这项研究描述了一个 成像基于微中和测定来分析病毒之间的抗原关系。该协议采用平板扫描仪,有四个步骤,包括滴定,滴定定量,中和,中和定量。该法与目前流行的流感A(H1N1)pdm09,A(H3N2)和乙型流感病毒效果很好。
The micro-neutralization (MN) assay is a standard technique for measuring the infectivity of the influenza virus and the inhibition of virus replication. In this study, we present the protocol of an imaging-based MN assay to quantify the true antigenic relationships between viruses. Unlike typical plaque reduction assays that rely on visible plaques, this assay quantitates the entire infected cell population of each well. The protocol matches the virus type or subtype with the selection of cell lines to achieve maximum infectivity, which enhances sample contrast during imaging and image processing. The introduction of quantitative titration defines the amount of input viruses of neutralization and enables the results from different experiments to be comparable. The imaging setup with a flatbed scanner and free downloadable software makes the approach high throughput, cost effective, user friendly, and easy to deploy in most laboratories. Our study demonstrates that the improved MN assay works well with the current circulating influenza A(H1N1)pdm09, A(H3N2), and B viruses, without being significantly influenced by amino acid substitutions in the neuraminidase (NA) of A(H3N2) viruses. It is particularly useful for the characterization of viruses that either grow to low HA titer and/or undergo an abortive infection resulting in an inability to form plaques in cultured cells.
微中和(MN)测定法在病毒学用于中和抗体的定量和的抗病毒活性。作为血凝抑制的替代(HI)测定,MN测定法可以克服由受体结合于流感病毒的亲和力的改变,其可以变得复杂的HI的解释结果1,2,3-影响无抗原性的影响。直到最近,大多数MN测定法基于细胞病变效应(CPE)或酶联免疫吸附测定(ELISA)4,5。根据焦点和斑块减少MN试验于1990年6,7,8开发的。噬斑减少测定依赖于计数可见斑量化感染。然而,视觉计数仅覆盖大斑是由人眼可分辨的,尽管大多数斑很小,对于许多当前流行的病毒不可见的。这种不完整的覆盖面可能会导致考官之间和实验之间显著的变化,导致我ncomparable结果。另外,也不能使用该方法时,一些病毒表明单个细胞或非常小的斑块流产感染。
计数分辨率差可以通过引入基于成像的协议来改进。随着技术,光学显微镜和高通量的进步孔板读者可以提供准确的方法来计算感染的细胞9。下一个反式照明显微镜,具有标记某些标记感染的细胞可以通过在亚细胞分辨率的吸收或荧光对比度可视化。样品然后可以在电脑屏幕上进行分析。
不幸的是,由于在视场的限制,超过一百平铺图像,需要以覆盖单个孔。判断的板96孔将需要一万左右的图像的摄像处理。这种费力的过程是耗时和昂贵的,并且所获得的分辨率是在属升不必要对病毒感染的常规鉴定。预算有限的实验室可能会发现周围的平板扫描仪内置的方法提供了一种高性价比,高通量的选择。
在本文中,我们描述一种改进的空斑减少测定法MN是适合于大量的病毒的抗原特征和用于定量测定抗病毒活性和中和抗体。该试验具有几个优点:第一,它是一个基于成像的检测,能够测量在细胞水平的病毒感染,无论斑块大小的。内一个井计数总感染的细胞群(ICP)大大增加了检测灵敏度,使得有可能以低感染性表征病毒。其次,更准确地定量滴定之前中和引入到确定输入病毒的量。量化输入病毒显著降低杂物不同的实验之间化,使结果实验室之间更具可比性。第三,中和滴度可以直接通过分析图像,使得定量快速和方便用户的确定。最后,该协议提供了一种具有成本效益和高通量的替代与所需的分辨率和精度。定量是基于一个平板扫描仪和免费数据处理软件。整个安装占地面积小,是大多数实验室部署。
本文提出的协议包括四个主要步骤,包括病毒滴定法,滴定定量,病毒中和,中和定量。病毒滴定是制备实验确定在中和中使用的输入病毒的量。期间滴定,一些病毒浓度在一个96孔板施加到细胞单层。被感染的细胞,然后在第2,病毒定量DILU化,产生20%-85%ICP被依次施加作为输入病毒到相应的中和 第3节中和协议的效价是使用第4节实验证明遵循上述协议是在代表结果提出量化。该法已在过去两年,大多数目前流行的流感病毒,如A(H1N1)pdm09,A(H3N2)和乙型流感病毒彻底的测试。流感病毒鉴定结果已列入给了流感疫苗南半球在2016年和北半球2016至2017年使用建议世界卫生组织协商会议的报告。
