Plaque assays are the gold standard for viral quantification, utilizing entrapping overlays on host cellular monolayers to determine viral titers. While various semisolid overlays have traditionally been used, here we demonstrate plaque techniques comparing semisolid overlays to a novel liquid microcrystalline cellulose among several families of viruses.
플라크 분석은 세포 배양 물에서 분리 된 플라크 (감염성 단위 및 셀룰러 데드 존)의 계산을 통해 감염성 virons 항 바이러스 물질의 직접적인 정량 가장 정확한 방법 중 하나로 남아있다. 여기에서 우리는 기본적인 플라크 분석을 수행하는 방법을 보여줍니다, 그리고 : 서로 다른 오버레이 기술은 플라크 형성과 생산에 영향을 미칠 수있는 방법에 대해 설명합니다. 일반적 아가 로스 또는 카르복시 메틸 셀룰로오스 등의 고체 또는 반고체 오버레이 기판은, 액상 성장 배지 통해 무차별 감염을 예방, 바이러스 확산을 제한하는데 사용되어왔다. 고정화 오버레이 이산 가산 초점 및 후속 플라크 형성의 형성을 허용하는 즉시 주변의 단층 세포에 감염을 제한. 전통적인 오버레이를 사용하여 고유의 어려움을 극복하기 위해, 미결정 셀룰로오스 및 카르복시 메틸 셀룰로스 나트륨을 이용하는 신규 한 액체 오버레이 점점 표준 교체로 사용되어왔다플라크 분석. 액체 오버레이 플라크 분석은 쉽게 전통적인 기법에 따라 표준 6 또는 12 웰 플레이트 형식 중 하나를 수행하고 특별한 장비를 필요로 할 수 없습니다. 그것의 액체 상태 응용 프로그램 및 제거 이후의 용이성, 미세 배양 플레이트 형식은 다른 방법으로 큰 규모 바이러스 적정에, 신속 정확하고 높은 처리량의 대안으로 활용 될 수있다. 비 가열 점성 액체 폴리머의 사용은 작업을 간소화 할 수있는 기회를 제공 시약, 인큐베이터 공간없이 시약 가열 또는 유리와 같은 전통적인 또는 높은 봉쇄 실험실에서 사용되는 운영 안전성이 요구되는 증가를 절약합니다. 액체 오버레이는 또한 특정 열 불안정한 바이러스에 대한 기존의 오버레이보다 더 민감한 증명할 수 있습니다.
가능한 바이러스 샘플의 정확한 분리 및 정량 지속적으로 바이러스학의 지속적인 연구의 목표였다. 먼저 1, 2를 개발 한 수단이 질적, 양적 동물 바이러스 역가를 계산하기 위해 1952 년 플라크 분석의 출현까지이지 않았다. 이 기술은 처음 적응 이전에 식물 생물학 1, 2에서 스톡 박테리오파지의 역가를 계산하기 위해 사용 된 파지 분석에서 수정되었습니다. 바이러스의 정량화를위한 대체 수단이 보낸 같은 면역 형광 및 투과 전자 현미경, 가변 저항 펄스 감지 (TRPS)로, 개발 및 채택되었지만, 계측법 재조합 리포터 시스템을 유동하고 정량 역전사 중합 효소 연쇄 반응 (QRT-PCR) 이러한 방법은 복제 가능 virons 1,3를 확인하고 정량하는 데 실패. 기술과 기술의 발전은 수정과 풍경을 변경하기 위해 계속하는 동안, plaqu전자 분석은 전염성 용균 virons 1,4에 대한 바이러스 농도를 결정하는 황금 표준을 나타 내기 위해 계속합니다.
플라크 분석 동안, 숙주 세포의 합류 단층 직렬 5-100 비리 사이 전형적 가산 범위로 희석 된 미지 농도의 용균 바이러스에 감염된다. 감염된 단일 층은 무차별 바이러스 전파시 액체 매질의 기계적 또는 convectional 흐름 중 하나를 통해 확산되는 바이러스 감염을 방지하기 위해 고정화 오버레이 배지로 덮여있다. 아가 로스, 메틸 셀룰로오스 또는 카르복시 메틸 셀룰로오스 (CMC) 등의 고체 또는 반고체 오버레이 전통적으로 사용되었지만, 액상 오버레이는 아비셀 5-7 신규 한 액체 오버레이 개발 점점 매력적인 대안이되고있다. 오버레이 될 수있는 전통적인 오버레이 대 액체 이용하는 플라크 분석법 APPL 여러 가지 장점을 가지고실온 및 애플리케이션 및 제거에 염기성으로 상당히 쉽다. 액체 오버레이 온난화를 필요로하지 않기 때문에, 섬세하고 열 불안정한 바이러스는 플라크에 쉽게 증명할 수 있습니다.
