Zadanie 1.
Temat: Wykrywanie wirusa pelargonii PFBV metodą immunoenzymatyczną
Wykaz materiałów
Zestaw PFVB-ELISA firmy STEFFENS Biotechnische Analysen GmbH
5 liści pelargonii z różnych upraw + zakażony liść kontrolny (ewentualnie gotowy ekstrakt)
l nożyce lub skalpel
2 moździerze z tłuczkami
6 probówek Eppendorfa, statyw do probówek
Aparatura: waga, fotometr (650 nm)
Części zestawu, które muszą być uprzednio przygotowane
Wszystkie odczynniki przed badaniem muszą być doprowadzone do temperatury pokojowej.
Wskazówki i rady
Podział zestawu: zestaw ELISA przewidziany jest do przeprowadzenia 14 analiz, ze względów oszczędnościowych i ze względu na czas przygotowania materiału, w zadaniu proponuje się podzielenie go na połowę. Pociąga to jednak za sobą konieczność wykonywania dodatkowej kontroli pozytywnej lub negatywnej. Nieużywane studzienki na czas wykonywania doświadczenia zaklejamy taśmą, a po wykonaniu zadania umieszczamy w opakowaniu i przechowujemy ochładzając do 4°C.
Usuwanie odpadów: końcówki do pipet oraz taśmy ze studzienkami po dwukrotnym dokonaniu oceny wyników testu wyrzucać do pojemnika znajdującego się na stole. Wszystkie zlewki wylewamy do zlewu.
Typowy wynik
W studzience, przy której znajduje się zielona naklejka, lub wyznaczonej przez nas na kontrolę negatywną w żadnym razie nie może wystąpić reakcja barwna. W naczyńku pozytywnej próbki kontrolnej (czerwona naklejka) musi powstać rozpoznawalne intensywne niebieskie zabarwienie. Intensywność zabarwienia w pozostałych próbkach (C1-G1) będzie pośrednia w zależności od stopnia zainfekowania materiału roślinnego.
Bezpieczeństwo
Skład buforu próbek: bufor Tris/HCI, poliwinylopyrolidon, Tween 20, azydek sodowy, barwnik spożywczy E 102. Azydek sodowy: wskaźnik ryzyka 28, 32, wskaźnik bezpieczeństwa 28, l.
Skład koniugatu: bufor fosforanowy, peroksydaza z chrzanu, albumina z surowicy bydlęcej, Tween 20, Bronidox L (5-bromo-5-nitro-l,3-dioxan), barwnik spożywczy E 131, brak wskaźników ryzyka i bezpieczeństwa.
Skład substratu: TMB (czterometylobenzydyna), bufor, H2O2. Wskaźniki ryzyka: 23, 25, 26/37/38, wskaźniki bezpieczeństwa: 7, 16, 24, 45
Uwaga! Odczynniki zawierają azydek sodowy i Bronidox L jako stabilizatory. Trujące przy połknięciu!
Wprowadzenie
Celem ćwiczeń jest diagnozowanie choroby pelargonii (Pelargoniom) powstałej w wyniku infekcji wirusem PFBV (ang. Pelargonium flower break virus). Oznaczenie przeprowadzane jest przy pomocy testu immunoenzymatycznego PFVB-ELISA firmy STEFFENS Biotechnice Analysen GmbH. Gotowe, unieruchomione w studzienkach płytki titracyjnej przeciwciała, które reagują swoiście z białkami otoczki wirusa PFBV umożliwiają łatwe i szybkie przeprowadzenie testu.
Przeciwciała (immunoglobuliny) są to swoiste białka globularne, produkowane przez kręgowce, pełniące istotną rolę w ochronie organizmu przed chorobami zakaźnymi. Mają one zdolność „rozpoznawania" określonych struktur powierzchniowych antygenów i łączenia się z nimi w nierozpuszczalne kompleksy. Antygenami mogą być praktycznie wszystkie związki organiczne obce dla danego organizmu, w szczególności polisacharydy, polipeptydy i kwasy nukleinowe.
Oddziaływanie przeciwciał z antygenami wykorzystuje się w immunologicznym postępowaniu diagnostycznym. Metody immunologiczne pozwalają wykryć śladowe ilości antygenów w próbce (w zakresie do l0-8 g/ml próbki). Uprzednio przeciwciała pozyskiwano od zwierząt, którym wstrzyknięto określone antygeny. Jednak wydajność była bardzo mała. Obecnie przeciwciała uzyskuje się przede wszystkim biotechnologiczną metodą tworzenia komórek hybrydowych (pozyskiwane tą metodą przeciwciała nazywa się monoklinalnymi). Komórki hybrydowe wytwarzane są przez fuzję limfocytów produkujących przeciwciała i komórek nowotworowych. Powstałe hybrydy mogą stale być namnażane w pożywkach i produkować nieograniczone ilości przeciwciał.
Aby uwidocznić kompleks antygen-przeciwciało dla testu diagnostycznego, przeciwciała muszą być znakowane. Obecnie odbywa się to przeważnie przez chemiczne sprzężenie (skoniugowanie) przeciwciała z enzymem (najczęściej peroksydaza, fosfataza). Enzym z kolei katalizuje przekształcanie substratu w barwny produkt reakcji. Reakcja barwna wskazuje na to, że poszukiwany antygen lub przeciwciało znajduje się w próbie. Nazwa testu ELISA oddaje opisaną zasadę: Enzyme linked immuno-sorbent assay (czyli test immunoenzymosorbcyjny lub po prostu immunoenzymatyczny).
