Se describe el uso de un ensayo de inhibición de la neuraminidasa basada en fluorescencia fenotípico para evaluar la susceptibilidad de los virus de influenza A y B a la clase de inhibidor de la neuraminidasa de los antivirales.
Los inhibidores de la neuraminidasa (NA) son la única clase de antivirales aprobados para el tratamiento y profilaxis de la gripe que son eficaces contra las cepas que circulan actualmente. Además de su uso en el tratamiento de la gripe estacional, los inhibidores de NA han sido almacenadas por un número de países para uso en el caso de una pandemia. Por tanto, es importante controlar la susceptibilidad de los virus circulantes de la gripe a esta clase de antivirales. Hay diferentes tipos de ensayos que se pueden utilizar para evaluar la susceptibilidad de los virus de la gripe a los inhibidores de la NA, pero los ensayos de inhibición de la enzima usando un sustrato fluorescente o un sustrato quimioluminiscente son los más ampliamente usado y recomendado. Este protocolo describe el uso de un ensayo basado en fluorescencia para evaluar la susceptibilidad del virus influenza a los inhibidores de NA. El ensayo se basa en la enzima NA escindir el 2 '- (4-metilumbeliferil) -α-D- ácido -acetylneuraminic N (Munana) Sustrato para liberar el producto fluorescente 4-metilumbeliferona (4-MU). Por lo tanto, el efecto inhibidor de un inhibidor de NA en el virus de la gripe NA se determina basándose en la concentración del inhibidor de NA que se requiere para reducir el 50% de la actividad de NA, dada como un valor de CI50.
La hemaglutinina (HA) y neuraminidasa (NA) son los dos principales glicoproteínas de superficie de influenza virus A y B. HA se une al ácido siálico-galactosa de las glicoproteínas de la superficie celular o glicolípidos, mientras que la NA libera virus mediante la escisión del ácido siálico de la galactosa sobre la superficie celular 1. Los inhibidores de la NA son una clase de antivirales contra la influenza que fueron racionalmente diseñados para unirse fuertemente al sitio activo NA enzimática, lo que impide la liberación y la propagación de la progenie de virus. Oseltamivir y zanamivir son dos inhibidores de la NA que han sido aprobados en muchos países en todo el mundo para el tratamiento y profilaxis de la gripe. En los últimos años, dos inhibidores adicionales NA, peramivir y Laninamivir, han sido aprobados para su uso en un número limitado de países. Proyección de virus de la gripe para la susceptibilidad a inhibidores de NA y la identificación de mutaciones que confieren resistencia son importantes en la determinación y el control de la effectiveness de esta clase de antivirales.
En los últimos 16 años, el ensayo de inhibición de NA basado en la fluorescencia ha sido realizada de forma rutinaria en el Centro Colaborador para Referencia e Investigación sobre la Gripe, Melbourne (Melbourne WHOCCRRI) para supervisar el cambio de tendencia de la susceptibilidad antiviral entre los virus de influenza circulante. Anualmente, más de 2.000 virus de la gripe se prueban para la susceptibilidad antiviral. En la mayoría de las temporadas de gripe,> 98% de los virus son sensibles a los cuatro inhibidores de la NA 2, 3, 4, aunque durante la temporada hemisferio norte influenza 2007-2008, hubo un aumento en el número de ex virus estacionales A (H1N1) que habían reducido la susceptibilidad a oseltamivir 5. Este grupo de virus, que contenía el H275Y sustitución de aminoácidos NA, se extendió al resto del mundo a finales de 2008, haciendo inappropri oseltamivircomió a nivel mundial para el tratamiento de este virus. La gran mayoría de los virus influenza B, influenza A (H3N2) y la influenza A (H1N1) cepas pdm09 son susceptibles a oseltamivir, aunque grupos de comunidades de A (H1N1) variantes pdm09 que contienen el H275Y sustitución de aminoácidos NA que confiere oseltamivir reduce y susceptibilidad peramivir, se han reportado en diversas partes del mundo, 6, 7.
Debido a la necesidad de un suficientemente alto título de virus, los especímenes clínicos (incluyendo los lavados nasales de los animales) se deben a pases en cultivo celular, ya sea o huevos de pollo antes de la prueba de susceptibilidad antiviral embrionados. El ensayo de inhibición de NA descrito en este artículo se puede dividir en tres secciones:
La determinación de la gama lineal para el producto fluorescente 4-metilumbeliferona (4-MU) en un fluorómetro en particular
Debido a las diferencias inherentes entre fluorómetros, tél intervalo lineal para el producto final fluorescente, 4-MU, y la unidad de fluorescencia relativa (RFU), necesita ser establecido. Una vez establecido el intervalo lineal para 4-MU, se selecciona la señal objetivo óptimo, a la que se ajusta la concentración de los virus de la gripe en el ensayo de actividad de NA. Una vez completado para un fluorómetro particular, esto no debería ser necesario repetir.