초기 감염 및 고정화 오버레이, 개인 플라크, 또는 세포 사멸의 영역의 응용 프로그램 후, 바이러스 성 감염과 복제가 주변 단층에 제약을 개발하기 시작합니다. 감염된 세포는 복제 용균 감염 사이클을 계속해서 점점 더 뚜렷하고 분리 된 플라크의 결과 감염을 전파 할 것이다. 사용 된 바이러스의 성장 동역학 및 숙주 세포에 따라 보이는 플라크 일반적 2~14일 내에 형성 할 것이다. 세포 단층을 용이하게 육안으로 플라크를 식별하기 위해 다음 표준 명 시야 현미경으로 카운트되거나,보다 통상적으로 중성 적색 또는 폭력적인 결정에 의해 고정 및 대조있다. 사용할 수 플라크 카운터 얼룩의 다양한 각을 제공하는 일이 있습니다EIR 특정 장점과 단점. 크리스탈 바이올렛은 전형적으로 혼합 된 형태가 존재할 때 아주 작은 플라크의 식별을 허용하는 신속하고 뚜렷한 카운터 염색을 제공하는 컬렉션의 시점과 오버레이의 고정 / 제거 후에 추가된다. 중립 빨간 알 수없는 바이러스 나 복제 반응 속도로 작업 할 때 특히 유용합니다 플라크 형성을 개발의 실시간 감시를 허용, 초기 응용 프로그램과 오버레이 일정한 접촉의 장점이있다. 그러나 우리는 중립적 인 빨간색을 사용하는 경우 염색은 일반적으로 별개 아니라는 것을 발견했다. 노란색 컬러 염료 얼룩은 어두운 파란색과 바이러스 플라크 오버레이의 제거와 같은없이 카운트 할 수있는 세포를 살아 3- (4,5- 디메틸 티아 졸 -2- 일) -2,5- 디 페닐 테트라 졸륨 브로마이드 (MTT)를, 여러 가지 이점을 제공한다 중립 빨간색. MTT에 의해 제공되는 라이브와 죽은 세포 사이의 높은 콘트라스트 또한 이전 시점으로 포인트 포스트 감염에 작은 반점의 검출을 허용스토리지 여전히 오버레이 (8)의 제거를 필요 않는다. 크리스탈 바이올렛 단순히 물과 알코올의 용액 제, 혼합 된 플라크 형태 감도의 높은 정도를 제공 할 수있는 바와 같이 프로토콜은 우리가 잘 여러 가정을 이용되므로 입증을 위해, 우리는 바람직한 단순화 카운터 스테인으로 선택한 특성화 된 바이러스.
감염된 세포 단일 층을 고정하고 염색 한 후, 플라크는 밀리리터 당 플라크 형성 단위 (PFU)의 관점에서 바이러스 재고 샘플을 역가하기 위해 계산됩니다. 5-100 플라크가 기준으로 사용하여 음성 대조군, 카운트 사이 로그 강하는, 플레이트의 크기에 따라, 일련의 희석액 사이에 주목되어야한다. 통계적으로 샘플은 샘플을 비교하는 3를 복제 할 때 계산 매 100 패 10 %에 의해 달라질 수 있습니다. 바이러스 역가를 결정하는 플라크 어 세이를 사용하는 장점은 w 감염성 바이러스 입자의 실제 수를 정량 할 수있는 능력에 달려샘플을 ithin. 여러 비리가 잠재적으로 하나의 세포를 감염시킬 때, virons 대 단위의 용어는 플라크 적정 1,2 중에 사용됩니다.
플라크 형태는 크게 다른 성장 조건에서 바이러스 종에 따라 다를 수 있습니다. 그들 문제의 바이러스의 성장 및 독성 인자에 대한 귀중한 정보를 제공 할 수있는 플라크 크기, 선명도, 테두리 정의 및 분포는 모두 유의해야한다.
