Most monochromator- or filter-based units with 434 nm excitation and 470 and 526 nm emission capability can be used. |
96-well Magnetic Bead Separation Plate | V&P Scientific | VP771H | Other magnetic plates may be used, but the plate should be designed to separate the beads to the side of the well. |
Magnetic Bead-Compatible Plate Washer | BioTek | ELx405 VSRM | Optional, only required for automated plate washing. Other magnetic bead-compatible plate washers may also be used, but should be tested before use. |
Microcentrifuge | Various | N/A | Optional, only required for samples needing centrifugation. |
MixMate plate mixer | Eppendorf | 22674200 | |
Orbital Shaker | Various | N/A | Used at room temperature or at 25 °C If temperature control is available |
EDTA-free Protease Inhibitor Tablets | Roche | 4693132001 | Only required for food or environmental testing. Protease inhibitors must be EDTA-free. |
BoNT/A | Metabiologics | N/A | Optional, only required for standardization and quantification purposes |
Black, Flat-bottomed 96-well Plates | NUNC | 237105 | Plates should not be treated |
96-well Plate Sealing Tape | Thermo Scientific | 15036 |