نقدم بروتوكولا لفحص المركبات المضادة لفيروس التهاب الكبد B (HBV) التي تستهدف مراحل دورة حياة الدخول قبل وبعد الفيروس، باستخدام كالوريمتر المعايرة متساوي الحرارة لقياس تقارب الارتباط (KD) مع ببتيد ببتيد النقل المشترك لتوروكولات الصوديوم المضيف. تم تحديد الفعالية المضادة للفيروسات من خلال قمع علامات دورة الحياة الفيروسية (تكوين cccDNA ، والنسخ ، والتجميع الفيروسي).
تعتبر عدوى فيروس التهاب الكبد B (HBV) عامل خطر حاسم لسرطان الخلايا الكبدية. العلاج الحالي يمكن أن يقلل فقط من الحمل الفيروسي ولكن لا يؤدي إلى مغفرة كاملة. من شأن نموذج خلايا الكبد الفعال لعدوى فيروس التهاب الكبد B أن يوفر دورة حياة فيروسية واقعية ستكون حاسمة لفحص العوامل العلاجية. تستهدف معظم العوامل المتاحة المضادة لفيروس التهاب الكبد B مراحل دورة الحياة بعد الدخول الفيروسي ولكن ليس قبل الدخول الفيروسي. يفصل هذا البروتوكول إنشاء نموذج كبدي كفء قادر على فحص العوامل العلاجية التي تستهدف مراحل دورة حياة الدخول قبل الفيروس وما بعد الفيروس. يتضمن ذلك استهداف ربط بولي ببتيد النقل المشترك لتوروكولات الصوديوم (NTCP) ، وتشكيل cccDNA ، والنسخ ، والتجميع الفيروسي بناء على imHC أو HepaRG كخلايا مضيفة. هنا ، استخدم اختبار تثبيط دخول HBV الكركمين لمنع وظائف ربط ونقل HBV عبر NTCP. تم تقييم مثبطات تقارب الارتباط (KD) مع NTCP باستخدام كالوريمتر المعايرة متساوي الحرارة (ITC) – وهي أداة عالمية لفحص أدوية HBV بناء على المعلمات الديناميكية الحرارية.
تعتبر عدوى فيروس التهاب الكبد B (HBV) مرضا يهدد الحياة في جميع أنحاء العالم. عدوى فيروس التهاب الكبد B المزمنة محملة بخطر الإصابة بتليف الكبد وسرطان الخلايا الكبدية1. يركز العلاج الحالي المضاد لفيروس التهاب الكبد B في الغالب على الدخول بعد الفيروس باستخدام نظائر nucleos (t) ide (NAs) و interferon-alpha (IFN-α) 2،3. حدد اكتشاف مثبط دخول HBV ، Myrcludex B ، هدفا جديدا للعوامل المضادة ل HBV4. أدى الجمع بين مثبطات الدخول و NAs في فيروس التهاب الكبد B المزمن إلى تقليل الحمل الفيروسي بشكل كبير مقارنة بتلك التي تستهدف تكاثر الفيروس وحده 5,6. ومع ذلك ، فإن نموذج خلايا الكبد الكلاسيكي لفحص مثبطات دخول HBV محدود بمستويات مستقبلات فيروسية منخفضة (توروكولات الصوديوم cotransporting polypeptide ، NTCP). الإفراط في التعبير عن hNTCP في خلايا الورم الكبدي (أي HepG2 و Huh7) يحسن عدوى HBV 7,8. ومع ذلك ، فإن خطوط الخلايا هذه تعبر عن مستويات منخفضة من المرحلة الأولى والثانية من إنزيمات استقلاب الأدوية وتظهر عدم الاستقرار الجيني9. نماذج خلايا الكبد التي يمكن أن تساعد في استهداف آليات متميزة للمركبات المرشحة المضادة لفيروس التهاب الكبد B مثل الدخول قبل الفيروسي ، وربط NTCP ، والدخول الفيروسي من شأنها أن تسرع في تحديد وتطوير أنظمة الجمع الفعالة. أوضحت دراسة النشاط المضاد لفيروس التهاب الكبد B للكركمين تثبيط الدخول الفيروسي كآلية جديدة بالإضافة إلى انقطاع الدخول بعد الفيروس. يفصل هذا البروتوكول نموذجا مضيفا لفحص جزيئات دخول HBVالمضادة 10.