기본 플라크 분석 원칙은 또한 적응 및 초점 형성 분석법 (유리 지방산)의 사용과 같은 다른 방법으로, 다수의 수정 될 수있다. 유리 지방산은 플라크 형성을 검출하는 세포 용해 및 대조 염색에 의존하는 것이 아니라 직접 태그 항체 통해 세포 내 바이러스 성 단백질을 탐지하는 기술을 면역 염색을 이용하지 않는다. 증가 된 감도, 가장 중요한 비 용균 바이러스 모두 별개 정량화하는 능력을 감염 후 배양 시간을 감소하고,장점은 유리 지방산을 사용합니다. 널리 사용되는 반면, 기존의 플라크 분석 대 유리 지방산의 중요한 제한 요소는 적절한 항체의 필요성과 실제 감염 virons 4 대 바이러스 단백질 서브 유닛에 대해서만 조사 할 수있는 능력에있다.
본 연구의 목적을 위해, 우리는 고전 플라크 어 세이에 논의 제한되며 신규 액체 미결정 셀룰로오스 오버레이와 함께, 전통적인 고체 및 반고체 오버레이 (아가 로스 및 CMC)의 사용을 설명한다.
조건이 크게 다를 수 있음으로 성공적인 플라크 분석을위한 가장 중요한 요소는 문제의 특정 바이러스 성 문화에 대한 프로토콜의 최적화에있다. 고려해야 할 주요 포인트는 명확하게 플라크를 차별화하기 위해 문제의 바이러스, 적절한 바이러스 성 성장 조건, 충분한 희석 범위와 세포의 호환성을 개최하고, 문제의 세포와 바이러스에 대한 올바른 오버레이 선택 및 염색.
VEEV 및 RVFV 모두 동일한 숙주 세포 유형의 많은 이용 매우 유사한 조건 하에서 증가하는 동안, 플라크 형태학 및 성장 동역학의 차이는 상당히 다를. 전통적으로 출혈열 바이러스 및 alphaviruses에 대한 전파 및 표시 세포주로 사용 된 플라크 분석을위한 베로 세포를 사용하는 경우, VEEV는 일반적으로 RVFV보다 높은 역가에 성장하고 48 HPI 4에서 큰 균일 한 플라크를 개발, 복제 반응 속도를 증가하는 방법을 보여줍니다, 10-12. VEEV 달리 RVFV 72 HPI을 요구하고 전형적으로 훨씬 크기가 작고 가변적 플라크를 보여준다.
RVFV에 반대하고 VEEV에서, 인플루엔자 바이러스는 매우 숙주 세포 특정 조직 문화를 통해 전파하기가 어려울 수 있습니다. 인플루엔자 바이러스의 경우, 바이러스 진입과 융합은 일반적으로 숙주 세포의 α – 시알 산 표면 수용체와 결합을 통해 표적 세포에 진입을 매개 바이러스 당 단백질 hamagglutinin (HA)와 세포 표면 수용체의 결합에 의해 개시된다. HA는 모든 인플루엔자 바이러스의 막 봉투에 존재하고, 특정 숙주 세포 프로테아제에 의해 서브 유닛의 HA1과 HA2로 절단을 필요로 삼량 체 당 단백질이다. 더욱 문제를 복잡하게하려면 다음 절단 사이트는 종종 바이러스 균주 (13) 사이에 다를 수 있습니다. 특정 조직으로 제한됩니다 HA를 절단 할 수있는 단백질 분해 효소의 발현으로, AR을 프로테아제즉 종종 선택된 숙주 세포 (13)에 바이러스 융합 및 진입을 용이하게하기 위하여 세포 배양 배지에 첨가 하였다. 바이러스 HA 14,15의 단백질 분해 활성을 통해 (모든 트립신 불활 혈청의 부재하에) 다중 사이클 복제를 용이 : TPCK-트립신 MDCK와 베로 세포 모두의 세포 배양에 사용되는 일반적으로 사용되는 프로테아제의 일례이다.
