שיטה זו מתארת את השימוש במערכת הדמיה צבע אינפרא אדום מבוסס על זיהוי של H1N1 בנוזל bronchioalveolar (BAL) שטיפה של עכברים נגועים על רגישות גבוהה. מתודולוגיה זו ניתן לבצע 96 – או 384 גם צלחת, דורש <10 נפח μl של חומר הבדיקה יש פוטנציאל הקרנה בו זמנית של פתוגנים רבים.
נגיף השפעת הוא פתוגן הנשימה הגורמת רמה גבוהה של כל שנה תחלואה ותמותה בחלקים רבים של העולם. לכן, לאבחון המדויק של זן הדבקה ההקרנה המהירה תפוקה גבוהה של מספר רב של דוגמאות קליניות הוא בעל חשיבות עליונה כדי לשלוט על התפשטות זיהומים מגיפה. אבחנות קליניות נוכחיות של דלקות שפעת מבוססים על בדיקה סרולוגית, תגובת שרשרת פולימרז, immunofluorescence הדגימה ישירה ותרבות 1,2 התא.
כאן אנו מדווחים על פיתוח של טכניקה אבחון חדשנית המשמשים לאיתור נגיפי שפעת חיים. השתמשנו העכבר מותאם האדם A/PR/8/34 (PR8, H1N1) וירוס 3 כדי לבחון את היעילות של טכניקה זו באמצעות תאים MDCK 4. תאים MDCK (10 4 או 5 X 10 3 לכל טוב) היה מתורבת 96 – או 384 צלחות טוב, נגועים PR8 וחלבונים נגיפיים התגלו באמצעות אנטי M2 ואחריו IR צבען מצומדות שניותondary נוגדנים. M2 5 ו hemagglutinin 1 הם שני חלבונים סמן העיקריים המשמשים רבים מבחני אבחון שונים. המעסיקים IR-צבען מצומדות נוגדנים משניים ממוזער autofluorescence קשור צבעי ניאון אחרים. השימוש נוגדן אנטי-M2 אפשרה לנו להשתמש בעוצמה אנטיגן ספציפי הקרינה כמו מדד ישירה של כמות ויראלי. למנות את עוצמת הקרינה, השתמשנו LI-COR אודיסיאה מבוסס סורק אינפרא אדום. מערכת זו עושה שימוש בשני לייזר מבוססי ערוץ לתגליות אינפרא אדום כדי לזהות fluorophores ולהבחין בינם לבין רעשי רקע. ערוץ 1 מרגש ב 680 ננומטר ופולט ב -700 ננומטר לסייע לכמת את הרקע. ערוץ 2 מגלה fluorophores שמרגשים ב 780 ננומטר פולטים ב 800 ננומטר. סריקה של PR8 נגועים בתאי MDCK בתוך סורק אינפרא אדום עולה הקרינה ויראלי כייל תלויים בהיר. מתאם חיובי של עוצמת הקרינה על כייל הנגיף החל מ -10 10 2 5 PFU יכול להיות קוןצפו sistently. חיוב מינימלי אך לגילוי לראות באופן עקבי עם 10 -10 2 3 PFU PR8 titers ויראלי הוכיח רגישות גבוהה של קרוב אינפרא אדום צבעים. יחס אות לרעש נקבע על ידי השוואת מעושה נגועים או isotype נוגדנים שטופלו בתאים MDCK.
שימוש בעוצמות הקרינה מ 96 – או תבניות צלחת 384 טוב, בנינו עקומות טיטרציה סטנדרטיים. בחישובים אלה, המשתנה הראשון הוא כייל הנגיף תוך המשתנה השני הוא עוצמת הקרינה. לכן, השתמשנו את ההתפלגות המעריכית כדי ליצור עקומת-לנכון לקבוע את הקשר בין פולינום titers ויראלי ועוצמות הקרינה. ביחד, אנו מגיעים למסקנה כי IR צבע המבוסס על מערכת זיהוי חלבון יכול לעזור לאבחן הדבקה של זנים נגיפיים דווקא למנות titer מגורמי המחלה מדביק.
