全细胞生物传感器 2009

Use of a GFP-PML-expressing cell line as a biosensor for human cytomegalovirus infection.

Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) Ueno T, Ogawa-Goto K
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组成图示

Use of a GFP-PML-expressing cell line... 传感器构成示意图

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传感器类型

全细胞生物传感器

检测对象

人巨细胞病毒(human cytomegalovirus, HCMV);样品基质:体外培养细胞(SE/15细胞培养物)、HEL培养的临床分离株HCMV(细胞相关病毒或细胞裂解液)

检测原理

SE/15细胞稳定表达GFP-PML,未感染时GFP-PML以核内点状核体存在。HCMV进入细胞后,其基因组邻近PML体并启动即刻早期基因IE1表达;IE1促使PML去SUMO化,使GFP-PML核体由点状变为核内弥散。该形态变化作为识别事件,将病毒存在转换为GFP荧光分布变化。定量时可采用两条读出路径:成像法用荧光显微镜采集GFP图像,经ImageJ阈值和粒子分析区分小GFP-PML点与弥散核,感染率等于弥散核数除以总核数;NPB法利用感染核中弥散PML可溶于NP-40,用NPB缓冲液提取后在荧光酶标仪测量GFP荧光,净荧光与总裂解荧光之比反映感染细胞比例。信号随感染细胞数或病毒滴度增加而增强。

检测灵敏度

原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。

效应效果

该方法无需固定和免疫染色,可在感染后3–4 h观察到GFP-PML弥散,10–16 h信号增加,适合实时监测。NPB荧光法只需提取和板读两步,快速、简单,适合高滴度实验室株(Towne、AD169)和抑制试剂筛选;GFP-PML成像法灵敏度高,可在微型培养中直接计数感染核,适用于低滴度、细胞相关临床分离株。肝素进入抑制试验给出IC50为9.43 μg/mL。药敏试验中,更昔洛韦(GCV)终浓度0.1–100 μM、膦甲酸钠(FOS)1–1,000 μM,通过剂量-反应曲线计算IC50。数据通常取3–5个视野均值。作者主张其可用于HCMV滴度测定、抗病毒药物筛选和临床分离株药敏评价。

传感器的构成

  • 基底/培养载体:组织培养板或玻璃底荧光黑色96孔板(Greiner #655896),涂覆人纤连蛋白(fibronectin, 10 μg/mL),用于SE/15细胞贴附、培养与荧光成像。
  • 传感细胞层:SE/15细胞(CHO来源,稳定表达GFP-PML并过表达人p180),作为识别HCMV感染并产生荧光报告的活细胞传感器。
  • 识别元件:细胞核内GFP-PML核体(PML bodies/ND10),HCMV IE1表达后发生去SUMO化和弥散,作为感染识别事件。
  • 信号标记物:绿色荧光蛋白(GFP)融合于PML,感染后核内GFP由点状变为弥散,提供可直接读出的荧光信号。
  • 裂解/提取介质:NPB缓冲液(50 mM Tris-HCl pH 7.4、0.15% NP-40、150 mM NaCl、15 mM MgCl2、5 mM EDTA),溶解感染核中弥散PML并释放GFP荧光。
  • 读出系统:荧光显微镜(Olympus IX71)配冷却CCD相机(Olympus DP50)或荧光酶标仪(CytoFluor 4000,激发485 nm/发射510 nm),配合ImageJ进行定量。
  • 辅助细胞:HEL人二倍体成纤维细胞,用于培养HCMV临床分离株并与SE/15共培养,支持病毒复制和转移。
  • 药敏试剂:更昔洛韦(GCV)、膦甲酸钠(FOS)和肝素(heparin),用于抗病毒药物敏感性试验和病毒进入抑制试验。

中文摘要

人巨细胞病毒(HCMV)感染会显著改变早幼粒细胞白血病(PML)核体的形态。本文报道了一种用于体外实时监测HCMV感染细胞的新方法:建立稳定表达绿色荧光蛋白(GFP)-PML融合蛋白的细胞系SE/15。未感染时,SE/15细胞核内存在点状GFP-PML核体;HCMV感染后,病毒即刻早期基因IE1表达导致PML去SUMO化,GFP-PML核体发生特异性弥散,使感染细胞无需固定和免疫染色即可通过荧光显微镜直接观察。作者进一步建立了两种定量方案:NPB荧光检测法和GFP-PML成像分析法。NPB法利用感染核中弥散PML可溶于NP-40缓冲液的特点,通过提取后测量GFP荧光强度快速、敏感地定量感染细胞,适合筛选抑制试剂;成像法通过荧光显微图像和ImageJ粒子分析直接计数弥散核,灵敏度高,适用于低滴度临床分离株的病毒滴度测定和药物敏感性试验。

英文摘要

Human cytomegalovirus (HCMV) infection has a marked effect on promyelocytic leukemia (PML) bodies. Here, we describe a novel real-time monitoring system for HCMV-infected cells in vitro using a newly established cell line that stably expresses GFP-PML protein. Upon infection, HCMV causes specific dispersion of GFP-PML bodies, thereby allowing the infected cells to be monitored by fluorescence microscopy without immunostaining. Quantitative protocols using either an NPB fluorescence assay or a GFP-PML imaging assay are also described. The NPB fluorescence assay is rapid, sensitive, and sufficiently simple for screening of inhibitory reagents, while the GFP-PML imaging assay is highly sensitive and applicable to drug susceptibility testing of low-titer clinical isolates.

关键词

人巨细胞病毒GFP-PML全细胞生物传感器荧光检测药敏试验PML体