Cytopatisk effekt (CPE): hvordan virus komme unna med mord
Virus, per definisjon, er usynlig for våre øyne. De er nanostrukturer som bare kan bli synlige ved hjelp av elektronmikroskopi, en teknikk som er tidkrevende og ikke tilgjengelig for alle. Som en konsekvens må en virolog finne alternativer for å kunne jobbe og studere objektet av interesse. En praktisk måte å» se » og indirekte måle en virusinfeksjon på er å se på skaden et virus forårsaker til en celle. Denne lidelsen eller skaden er kjent som cytofatisk effekt (cpe), og målingen er mye brukt i virologiske laboratorier over hele verden.CPE ER en veldig grunnleggende tilnærming til å forstå hvordan et virus infiserer en celle, men det betyr ikke at DET bare brukes i grunnleggende vitenskapelig forskning. Måling Av CPEs kan også være en svært nyttig avlesning for farmasøytiske selskaper og diagnostiske laboratorier.
hva er virusindusert cytofatisk effekt?
Virus Er parasitter som trenger en vertscelle for å replikere. Når de er inne i cellen, kaprer de det cellulære maskineriet for å produsere egne proteiner, nukleinsyre og membran (når det trengs). Siden viruset opptar cellulære faktorer som ellers brukes av cellen, kan replikasjonen endre vertscellens grunnleggende funksjoner eller til og med ødelegge den. Settet av celleforandringer eller endringer som følge av en virusinfeksjon er kjent som CPEs. Dette er vanligvis negative endringer som kan forårsake strukturelle, metabolske eller funksjonelle modifikasjoner i cellen som blir infisert. Over tid Kan CPEs gi opphav til de patologiske effektene av viruset (sykdommen).
Klassiske eksempler på cytopatisk effekt
en velkjent virus-indusert-CPE er celledød(sjekk ut en video av en døende celle i). Mange virus dreper celler enten ved lysis eller ved å indusere apoptose. FOR EKSEMPEL ER HIV kjent for å drepe CD4 + t-lymfocytter, som er hovedårsaken til at infiserte individer blir immunkompromitterte. i laboratoriet er en enkel måte å drepe en myggcellelinje (Som C6/36) eller Vero-celler ved å infisere den med noe kjent arbovirus, Som Chikungunya, Dengue eller Zika. Etter noen dager med infeksjon cellene bare falle fra hverandre rett foran øynene dine(Fig. 1).
Figur 1 / Vero-celler ble infisert Med Zika-virus. Etter 72 h infeksjon er en klar CPE tydelig ved tilstedeværelse av celle debri som følge av celledød.
Et ANNET CPE-eksempel er syncytia-dannelse. Celler infisert av innhyllede virus uttrykker virale proteiner på deres plasmamembran, som brukes av virus for å formidle fusjon med vertscellen. Når disse virusproteinene binder seg til reseptorer på overflaten av naboceller, finner celle-cellefusjon sted, noe som resulterer i syncyti-dannelse (multinucleated giant cell). Respiratorisk syncytialvirus (RSV) er den viktigste årsaken til viral lungebetennelse hos små barn. Navnet er avledet fra det faktum at det kan danne syncytia i cellekultur, men bemerkelsesverdig også i lungene til infiserte pasienter.
CPE-relaterte endringer i cellemorfologi inkluderer også avrunding, løsgjøring og/eller klumping av adherente celler. I dette tilfellet forblir infiserte celler metabolisk aktive for å replikere viruset, men deres cytoskeleton endres. De morfologiske endringene kan forklares ved en nedregulering av ekspresjonen av overflateadhesjonsproteiner som følge av infeksjon. Ebola-virus, for eksempel, er kjent for å forårsake dramatiske morfologiske endringer i adherente celler ved å redusere uttrykket for integrin β 1.
Trenger du virkelig så mye drama (død, gigantisme, deformasjon) for at den skal betraktes SOM EN CPE? Ingen. Celler kan bare» oppføre seg » annerledes når de er smittet, men ser det samme ut. Mer subtile, men likevel klare CPE-type endringer kan inkludere endring av vekstrate / kinetikk, endringer i en gitt metabolsk aktivitet eller endringer i cellefunksjon. Blant de forskjellige virusene som kan indusere Disse Typer CPEs står Zika virus. I 2015 var dette myggoverførte viruset over hele nyheten fordi det forårsaker mikrocefali, en alvorlig nevrologisk skade preget av redusert hjernestørrelse hos foster. Senere ble det beskrevet at mikrocefali er resultatet av Flere Zika-induserte cytopatiske effekter på nevrale celler, inkludert cellehypertrofi, vekstrestriksjon, cellesyklusdysregulering og celledød. En kolonidannelsesanalyse ble brukt for eksempel for å identifisere hvilke Av De Forskjellige Zika-proteinene som forstyrrer celleproliferasjon. For forskere som systematisk sammenligner vekstkinetikken til cellelinjer, anbefaler Vi CytoSMART Omni. Kinetic live-celle avbildning av hele brønner, ved hjelp av automatisert skanning og bilde søm programvare. Bilde fulle brønnplater i timer til uker om gangen.