ההתפרצות האחרונה של מגפת שפעת העופות בדרום מזרח אסיה הפחד העולמי של מגיפת שפעת החזירים להטיל חששות עצומים לבריאות ובטיחות הציבור. מוקד קריטי הוקדשו לייצר חיסונים עבור זנים קיימים יותר של נגיף השפעת. הזמינות של תפוקה גבוהה טכנולוגיות מהירות לגילוי מדויק מדויק חישובים titer ויראלי יהיה מאוד לשפר את הטיפול. הטכניקות הנפוצות ביותר המועסקים לחשב כייל הנגיף כוללים להרכיב שפעת פלאק מבחני hemagglutination. Assay פלאק ויוצרים פותח לראשונה להעריך titers bacteriophage ואומצה על ידי רנאטו Dulbecco לחשב titers נגיפי בעלי חיים 4. כדי לבצע assay, של פי 10 דילולים של המניה שפעת או דגימות מן החי כמו נוזל BAL ערוכים 0.1 aliquots מ"ל הם מחוסן על monolayer של תאים MDCK ב 6 גם הצלחות. וירוס מותר לספוג אל התאים MDCK ואחריו למודעהdition של המדיום מאוזנת של מזון agarose. במהלך הדגירה, התאים הנגועים המקוריים לשחרר את הצאצאים ויראלי שהתפשט רק על תאים שכנים. אפקט cytopathogenic של זיהום נגיפי שפעת מייצרת אזור מעגלי של תאים נגועים בשם פלאק. רובד זה הוא נוצר ככל הנראה לאחר ההדבקה של תא יחיד עם חלקיק וירוס אחד ואחריו שכפול הנגיף. הניגוד בין תאים חיים לבין פלאק ניתן לשלב צבעים כגון: סגול קריסטל. החיסרון העיקרי של assay זה חוסר שחזור ווריאציות ענק בתוך ניסויים. עוד assay לקביעת כייל שפעת נגיפית היא assay hemagglutination. כיום חלבון hemagglutinin על פני השטח של נגיף השפעת ביעילות נקשר N-acetylneuraminic חומצה המכילים חלבונים על יונקים העופות כדוריות דם אדומות 1. זו האינטראקציה בין נגיף השפעת לבין אריתרוציטים מוביל הצטמדות בצורה של סריג. אניאיול של הצטמדות משמש לאמוד את כייל של וירוס שפעת דגימות הבדיקה. Assay הצטמדות כדורית אדומה משמש רק כדי לקבוע את טיטרציה של וירוס ידוע ולא ניתן להשתמש בו למטרות זיהוי זן. מאז assay זה אין הבדל בין חיים לבין וירוסים מתים, קשה לקבל חישוב מדויק של titers ויראלי.
אבחנות קליניות נוכחיות של דלקות שפעת מבוססים על בדיקה סרולוגית, תגובת שרשרת פולימרז, immunofluorescence הדגימה ישיר תרבית תאים 1,6. השיטה החדשה המתוארת כאן יש גם פוטנציאל אבחון קליני במעבדה. גילוי שפעת ערכות Directigen שפעת (BD Biosciences, בסן חוזה, קליפורניה) ו BinaxNow (Binax, Inc, Scarborough, ME) immunochromatography assay להשתמש כדי לזהות אנטיגן ויראלי כגון nucleoprotein 7. באמצעות ערכות אלו, זיהוי של וירוס יכולה להיות מושגת בתוך 15 דקות, עם זאת, כל הדוגמאות השליליות צריך להיות של עודcreened בשיטת תרבית תאים. מחקרים שונים דיווחו גם רגישות נמוכה של ערכות אלה, במיוחד, כאשר הזיהום היתה קלה או נמוכה 8. בשיטה שלנו, אנחנו באופן עקבי לזהות נמוך כמו 100 PFU של הנגיף. הדבר מצביע על הטכניקה שלנו היא שימושית באיתור הנגיף H1N1 בדגימות קליניות, גם אם הזיהום הוא קל. שיטת הקרינה מבוסס לזהות אנטיגנים נגיפיים דווחה, שם בין אם דגימות aspirate האף והלוע נותחו באופן ישיר או היו מחוסן על monolayer של תאים רגישים לכפל וירוס ניתוחים שלאחר מכן 9. עם זאת, שיטות אלו מוגבלים למטרות אבחון אינם מתאימים חישובים כייל הנגיף. Q-PCR מסייעת לזהות את נוכחותו של RNA ויראלי ולא מעריכים infectivity של וירוסים חיים. לעומת אלה מבחני, IR צבע מערכת מבוססת assay יסייע באיתור ספירה כייל הנגיף בדגימות קליניות במעבדה. במקרה של התפרצות שפעת, זהקריטי לאבחן אלפי דגימות בפרק זמן קצר. השיטה שלנו מבוססת על מגש של כסף 384, גם וסורק IR יכול לסרוק 6 לוחיות בכל פעם (> 2,000 דגימות), ולכן מציע יתרון גדול על פני שיטות אחרות ניאון ישירות. הכדאיות של עיבוד מהיר של אלפי דגימות קליניות יכול להפחית השתנות הבדיקה, משך הזמן assay ועלויות. השימוש נוגדן ספציפי M2 מציעה את היתרון של להיות עצמאית של הבדלים המתח חלבונים H ו N. חלבון M2-נשמרת יחסית זני שפעת רוב מדביק בני אדם. אם נוגדנים ספציפיים כתמים במחזור משולבים עם המערכת שלנו ניתן למדוד הן את כייל הנגיף ולזהות את המתח. עם זאת, מאז M2 הוא יעד עבור Amantadine כמו סמים, יכול להיווצר מוטציות שעשויות לשנות את אתר הקישור של MAB משמש כאן. זה מהווה מגבלה פוטנציאל מערכת זו אצל אנשים מטופלים על ידי תרופות אלו.
