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취리히 대학교에서는 ImageXpress Widebfield 시스템을 사용하여 숙주 병원성 물질의 상호작용을 조사합니다.

"우리는 자동화 및 스크리닝 호환 방식으로 여러 다른 표지자를 선택하여 형광 바이러스 플라크 형성을 이미징하고 빠르게 정량화할 필요가 있었습니다"

스위스, 취리히 대학, 분자 생물과학 연구소, Prof. Dr. Urs Greber 연구그룹

Vardan Andriasyan

Fanny Georgi

Robert Witte

Luca Murer

Dr. Artur Yakimovich(런던 칼리지 대학, MRC 분자 세포 생물학 실험실 재직)

ImageXpress Micro Confocal High-Content Imaging 시스템

ImageXpress Micro XLS Widefield High-Content Analysis 시스템

도전

취리히 대학의 연구자들은 바이러스와 같은 병원성 물질의 복제로 감염된 인간 세포에 발생하는 후기 사건에 관심이 있습니다. 일반적으로 이러한 사건들은 새롭게 합성된 신생 병원성 물질의 배출이 감염되지 않은 숙주 세포로 확산되는 것과 연관됩니다. 이들의 종합적인 목표는 바이러스가 어떻게 막과 지질 기능 및 동태학, 세포질 수송 과정, 유전자 발현, 신생 유전자 형성, 세포 간 궁극적인 전파를 유발하는 대사과정을 제어하는지 설명하는 것입니다. 이 연구에서는 인간 호흡기 질환을 유발하는 두 인자인 아데노바이러스와 리노바이러스에 초점을 둡니다.

바이러스학에서 개발된 최초의 정량적 assay 중 하나는 플라크 assay였습니다. 본래 Renato Dulbecco에 의해 개발되었으며, 세포의 단층을 지나는 감염원의 전파 속도를 측정합니다. 그러나, 이 assay의 한 가지 한계는 낮은 처리량입니다. 따라서, 연구팀은 병리생물학적 클론성 세포 특성을 발견하기 위해 더 넓은 범위에 적용 가능하며, 형광, 현미경 기반, 고처리량 방법을 개발하여 이 assay를 향상시키고자 했습니다.

취리히 대학은 ImageXpress 광시야 시스템을 사용합니다.

솔루션

감염된 세포를 이미징하고 분석하기 위해, 연구그룹은 ImageXpress ® Confocal 시스템과 ImageXpress 광시야 시스템을 사용합니다. 연구그룹이 내부적으로 개발한 이미지 분석 소프트웨어와 이 분석기기를 함께 사용하여, 고전적인 플라크 assay를 Plaque2.0이라고 명명한 완전히 새로운 레벨로 전환시켰습니다.

연구그룹은 최첨단 습식 실험실, 이미징, 이미지 및 데이터 분석 도구와 서로 다른 병원성 물질이 숙주를 이용하여 생존 및 생식을 보장하는 전략을 시각화, 측정, 예측하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션을 결합합니다.

“우리가 사용하고 있는 ImageXpress 시스템에 대해 특히 마음에 드는 부분은 유연성과 안정성의 조화입니다. 이것이 우리 연구그룹의 핵심 역량입니다.”, Vardan Andriasyan은 말합니다.

결과

연구그룹은 high-content imaging을 사용하여 고전적인 플라크 assay를 향상시켰으며, 이를 통해 자동화 및 스크리닝 호환 가능 방식으로 여러 다른 표지자 선택에 수반되는 바이러스 플라크 형성을 이미징하고 빠르게 정량화할 수 있게 되었습니다.

ImageXpress Confocal 및 광시야 시스템을 이용하여 바이러스 유도 세포 사건을 분석하고, 감염 동안 발생하는 표현형 변화를 조사할 수 있습니다. 다중 파라미터 측정에는 단일 플라크 또는 집단 수준의 감염 밀도, 강도, 영역, 모양 또는 위치 정보가 포함됩니다. 연구팀은 생세포와 세포 및 바이러스의 종말점 이미징을 모두 활용하고, 이를 생화학적 분석 및 수치적 모델과 결합합니다.

연구그룹은 이 연구가 세포 기능과 감염 과정의 기저 분자 작용 기전에 대한 새로운 인사이트를 도출할 것이며, 임상 연구 및 바이오테크놀로지에서 바이러스 응용 분야의 기초를 제공할 것임을 확신합니다. 새로운 항바이러스제의 설계가 가능할 수 있습니다.

아래의 합성 형광 현미경 이미지(확대하지 않음)는 배양된 세포의 아데노바이러스(청색 세포), 우두바이러스(오렌지색, 녹색), 헤르페스바이러스(자홍색) 감염으로 인한 플라크 형성을 보여줍니다. ImageXpress Micro 광시야 시스템을 이용하여 이미지를 획득하였습니다.

"IXM-XL과 IXM-C는 우리가 새로운 바이러스 억제제를 데이터 주도 방식으로 개발할 수 있도록 도왔습니다."

데이터 주도 방식의 바이러스 억제제

참고문헌

참조 이미지

Plaque2.0 assay에 대한 더 자세한 정보는 다음의 논문에서 찾을 수 있습니다.

Yakimovich, A., Andriasyan, V., Witte, R., Wang, I. H., Prasad, V., Suomalainen, M., & Greber, U. F.(2015). Plaque2. 0 - 바이러스 세포 전파 및 클론성 세포 확장을 점수화하는 고처리량 분석 프레임워크(Plaque2. - A High-Throughput Analysis Framework to Score Virus-Cell Transmission and Clonal Cell Expansion). PloS one, 10 (9): e0138760.

그룹의 연구에 대해 더 자세히 알아보십시오.