이 연구와 다른 사람에서 알 수 있듯이, 바이러스 라이프 사이클의 차이는 서로 다른 클래스와 바이러스 종에 상당한 차이와 오버레이 선택, 판 형식 및 수집 시간을, 영향을 미칠 수있다. 우리의 연구에서, 아가로 오스 오버레이 바이러스 및 세포 유형의 넓은 범위 사이에서의 유틸리티를 강화, CMC 또는 RVFV 및 인플루엔자 B 바이러스 모두에 대해 액체 오버레이 중보다 높은 역가에서 명확 플라크를 보여 주었다. 크게 고체 플러그와 간단한 얼룩 제거에 도움을 아가로 오스의 낮은 최종 농도를 사용. CMC는 전체 페이지를 보여인플루엔자 B 바이러스에 대한 세 가지 시험 바이러스 및 생산 매우 작고 뚜렷하지 플라크의 오버레이로서 oorest 효능. 전체적인 CMC가 가장 바람직하지 않은 특성을 입증하지만, 빠르게 성장하고 역가 단지 최소한 감소에 플라크 크기를 줄이기 위해 나타나는처럼 매우 독성 바이러스, 유리한 증명할 수에서의 사용. 액체 오버레이는 사용의 용이성을 증가 준비하는 매우 간단했다는 점에서 가장 다양한 것으로 판명하고, 선택한 바이러스 모두에 걸쳐 아가 로스에 비교했다. 더 높은 처리량을 96 웰 플레이트 형식, 응용 프로그램 및 제거에서 기존의 오버레이로 응고로 인해 억제하고, 정확하고 일관된 결과를 제공하지 않았습니다. 플레이트가 이전에 특징 복제 반응 속도와 바이러스로이 적응을 제한, 수집 지점까지 이동할 수 없습니다로 액체 오버레이를 사용하는 고려 사항은 불투명 한 색상과 플라크 형성을 모니터링 할 수 없음에있다.
<p클래스 = "jove_content"> 플라크 분석 조건에서 약간의 수정이 크게 결과를 변경할 수 있으며, 새로운 시스템이나 기술의 평가 및 성능은 항상 보증합니다. 최적화 및 표준화 된 플라크 분석 프로토콜이 모든 상황에 대해 존재하지 않지만 사용자의 추가 수정을위한 충분한 배경을 제공하면서, 우리의 보고서는, 다양성과 기존에 사용뿐만 아니라 플라크 분석을위한 새로운 액체 오버레이의 용이성을 보여줍니다.The authors have nothing to disclose.
We would like to thank FMC BioPolymer USA for product samples of Avicel. This work was supported through the Defense Threat Reduction Agency grant HDTRA1-13-1-0005 to KK and the NIH research grant 1R15AI100001-01A1to KK.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
6-well CellStar plate for tissue culture | Greiner Bio-One | 658 160 | |
12-well CellStar plate for tissue culture | Greiner Bio-One | 665 180 | |
96-well CellStar plate for tissue culture | Greiner Bio-One | 655 180 | |
96-2ml deep well plate | USA Scientific | C15046314 | For serial dilutions |
DMEM | Quality Biologicals | 112 013 101 | Cell Media/Diluent |
2X EMEM for plaques | Quality Biologicals | 115 073 101 | Warm to 37 oC |
MEM 100X | Cellgro | 25 025 Cl | |
Sodium Pyruvate | Cellgro | 25 000 Cl | |
Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140 122 | |
L-Glutamine | Gibco | 25030 081 | |
HyClone FBS | Thermo Scientific | SH30910.03 | Heat inactivate before use at 62 oC for 30 min |
Bovine Serum Albumin | Sigma Aldritch | A7030-50G | |
Trypsin TPCK | Sigma Aldritch | T1426-50mg | Make aliquots/Avoid freeze thawing |
HEPES | Gibco | 15630-080 | |
DEAE-Dextran | Sigma Aldritch | D9885-10G | |
Crystal Violet | Sigma Aldritch | C3886-25G | |
Formaldehyde Solution | Sigma Aldritch | F8775-500ml | |
Ethanol denatured Reagent Grade | Sigma Aldritch | 362808-1L | |
Avicel RC-591 NF | FMC BioPolymer USA | RC-591 NF | Shake vigorously when reconsitiuting for >30 min to homogenize |
UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500-100 | |
Carboxymethyl cellulose, Sodium Salt Medium Viscosity | Sigma Aldrich | C4888 |