מרובהמבחני משמשים למנות titers שפעת בדגימות הבדיקה. כדי לחשב titer וירוס, 50% תרביות רקמה מנה זיהומיות (TCID 50) וביצה allantoic נוזל על בסיס מבחני נמצאים בשימוש נרחב 1,10. עם זאת, דרישות של מספר ימים לבצע שיטות אלו פחות אמינים. יתר על כן, שיטות אלה חישובים המבוססים על שינוי של 50% במספר לוחות לספק titrations ויראלי תיאורטיים, אבל לא מדויק. רובד להרכיב מבחני יכול להתבצע בתוך 96 שעות, אולם חוסר שחזור היא הדאגה העיקרית בחישובים titer ויראלי. הטכניקה הנוכחי המתואר כאן יש מספר יתרונות בולטים. ראשית, היא טכניקה לשחזור ביותר עם תוצאות עקביות. שנית, החישובים titer ויראלי מבוססים על כימות פשוט של עוצמות הקרינה, כי הן בהשוואה מול עקומות סטנדרטיות מוגדרות. שלישית, שניים או יותר נוגדנים ראשוניים ניתן לאבחן קפסיד מספר במדגם נתון. כמו כן, IR צבען מצומדות נוגדנים יש מיניםאל autofluorescence ו שימשו במשך תא הדמיה 11. UV או חזותי (300-600 ננומטר) הקרינה גורמת autofluorescence הסלולר גבוהה בשל נוכחותם של גבוהים fluorophores הקוונטים אנדוגניים מניבים. אלה כוללים חומצות אמינו ארומטיות, השאיבה למוצרי פיגמנטים, נוקליאוטידים pyridinic (NADPH), אלסטין, קולגן ו coenzymes לפלבין. מאפיין מהותי של התאים מקשה לנצל את מקורות קרינה כמו בדיקות לכמת את הביטוי של חלבונים ספציפיים. לעומת זאת, כמעט אינפרא אדום צבעים לרגש פולטים בין 670-1000 ננומטר. מולקולות רבות המארחות הסלולר ופחמימנים polyaromatic לא מרגשת באורך גל זה, עקב פיזור אור מופחת, פולטים הקרינה רקע נמוך ביותר. יתר על כן, חלון בין הרקע זיהוי ספציפי הוא השתפר בהרבה בשל מקדם הכחדה גבוהה של קרוב אינפרא אדום fluorophores. Photostability, יחס מעולה האות לרעש, רלוונטי מאוד כימות של titers ויראלי. השימוש microflחדרי uidic יהיה להפוך את תהליך המיון באמצעות הבקרה רובוטיות, ויכול לאפשר לנו לבחון דגימות קליניות מדבק מאוד בקלות. לפיכך, ניצול כמעט אינפרא אדום צבעים בשיטות אלה הוא אידיאלי ואמין מאוד למנות titers נגיפיים בדגימות רקמה.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה בחלקה NIH מענקים R01 A1064826-01, U19 AI062627-01, No1-HHSN26600500032C (ל SM). אנו מודים לחברי המעבדה שלנו לעזרה דיון טכני, טינה הייל לבדיקה ביקורתית של כתב היד. אנו רוצים להודות דוד בינה, מילווקי מחלקת הבריאות המעבדה התרבות נגיף ו-PCR.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
Bovine serum albumin | Atlanta Biologicals | S11750 | |
PR8 virus | From Dr Thomas M Moran | ||
Goat anti-mouse IRDye@800 | LI-COR biosciences | 926-32210 | 1:200 dilution |
LI-COR Odyssey IR scanner | LI-COR-biosciences | 9201-01 | |
384-wells flat bottom plate | Nalge Nunc international | 164730 | |
96-wells flat bottom plate | Nalge Nunc international | 165305 | |
DMEM medium | Invitrogen | 11965126 | |
RPMI medium | Invitrogen | 11875135 | |
Sodium bicarbonate | Invitrogen | 25080 | |
L-glutamine 100x | Invitrogen | 25030 | |
Trypson-EDTA | Invitrogen | R001100 | |
Sodium Pyruvate | Invitrogen | 11360070 | |
Anti-M-2 antibody | From Dr Thomas M Moran | ||
Anti-NP mAb | CDC | V2S2208 | Obtained with an MTA |