Przy pomocy tej metody daje się badać wiele antygenów, m.in. takie, które mają pochodzenie wirusowe. Choroby wirusowe są przyczyną ogromnych strat w rolnictwie i ogrodnictwie. Rozprzestrzenianiu się wirusów u roślin szczególnie sprzyja stosowane przy określonych uprawnych rozmnażanie wegetatywne. Jedna z chorób wirusowych pelargonii prowadzi do niepożądanej zmiany koloru kwiatów. Sprawcą choroby jest Pelargonium Flower Break Virus (PFBV). Szacuje się, że zazwyczaj ok. 25% domowych upraw pelargonii jest zainfekowanych tym wirusem. W teście PFVB-ELISA firmy STEFFENS zastosowano technikę „sandwich". Do przeciwciał zaadsorbowanych na ściankach studzienek polistyrenowej płytki titracyjnej wiązany jest najpierw antygen istniejący w zainfekowanej próbce, a następnie do tak związanego antygenu wiąże się drugie przeciwciało, które jest wyznakowane enzymem. Nazwa „sandwich” pochodzi od struktury powstałego kompleksu: przeciwciało-antygen-przeciwciało. Ilość związanego wtórnego przeciwciała skoniugowanego z enzymem zależy od ilości antygenu. W rezultacie aktywność enzymu w studzience (próbie) jest wprost proporcjonalna do ilości antygenu. Stosowany na ćwiczeniach zestaw pozwala wykryć infekcję wirusem PFBV w 6 próbkach w sposób czuły i pewny. Czułość testu wyznaczono ekstrahując buforem zakażony materiał roślinny (Chenopodium quinoa) i odpowiednio rozcieńczając ekstrakt. Wirus może być wykryty jeszcze po 1000 krotnym rozcieńczeniu standardowo przygotowanego ekstraktu.
Przeprowadzenie testu można podzielić na cztery etapy:
1. Przygotowanie próbki – homogenizacja i wirowanie
2. Antygeny PFBV z próbki wiązane są do przeciwciał opłaszczonych na ściankach studzienki; powstaje kompleks antygen-przeciwciało.
3. Drugie przeciwciało, skoniugowane z peroksydazą z chrzanu, wiąże się z kompleksem antygen-przeciwciało.
4. Kompleks antygen-przeciwciało znaczone enzymem przemienia substrat tetrametylobenzydynę w niebiesko zabarwiony produkt. Próbki zakażone wirusem PFBV wykazują zabarwienie niebieskie, próbki nie zakażone pozostają bezbarwne.
Wykonanie doświadczenia
l. Przygotowanie próbek do analizy (ok. 30 - 40 min)
- Homogenizacja materiału: Liść wielkości ok. 10 cm2 (ok. 0,5 g) z badanej rośliny lub liść z zakażonej rośliny kontrolnej (dostarczony przez prowadzącego) umieścić w moździerzu i dodać 4 ml buforu do homogenizacji (żółty roztwór). Rozdrobnić tkankę liścia ruchami okrężnymi tłuczka, aż powstanie jednorodna zielona zawiesina (o konsystencji „aksamitnego jogurtu”).
- Wirowanie: Zanotować w Arkuszu pracy i na probówce wirówkowej (Eppendorfa) dane identyfikujące badaną próbkę (użyć oznaczeń od C1 do G1) i przenieść do niej około 2 ml uzyskanego homogenatu. Moździerz dokładnie opłukać wodą z kranu a następnie wodą destylowaną i osuszyć ręcznikiem papierowym. Przystąpić do homogenizacji kolejnych próbek (5 badanych roślin i na koniec zakażony liść kontrolny, który oznaczony będzie jako H1). Zawartość probówek wirować przez 5 min przy maksymalnej sile odśrodkowej
2. Wiązanie antygenu z przeciwciałami (ok. 20 min)
- Na płytce ze studzienkami zaznaczyć pisakiem numery kolejnych próbek poczynając od trzeciej studzienki od krawędzi oznaczonej czerwoną lub zieloną naklejką (użyć oznaczeń C1-H1). Pierwsze dwie spośród ośmiu studzienek przeznaczone są na próby kontrolne, negatywną i pozytywną (oznaczamy je jako A1 i B1). Jeśli na płytce znajduje się studzienka oznaczona kolorem czerwonym (kontrola pozytywna - w tej studzience znajduje się już antygen) to w studzience B1 wykonujemy kontrolę negatywną, czyli dodajemy do niej 150 μl buforu do homogenizacji lub pozostawimy niewypełnioną. Jeśli w zestawie znajduje się studzienka oznaczona kolorem zielonym (kontrola negatywna) to w studzience B1 wykonujemy kontrolę pozytywną tzn. dodajemy 150 μl ekstraktu uzyskanego z kontrolnego liścia zainfekowanego wirusem (próbka H1). Do kolejnych studzienek, oznaczonych numerami od C1-G1 dodajemy po 150 μl przygotowanych ekstraktów z badanych roślin (z probówek C1-G1) a do studzienki H1 dodajemy 15 μl ekstraktu z kontrolnego liścia zainfekowanego wirusem (próbka H1) i ...
Rainhardt