الهدف من هذه الطريقة هو استكشاف المركبات المرشحة المضادة لفيروس التهاب الكبد B لتثبيط الدخول الفيروسي ، وخاصة منع ربط NTCP ونقله. نظرا لأن تعبير NTCP هو عامل حاسم لدخول HBV والعدوى ، فقد قمنا بتحسين بروتوكول نضج خلايا الكبد لزيادة مستويات NTCP11. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لهذا البروتوكول التمييز بين التأثير المثبط على دخول HBV كتثبيط لمرفق HBV مقابل تثبيط الاستيعاب. كما تم تعديل مقايسة امتصاص حمض التوروكوليك (TCA) باستخدام طريقة قائمة على ELISA بدلا من النظائر المشعة لتمثيل نقل NTCP12,13. تم تأكيد تفاعل المستقبلات والرباط من خلال هياكلها ثلاثية الأبعاد14,15. يمكن تقييم تثبيط وظيفة NTCP عن طريق قياس نشاط امتصاص TCA16. ومع ذلك ، لم تقدم هذه التقنية دليلا مباشرا على ارتباط NTCP بالمثبطات المرشحة. لذلك ، يمكن التحقيق في الارتباط باستخدام تقنيات مختلفة ، مثل رنين البلازمون السطحي 17 ، ELISA ، مقايسة التحول الحراري القائمة على التألق (FTSA) 18 ، FRET19 ، AlphaScreen ، وطرق أخرى مختلفة20. من بين هذه التقنيات ، يعد ITC معيارا للهدف في تحليل الربط لأنه يمكنه مراقبة امتصاص الحرارة أو انبعاثها في كل تفاعل تقريبا21. تم تقييم تقارب الربط (KD) ل NTCP والمركبات المرشحة مباشرة باستخدام ITC. كانت قيم التقارب هذه أكثر دقة من تلك التي تم الحصول عليها باستخدام نموذج التنبؤ في السيليكو 22.
يغطي هذا البروتوكول تقنيات نضوج خلايا الكبد ، وعدوى فيروس التهاب الكبد B ، وفحص مثبطات دخول فيروس التهاب الكبد B. باختصار ، تم تطوير نموذج خلايا الكبد على أساس خطوط خلايا imHC و HepaRG. تم تمييز الخلايا المستزرعة إلى خلايا كبدية ناضجة في غضون 2 أسابيع. تم الكشف عن تنظيم مستويات NTCP باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي ، واللطخة الغربية ، وقياس التدفق الخلوي11. تم إنتاج التهاب الكبد B virion (HBVcc) وجمعه من HepG2.2.15. تمت معالجة imHC أو HepaRG المتمايز (d-imHC ، d-HepaRG) بشكل وقائي مع المرشحين المضادين ل HBV قبل 2 ساعة من التلقيح ب HBV virion. كانت النتيجة المتوقعة للتجربة هي تحديد العوامل التي تقلل من فيروس التهاب الكبد B الخلوي والعدوى. تم تقييم نشاط مكافحة NTCP باستخدام مقايسة امتصاص TCA. يمكن منع نشاط NTCP بواسطة العوامل التي تربط NTCP على وجه التحديد. تم استخدام تقنية ITC للتحقيق في جدوى الارتباط التفاعلي الذي يمكن أن يتنبأ بالمثبطات والبروتينات المستهدفة ، وتحديد تقارب الارتباط (KD) لليجند للمستقبل عبر التفاعلات غير التساهمية للمركب الجزيئي الحيوي23,24. على سبيل المثال ، يمثل K D ≥ 1 × 103 mM ربطا ضعيفا ، ويمثل K D ≥ 1 × 106 μM ربطا معتدلا ، ويمثل K D ≤ 1 × 109 nM ارتباطا قويا. يرتبط ΔG ارتباطا مباشرا بالتفاعلات الملزمة. على وجه الخصوص ، التفاعل مع ΔG السلبي هو رد فعل مجهد ، مما يشير إلى أن الربط هو عملية عفوية. يشير التفاعل مع ΔH السالب إلى أن عمليات الارتباط تعتمد على الرابطة الهيدروجينية وقوى فان دير فال. يمكن استخدام كل من امتصاص TCA وبيانات ITC لفحص عوامل الدخول المضادة ل HBV. يمكن أن توفر نتائج هذه البروتوكولات أساسا ليس فقط للفحص المضاد لفيروس التهاب الكبد B ولكن أيضا للتفاعل مع NTCP كما تم تقييمه من خلال التقارب الملزم ووظيفة النقل. تصف هذه الورقة إعداد وتوصيف الخلية المضيفة ، والتصميم التجريبي ، وتقييم الإدخال المضاد ل HBV جنبا إلى جنب مع تقارب ربط NTCP.