La determinación de la actividad de NA de los virus
El ensayo de actividad de NA es un ensayo simple que implica la adición de la 2 '- (4-metilumbeliferil)-D- -α N ácido -acetylneuraminic (Munana) de sustrato a los virus diluido en serie. La cantidad de fluorescencia del producto final 4-MU generada a partir de la escisión de Munana por la NA se mide usando un fluorómetro. La dilución de virus apropiado para utilizar en el ensayo de inhibición de NA se selecciona mediante el trazado de unidades de fluorescencia frente a la dilución de virus. De la curva sigmoidal producido, el punto medio de la sección lineal debe corresponder ael intervalo lineal 4-MU del fluorómetro determina en el apartado 1 e informará a la concentración apropiada de virus para ser utilizado en la sección 3.
La evaluación de la susceptibilidad del virus a los inhibidores de NA utilizando el ensayo de inhibición de NA
Para evaluar la susceptibilidad de los virus a un inhibidor de NA en particular, los virus a la dilución determina en el apartado 2 se incuban con una gama de concentraciones de inhibidor de NA. Después de una incubación posterior con Munana, el 4-MU generada por virus no inhibidas se mide en RFU por el fluorómetro. El efecto inhibidor del inhibidor de NA sobre la actividad enzimática de NA de un virus se calcula de acuerdo a la concentración de inhibidor NA requerida para reducir el 50% de la actividad de NA, dada como un valor de CI50.
La supervisión global de la susceptibilidad del virus influenza a los inhibidores de NA actualmente está siendo realizado por una serie de laboratorios ya sea utilizando ensayos fluorescentes o de inhibición de NA quimioluminiscente 11, 12. El ensayo de fluorescencia se utiliza más comúnmente que el ensayo quimioluminiscente. Aunque ambos ensayos son robustos y reproducible, los valores de CI50 obtenidos a partir del ensayo basado en la fluorescencia son a menudo más alto que el ensayo basado en quimioluminiscencia, haciendo una comparación directa de los datos de los dos ensayos difíciles 13. Incluso con el uso del mismo protocolo, los datos generados de un laboratorio pueden variar de otro. Debido a estas variaciones entre los laboratorios, el Grupo de Trabajo de la OMS sobre Vigilancia de Influenza Antiviral Susceptibilidad produjo una guía para ayudar en las comparaciones entre laboratorios. En lugar de comparar los absolutos valores de CI50, este uso directrizcomparación sa basado en el IC 50 veces de diferencia a la mediana IC 50 de los virus de la gripe de NI ensayados en cada laboratorio particular. La capacidad de comparar los datos de los cinco centros de colaboración se ha traducido en la publicación anual de la gripe mundial de datos de susceptibilidad antiviral 2, 3, 4. La disponibilidad de la gran cantidad de datos de susceptibilidad de la influenza en el dominio público permite a los investigadores comparar IC 50 datos de los estudios con la generada en sus propios laboratorios.
Otros ensayos de inhibición de NA que adoptan un concepto similar también están disponibles comercialmente. Estos kits comerciales que contienen reactivos listos para el uso (NA no inhibidores incluido) son igualmente reproducible. Sin embargo, la casa en ensayo de inhibición de NA es sustancialmente más barato que los kits comerciales, porque la mayoría de los reactivos puede ser hecho en casa encantidades más grandes y el sustrato Muñana, lo que hizo previamente el mayor costo del ensayo, ahora se pueden adquirir de diversas fuentes a precios competitivos. El costo de las pruebas de una cepa de la gripe por fármaco es de aproximadamente $ 1 (USD). Al Melbourne WHOCCRRI, se han realizado mejoras para el ensayo de inhibición de la casa NA después de la incorporación de una plataforma robótica para los componentes de manejo de líquidos del ensayo. Aparte de la preparación manual de diluciones de virus, la mayoría de los procedimientos se llevan a cabo usando el robot de manejo de líquidos. Esto no sólo reducir al mínimo la manipulación manual, pero también aumenta el número de ensayos que se pueden ejecutar en un día.
