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Celigo技术在基因治疗和病毒研究中的应用(二)

2021.3.01
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

蚀斑实验流程示例见下图:





经典的病毒感染滴度就是通过蚀斑实验来测定的。通常,将细胞接种在多孔培养板中形成汇合的单细胞层。在第二天,将细胞用稀释的病毒样品接种一段特定的时间(时间取决于滴定的辅助病毒)。除去接种物并用新鲜培养基换液,再将细胞孵育若干天,直到形成大到足以通过肉眼观察和计数的蚀斑。传统的蚀斑测定需要花费数天的时间,劳动强度大,并且由于不同分析人员对蚀斑进行手工计数,因此结果会比较主观。

在这里,我们将Nexcelom公司的Celigo成像分析系统应用到传统蚀斑实验的工作流程中,从而自动成像、识别并计数蚀斑个数。自动化蚀斑计数不仅与手动蚀斑计数结果相一致,而且还通过消除人为偏见提高了测定的可靠性。同时,我们还整合了斑块的荧光检测,由于荧光可以更早地检测出通常肉眼看不到的微小斑块,因此不但提高了检测灵敏度还缩短了检测时长。应用该方法可以明显地增加实验和分析的通量,以加速关键的工艺开发流程。

Results-手动计数对比自动计数

蚀斑实验开发于上个世纪50年代,一直被认为是定量测定病毒滴度的金标准。可令人惊讶的是,通过分析人员可视化识别和手工计数蚀斑的方法至今仍然被广泛使用。 这种计数方法显然会受制于分析员之间的差异。

我们对Nexcelom的Celigo成像分析系统能否成像并准确地计数辅助病毒蚀斑的能力进行了评估,将传统的肉眼计数法与自动成像计数法进行了比较,总结如图1。Celigo通过已建好的参数设置自动检测并计数每个孔中的蚀斑,并高亮显示每一个斑块,以及每孔的总斑块数。 图2A展示了在Celigo上成像的24孔板,每个孔的蚀斑总数显示在每孔的底部。 此外,还能显示每个单孔的图像,蚀斑的位置被软件填充为绿色,以便于观察。



图2B中的结果表明,Celigo成像分析系统的计数结果与多个分析人员的传统计数结果相似。手动计数和自动计数之间的平均标准差(SD)为3,平均相对标准差(RSD)为4%。 两种蚀斑计数方法之间也存在很强的线性相关性,R2 = 0.9791。 不同日期测定的对照样品的数据平均差异为5.3%,表明了相同样品在不同实验日期和不同检测批次间的结果相一致。 这些结果表明,由Celigo成像分析系统进行的自动蚀斑计数与传统的计数方法具备可比性,同时也突显出消除分析员之间的偏见和主观性判断等弊端的潜力。通过对传统蚀斑实验的简化处理,大大地提高了实验的通量和可靠性。

Results-利用荧光检测的自动蚀斑计数

HSV病毒蚀斑实验一般需要耗时5天来测定。该实验的工作流程如图1所示。该实验的瓶颈就是蚀斑的手工计数步骤。这种计数方法要求蚀斑要形成足够大,以致到肉眼可见的程度。在该方法中,通过偶联辣根过氧化物酶(HRP)的病毒抗体,以及四氯化二氨基联苯胺(DAB)底物显色,使得蚀斑可视化,(以此作为参照)我们测试了使用荧光标记抗体的荧光成像是否可以作为该实验的另一种改进方法。如图3A所示,用荧光标记的抗体染色同样可以在感染3天后看到(与基于HRP抗体染色的方法)相似的蚀斑,并且同样可以通过Celigo分析仪成像并自动计数蚀斑。更重要的是,两种方法在感染后第3天都检测到相似的蚀斑数量(如图3B)。


使用荧光检测的益处是它能够消除蚀斑必须生长足够大到能用肉眼看清这一瓶颈。用传统的HRP标记方法染色的蚀斑也只能在感染后3天才能被肉眼识别。由于Celigo成像分析仪可以识别并计数难以用肉眼看到的蚀斑,因而可以将传统实验缩短到感染后2天就可以读数。尽管蚀斑的大小和形态在不同的天数时有所不同,但所有样本在感染后的不同时期内的蚀斑数量非常一致,如图3B所示。这些结果证明,荧光检测会形成与传统方法数量相近的蚀斑,且保持一致的准确度。将蚀斑的荧光检测与自动计数相结合,可以显著提高蚀斑实验的速度,时间上从5天缩短到3天完成,如图1所示。

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