تبدأ عدوى HBV عن طريق الارتباط منخفض التقارب ببروتيوغليكان كبريتات الهيباران (HSPGs) على خلايا الكبد25 ، يليها الارتباط ب NTCP مع الاستيعاب الداخلي اللاحق من خلال الالتداخل الخلوي26. نظرا لأن NTCP هو مستقبل حاسم لدخول فيروس التهاب الكبد B ، يمكن ترجمة استهداف دخول HBV سريريا…
The authors have nothing to disclose.
يتم دعم هذا المشروع البحثي من قبل جامعة ماهيدول وتايلاند للبحث العلمي والابتكار (TSRI) بشكل منفصل إلى A. Wongkajornsilp و K. Sa-ngiamsuntorn. تم دعم هذا العمل ماليا من قبل مكتب المجلس الوطني لسياسة البحث العلمي والابتكار في التعليم العالي من خلال وحدة إدارة البرنامج للقدرة التنافسية (رقم المنحة C10F630093). A. Wongkajornsilp هو المستفيد من منحة Chalermprakiat من كلية الطب مستشفى Siriraj ، جامعة ماهيدول. يود المؤلفون أن يشكروا الآنسة Sawinee Seemakhan (المركز الممتاز لاكتشاف الأدوية ، كلية العلوم ، جامعة ماهيدول) على مساعدتها في تقنية ITC.
Cell lines | |||
HepaRG Cells, Cryopreserved | Thermo Fisher Scientific | HPRGC10 | |
Hep-G2/2.2.15 Human Hepatoblastoma Cell Line | Merck | SCC249 | |
Reagents | |||
4% Paraformadehyde Phosphate Buffer Solution | FUJIFLIM Wako chemical | 163-20145 | |
BD Perm/Wash buffer | BD Biosciences | 554723 | Perm/Wash buffer |
Cyclosporin A | abcam | 59865-13-3 | |
EDTA | Invitrogen | 15575-038 | 8 mM |
G 418 disulfate salt | Merck | 108321-42-2 | |
Halt Protease Inhibitor Cocktail EDTA-free (100x) | Thermo Scientific | 78425 | |
HEPES | Merck | 7365-45-9 | |
illustraTM RNAspin Mini RNA isolation kits | GE Healthcare | 25-0500-71 | |
illustra RNAspin Mini RNA Isolation Kit | GE Healthcare | 25-0500-71 | |
ImProm-II Reverse Transcription System | Promega | A3800 | |
KAPA SYBR FAST qPCR Kit | Kapa Biosystems | KK4600 | |
Lenti-X Concentrator | Takara bio | PT4421-2 | concentrator |
Luminata crescendo Western HRP substrate | Merck | WBLUR0100 | |
Master Mix (2x) Universal | Kapa Biosystems | KK4600 | |
Nucleospin DNA extraction kit | macherey-nagel | 1806/003 | |
Phosphate buffered saline | Merck | P3813 | |
Polyethylene glycol 8000 | Merck | 25322-68-3 | |
ProLong Gold Antifade Mountant | Thermo scientific | P36930 | |
Recombinant NTCP | Cloud-Clone | RPE421Hu02 | |
RIPA Lysis Buffer (10x) | Merck | 20-188 | |
TCA | Sigma | 345909-26-4 | |
TCA Elisa kit | Mybiosource | MB2033685 | |
Triton X-100 | Merck | 9036-19-5 | |
Trypsin-EDTA | Gibco | 25200072 | Dilute to 0.125% |
Antibodies | |||
Anti-NTCP1 antibody | Abcam | ab131084 | 1:100 dilution |
Anti-GAPDH antibody | Thermo Fisher Scientific | AM4300 | 1:200,000 dilution |
HRP-conjugated goat anti-rabbit antibody | Abcam | ab205718 | 1:10,000 dilution |
HRP goat anti-mouse secondary antibody | Abcam | ab97023 | 1:10,000 dilution |
Goat anti-Rabbit IgG Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-11008 | 1:500 dilution |
Reagent composition | |||
1° Antibody dilution buffer | |||
1x TBST | |||
3% BSA | Sigma | A7906-100G | Working concentration: 3% |
Sodium azide | Sigma | 199931 | Working concentration: 0.05% |
Hepatocyte Growth Medium | |||
DME/F12 | Gibco | 12400-024 | |
10% FBS | Sigma Aldrich | F7524 | |
1% Pen/Strep | HyClon | SV30010 | |
1% GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | |
Hepatic maturation medium | |||
Williams’ E medium | Sigma Aldrich | W4125-1L | |