Aunque el ensayo de inhibición de NA es muy resistente, hay una serie de pasos críticos que deben completarse con la atención adicional. En primer lugar, cualquier irregularidad en las concentraciones de inhibidor de NA pueden desplazar las curvas de inhibición y los valores IC 50; Por lo tanto, una cuidadosa atención debe serpagado en la preparación de las concentraciones de inhibidor de NA. En segundo lugar, los períodos de pipeteado y de incubación precisa precisos son cruciales para mantener resultados consistentes a través de ensayos; esto se puede lograr mediante el uso de pipetas y temporizadores calibrados. La inclusión de los virus de control en cada ensayo también permite la supervisión del rendimiento del ensayo de ensayo a ensayo y durante largos períodos de tiempo. En tercer lugar, debido a que la actividad de la enzima NA de los virus de la gripe estacional es óptima a pH 6,5, el pH correcto del tampón de ensayo es importante. Algunos informes han encontrado que el uso de condiciones más bajos de pH pueden mejora la identificación de variantes de la gripe, tales como la variante A (H7N9) que contiene la mutación R292K 14, 15. Sin embargo, la modificación del pH del tampón de ensayo se desplazará los valores de IC 50, y esto puede complicar la comparación de los datos dentro de los laboratorios y entre laboratorios. Otras modificaciones y solución de problemas que puede ser performed se enumeran en la Tabla 5.
Los inhibidores de la NA son la única clase de antivirales aprobados que están actualmente eficaces contra los virus de influenza en circulación. Hasta que otras clases de antivirales estén disponibles para uso clínico, la vigilancia de la susceptibilidad antiviral del virus de la gripe circulantes se centrará en inhibidores de la NA solo. Debido a la simplicidad y reproducibilidad de los resultados, el uso del ensayo de inhibición de NA para evaluar la susceptibilidad del virus influenza a los inhibidores de NA continuará.
The authors have nothing to disclose.
El Melbourne Centro Colaborador para Referencia e Investigación sobre la Gripe es apoyado por el Departamento de Salud del Gobierno de Australia.
Influenza A and B viruses | Cultured in MDCK cells or 9 day old embryonated specific pathogen free (SPF) eggs | ||
Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) cells | ATCC | PTA-6500 | |
2-(4-methylumbelliferyl)-a-D-N-acetylneuraminic acid (MUNANA) | Biosynth AG | M-5507 | |
2-(4-methylumbelliferyl)-a-D-N-acetylneuraminic acid (MUNANA) | Sigma | M8639 | |
4-Methylumbelliferone (4-MU) | Sigma | M1381-25G | |
2-[N-morpholino]ethanesulphonic acid (MES hydrate) (free acid) | Sigma | M8250-250G | |
Calcium Chloride (Ca Cl2) | APS AJAX Finechem | 127-500G | |
Surfactant-Amps-NP-40 (10% solution) | Thermo Fisher Scientific | PIE28324 | |
Sodium Hydroxide (NaOH) | APS AJAX Finechem | 482-2.5KG | |
Absolute Ethanol | APS AJAX Finechem | 214-2.5L GL | |
96-well clear flat-bottom plates | NUNC | 456537 | |
96-well U-bottom plates | Greiner Bio-one | 4650101 | |
8 channel deep well block | Pacific Laboratory Products | RES-MW8-HP | |
96-well deep plates, 2.0mL square wells | Pacific Laboratory Products | P-2ML-SQ-C | |
Plate sealers | Thermo Fisher Scientific | 236366 | |
Bottle-top vacuum filter system (cellulose membrane (nitrate), pore size 0.2 μm, membrane area 33.2 cm2, filter capacity 500 mL) | Sigma-Aldrich | CLS430758-12EA | |
Single-channel pipettes (1 µL – 1000 µL) | Variety of suppliers (eg. Eppendorf, Sartorius) | ||
Multi-channel pipettes | Variety of suppliers (eg. Eppendorf, Sartorius) | 8 or 12 channel electronic and manual pipette (5 – 1250 µL volume) | |
Pipette tips (1 µL – 1250 µL) | Variety of suppliers (eg. Eppendorf, Sartorius) | ||
Disposable pipettes (10 mL and 25 mL) | Greiner Bio-one | P7740-200EA and P7865-200EA | |
Pipette controller | Eppendorf | 4430000018 | |
Centrifuge tubes 50 mL | BD Bioscience | 352070 | |
Racked tubes | Scientific Specialties, Inc. | 1750-00 | |
Fluorometer with excitation wavelength setting of 355 nm and an emission wavelength setting of 460 nm | TermoFisher Scientific | ASCENT FL 374 | |
Ascent software | TermoFisher Scientific | 5185410CD | |
Incubator set at 37°C | Lab Supply | Biocell 1000 | |
Zanamivir | GlaxoSmithKline | Request directly from the company | |
Oseltamivir carboxylate | Roche | ||
Peramivir (BCX-1812) | BioCryst | ||
Laninamivir (R-125489) | Daiichi-Sankyo | ||
JASPR v1.2 | Influenza Division at the CDC Atlanta, USA | freely available upon request (fluantiviral@cdc.gov) |