在这项研究中,我们所描述的基于成像的MN测定以量化病毒之间的真实抗原关系。与其它噬斑减少测定法相比,该方法强调测量整个井的ICP,确保感染人口的完全覆盖。其斑块形成的独立性也加宽了测定,以能够形成主要隐形小斑块或只能管理单细胞感染病毒的应用。因此,该测定能够检查更多的病毒和更宽范围的抗体比HI的的影响,并且它有助于更全面地反映抗原相似或病毒12之间的差异。例如,当包括奥塞米韦羧酸盐中,MN测定较少受NA依赖性影响结合,反映抗原的差异更准确。在测定法的发展,大作出了努力以提高实验一致性,速度和检测敏感性,包括通过定量滴定,成像高通量与平板扫描仪输入控制病毒,并实现用户友好的数据处理平台。结果一般都符合并证实了这些HI的。值得注意的是,调查结果还显示所造成的文化选择的或偶发性的变化抗原性改变近期A和B型疫苗病毒抗原漂移变体之间抗原的差异,以及,如在某些A(H1N1)pdm09病毒HA1的G155E替换12。
该协议与相匹配的,给了最强的感染,这大大提高了成像信号的细胞系的选择病毒类型或亚型。实验变异用与测试抗血清的数量平衡重复的设计平滑。的不确定性也可以来自图像质量,这主要是由成像设备的影响。一个体面的彩色平板扫描仪可以显ficantly提高图像的对比度和降低噪音。输入病毒的中和量必须提前定量测定从相应的滴定而病毒仍然保持相似的状态。期间中和,抗血清反应的感染是针对基准病毒(VC)和背景水平(CC)之间的差归一化。 VC和CC的精确测量是中和实验必不可少的。建议更多的重复(一式八份分别在代表性的成果使用)。最后,了解软件是一个实验的成功至关重要。该软件已经过测试,在世卫组织流感中心,英国常规病毒特征进行了两年多。用于处理各种情况的详细说明在补充S1中提供的。
该MN测定法是适合于将样品覆盖一个电话分机的应用remely大视场,但只需要适度的成像分辨率。低成本和简单的设置,使系统随时提供给最病毒学实验室。在相同样品的测量结果的变化小于3%,这大致定义了扫描11中引入的不确定性。这种重复性是在许多病毒学研究的足够,并且可以通过平均从多个扫描图像来进一步降低。
总之,这项研究表明,在抗原性研究中经常使用,并支持目前流通的流感病毒,特别是对病毒列入人类流感疫苗的一年两次的选择详细的分析数据HI强大MN检测。
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Dr. M. Matrosovich for providing the parent MDCK and MDCK-SIAT1 cell lines and Roche Pharmaceuticals for supplying the oseltamivir carboxylate.We also appreciate Dr. Anne Weston for valuable suggestions on the manuscript. This study was dependent upon the valued collaboration of the WHO National Influenza Centres and the WHO CCs within the WHO GISRS, who provided the influenza viruses used. This work was funded by the Medical Research Council through Programme U117512723.
VGM | Sigma | D6429, P0781 | 500 ml DMEM+5 ml Pen/Strepb |
PBS A | Nature pH Phosphate-buffered saline: NaCl -10 gm, KCl – 0.25 gm, Na2HPO4 – 1.437 gm, KH2PO4 – 0.25 .gm, and Dist. Water – 1 L. | ||
Avicell | FMC | RC-581F | 2.4g in 100ml distilled water dissolved by agitation on a magnetic stirrer for 1 hr. Sterilize by autoclaving. |
2XDMEM | Gibco | 21935-028 | |
Trypsin | Sigma | T1426 | |
Overlay (10ml/plate): | 5ml 2X DMEM, Trypsin 2μg/ml final conccentration,Avicell – 5ml | ||
Triton X- 100e | Sigma | T8787 | Permeabilisation buffer: 0.2% in PBS A (v/v) |
Tween 80 | Sigma | P5188 | Wash Buffer: 0.05% Tween – 80 in PBS A (v/v) |
Horse serum | PAA Labs Ltd | B15-021 | ELISA Buffer: 10% in PBS A (v/v) + 0.1% Tween 80 |
Mouse MAb against influenza type A | Biorad | MCA 400 | 1st Antibody: 1:1000 in ELISA Buffer |
Goat anti-mouse IgG (H+L) HRP conjugate | Biorad | 172-1011 | 2nd Antibody: 1:1000 in ELISA Buffer |
True Blu peroxidase substrate | KPL | 50-78-02 | Substrate: True blue +0.03% H2O2g (1:1000 of 30% solution) |
96-well flat-bottom microtitre plates | Costar | 3596 | |
8 channel multiwall-plate washer and manifold | Sigma | M2656 | |
Perfection Plate Scanner | Epson | V750 Pro | The imaging software can be downloaded freely from http://www.epson.com/cgi-bin/Store/support/supDetail.jsp?oid=66134&infoType=Downloads. |
Software operational environment: LabVIEW | National Instruments Corporation | Window based with NI Vision builder | Version: LabVIEW2012 or above |