10% FBS | Sigma Aldrich | F7524 | |
1% Pen/Strep | HyClon | SV30010 | |
1% GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | |
5 µg/mL Insulin | Sigma Aldrich | 91077C-100MG | |
50 µM hydrocotisone | Sigma Aldrich | H0888-1g | |
2% DMSO | PanReac AppliChem | A3672-250ml | |
IF Blocking solution | |||
1x PBS | Gibco | 21300-058 | |
3% BSA | Sigma | A7906-100G | Working concentration: 3% |
0.2% Triton X-100 | Sigma | T8787 | Working concentration: 0.2% |
RIPA Lysis Buffer Solution | Merck | 20-188 | Final concentration: 1X |
Protease Inhibitor Cocktail | Thermo Scientific | 78425 | Final concentration: 1X |
Na3VO4 | Final concentration: 1 mM | ||
PMSF | Final concentration: 1 mM | ||
NaF | Final concentration: 10 mM | ||
Western blot reagent | |||
10x Tris-buffered saline (TBS) | Bio-Rad | 170-6435 | Final concentration: 1X |
Tween 20 | Merck | 9005-64-5 | |
1x TBST | 0.1% Tween 20 | ||
1x PBS | Gibco | 21300-058 | |
Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | A53225 | |
Polyacrylamide gel | Bio-Rad | 161-0183 | |
Ammonium Persulfate (APS) | Bio-Rad | 161-0700 | Final concentration: 0.05% |
TEMED | Bio-Rad | 161-0800 | Stacker gel: 0.1%, Resolver gel: 0.05% |
2x Laemmli Sample Buffer | Bio-Rad | 161-0737 | Final concentration: 1X |
Precision Plus Protein Dual Color Standards | Bio-Rad | 161-0374 | |
WB Blocking solution/ 2° Antibody dilution buffer | |||
1x TBST | |||
5% Skim milk (nonfat dry milk) | Bio-Rad | 170-6404 | Working concentration: 5% |
1x Running buffer 1 L | |||
10x Tris-buffered saline (TBS) | Bio-Rad | 170-6435 | Final concentration: 1X |
Glycine | Sigma | G8898 | 14.4 g |
SDS | Merck | 7910 | Working concentration: 0.1% |
Blot transfer buffer 500 mL | |||
10x Tris-buffered saline (TBS) | Bio-Rad | 170-6435 | Final concentration: 1X |
Glycine | Sigma | G8898 | 7.2 g |
Methanol | Merck | 106009 | 100 mL |
Mild stripping solution 1 L | Adjust pH to 2.2 | ||
Glycine | Sigma | G8898 | 15 g |
SDS | Merck | 7910 | 1 g |
Tween 20 | Merck | 9005-64-5 | 10 mL |
Equipments | |||
15 mL centrifuge tube | Corning | 430052 | |
50 mL centrifuge tube | Corning | 430291 | |
Airstream Class II | Esco | 2010621 | Biological safety cabinet |
CelCulture CO2 Incubator | Esco | 2170002 | Humidified tissue culture incubator |
CFX96 Touch Real-Time PCR Detector | Bio-Rad | 1855196 | |
FACSVerse Flow Cytometer | BD Biosciences | 651154 | |
Graduated pipettes (10 mL) | Jet Biofil | GSP010010 | |
Graduated pipettes (5 mL) | Jet Biofil | GSP010005 | |
MicroCal PEAQ-ITC | Malvern | Isothermal titration calorimeters | |
Mini PROTEAN Tetra Cell | Bio-Rad | 1658004 | Electrophoresis chamber |
Mini Trans-blot absorbent filter paper | Bio-Rad | 1703932 | |
Omega Lum G Imaging System | Aplegen | 8418-10-0005 | |
Pipette controller | Eppendorf | 4430000.018 | Easypet 3 |
PowerPac HC | Bio-Rad | 1645052 | Power supply |
PVDF membrane | Merck | IPVH00010 | |
T-75 A91:D106flask | Corning | 431464U | |
Trans-Blot SD Semi-Dry Transfer Cell | Bio-Rad | 1703940 | Semi-dry transfer cell |
Ultrasonic processor (Vibra-Cell VCX 130) | Sonics & Materials | ||
Versati Tabletop Refrigerated Centrifuge | Esco | T1000R | Centrifuge with swinging bucket rotar |