Cytopatiske effekter er resultatet av virus-vertsinteraksjoner
det er viktig å nevne AT CPE ikke bare er definert av viruset, men også av vertscellen. Det er avhengig av hvor permissive cellene er til infeksjon. Å være en permissiv celle, en som kan støtte veksten av et virus. Med andre ord, ikke alle virus kan infisere alle celletyper. For å holde det enkelt, kan vi si at:
- Ikke ettergivende celle – Virus kan ikke infisere
- Ettergivende celle-Virus kan replikere, men forårsaker ikke åpenbare cpe
- Svært ettergivende celle – Virus replikerer og induserer en åpenbar CPE
Så hvis du legger virus til cellene dine og ingenting skjer, ikke bekymre deg. Du trenger bare å finne riktig virus – celle kombinasjon.
Readouts – hvordan måle CPE?
Virusinduserte cellulære endringer som celledød eller endret morfologi er synlige ved lysmikroskopi. Du kan bare sette tallerkenen din under et standard invertert mikroskop og se om cellene dine døde eller på en eller annen måte endret seg. Et positivt aspekt ved denne tilnærmingen er at det er «lett» fordi det ikke krever noen behandling av prøven, noe som unngår fiksering eller fargeartefakter.
på nedsiden er det kvalitativt og ikke kvantitativt, og det er sterkt avhengig av observatørens trening. I dag kan denne tilnærmingen automatiseres ved å gjøre sanntidsovervåking av virusinducert cytopatogenese. For eksempel kan virusendringer av cellespredning og proliferasjon vurderes gjennom en sårhelingsanalyse, hvor redusert kollektiv og enkeltcellemigrasjonshastighet kan detekteres sammen med alvorlige endringer i cellemorfologi. En annen kvantitativ tilnærming er overvåking av celleproliferasjon ved automatisert bildeanalyse. Med denne teknologien er det mulig å generere vekstkurver av infiserte vs. ikke-infiserte cellekulturer for å kvantifisere den cytopatiske effekten som en virusinfeksjon kan ha.
hvis dødsceller er det som gjør dagen din, er et alternativ den berømte Plakkanalysen. Denne klassiske virologiteknikken brukes til å kvantifisere smittsomme viruspartikler, og den er basert på prinsippet om at virus kan indusere cellelyse. Etter å ha smittet et monolag av svært permissive celler, blir cellene counterstained med krystallfiolett (levende celler er farget, dødsceller forblir unstained), noe som resulterer i vakre plaketter (områder av dødsceller) som lett kan kvantifiseres med det blotte øye.
Men du trenger ikke å se cellene dine for å vite at de er død. Celleviabilitet etter infeksjon kan måles ved å kvantifisere intracellulær ATP-konsentrasjon med firefly luciferase eller med den tradisjonelle mtt-analysen. Arbeide Med virus kan være en problemfri, BSL-3/4 labs har strenge sikkerhetstiltak og komme inn og ut av laboratoriet tar mye tid. For forskere som ser etter en løsning for å overvåke cellene sine, uten å måtte gå inn i laboratoriet, anbefaler Vi at Du ser På CytoSMART Lux2 Duo-Settet.
Applikasjoner
er viruset ditt induserende EN CPE? Kan du tydelig se eller måle det? Flott! Du kan bruke DENNE CPE som avlesning av en vellykket virusinfeksjon eller replikering. En GITT CPE kan tjene som en indikator for å finne ut hvordan man kan forebygge en infeksjon, å karakterisere verts-eller patogenfaktorer som kreves for at en infeksjon skal finne sted, for å identifisere virustropisme, blant andre. I praksis betyr dette at det kan brukes som avlesning for:
- Screening og evaluering av antiviral forbindelse
Kan en legemiddelkandidat forhindre CPE-dannelse? - Screening for nøytraliserende antistoffer
kan et gitt antistoff hemme virusindusert CPE? - Overvåking av antiviral legemiddelresistens (fenotyping)
kan et gitt virusisolat indusere CPE i nærvær av antivirale legemidler? - Karakterisering av virus tropisme
hvilke celletyper er fortrinnsvis infisert av et virus? Hvorfor? (Sjekk en nylig publikasjon med den beryktede SARS-CoV-2 in .) - Diagnose av virussykdommer
er et virus aktivt infisere en person? Er det kliniske prøven hentet fra den personen som induserer CPE? La oss huske på at de fleste diagnostiske metoder (ELISA, RT-qPCR) ikke oppdager smittsomme viruspartikler.
for å konkludere…
Selv Om det er flere måter å måle virusinfeksjon på, er det fortsatt å sjekke For CPEs i permissive celler som et mye brukt alternativ. For at det skal være veldig nyttig, må du finne den rette kombinasjonen: et virus, en permissiv celle og en nøyaktig avlesning. Når du finner denne kombinasjonen, kan programmene være ganske variert og nyttig enten i en akademisk setting, i industrien, eller i klinisk diagnostikk.
Lær om Alle CytoSMART imaging løsninger her