引言
无论是病毒扩增、保存复苏还是下游实验,都需要知道一份病毒储备液里含有多少具有感染性的病毒,这正是滴度测定要回答的问题。依据扩增宿主和病毒特性的不同,常用的滴度测定方法有三种:噬斑测定(结果以 PFU 表示)、组织培养感染剂量(TCID50)与鸡胚感染剂量(EID50)。本文依据 ATCC《Virology Culture Guide》整理三种方法的原理、操作要点与关键参数,并给出 TCID50 与 PFU 之间的换算关系,供病毒实验室参考。
一、噬斑测定(Plaque Assay)
原理:测量单个感染性病毒在宿主细胞单层上形成噬斑的能力。噬斑是病毒感染周期中宿主细胞死亡的结果:一个感染性病毒颗粒经过吸附、增殖与扩散,最终在单层上形成一片可见的细胞死亡区。
依据 ATCC 指南,操作要点如下:
1)在培养皿中培养宿主细胞至适当汇合度;
2)去除生长培养基,用 DPBS 洗涤,将系列稀释的病毒加入各孔,每个稀释度设多个孔;
3)孵育 1~2 小时,使病毒充分吸附;
4)去除接种物,必要时用基础培养基洗涤;
5)覆盖覆盖培养基(overlay),孵育适当时间,必要时去除覆盖物;
6)每天观察单层上的病灶或噬斑;
7)计数含 20 个以上噬斑的培养皿:平均噬斑数 × 病毒稀释度 = 每体积接种物的噬斑形成单位(PFU),即病毒滴度。
ATCC 指南同时提示,噬斑测定的更多细节可查阅《A Manual of Basic Virological Techniques》(Prentice-Hall Inc.)与《Virology Methods Manual》(Academic Press, 1996)。
二、TCID50(组织培养感染剂量)
原理:通过终点稀释法,测定能引起 50% 接种细胞培养物产生病变(CPE)的病毒稀释度。相比噬斑法,TCID50 不要求病毒形成清晰可见的噬斑,因此适用范围更广。
依据 ATCC 指南,操作要点如下:
1)准备推荐细胞系的培养板(最好与扩增所用细胞相同),孵育至最佳感染密度;
2)在基础培养基中制备病毒系列稀释液;
3)去除生长培养基,可洗涤单层以去除抑制因子;
4)每个稀释度接种至少 3 个孔,同时以基础培养基作阴性对照,每个稀释度使用新的无菌移液管;
5)孵育 1~2 小时,使病毒吸附;
6)加入病毒生长培养基,在适当条件下孵育,每天观察并记录;
7)终点判定:CPE 或免疫荧光检测(IFA)读数在 3 次独立读数中一致时确定;
8)使用 Reed-Muench 方法计算滴度。
其中「每个稀释度使用新的无菌移液管」这条细节很重要:它能避免高浓度稀释液被携带到低浓度孔,防止终点读数失真。
三、TCID50 与 PFU 的换算
两种方法的结果可以粗略换算。依据 ATCC 指南,基于泊松分布推导:P(o) = e-m;当滴度以 TCID50 表示时,P(o) = 0.5,对应 m ≈ 0.7,由此得到:
PFU/mL ≈ TCID50/mL × 0.7
举例来说,1×10⁵ TCID50/mL 的材料,预计约产生 0.7×10⁵ PFU/mL。
需要提醒的是,这个换算是估算值。两种方法测定的对象和统计含义并不相同,实际 PFU 数应通过噬斑实验确定,换算结果仅作参考。
四、鸡胚感染剂量(EID50 / CEID)
适用对象:在鸡胚中扩增的病毒(如流感病毒)。原理:将病毒系列稀释后接种鸡胚,孵育后收获尿囊液,通过血凝反应(HA)判断各稀释度是否存在病毒。
依据 ATCC 指南,操作要点如下:
1)订购适当日龄(8~12 天)的鸡胚,放入适当温度的孵化器,旁边放水盘保湿;
2)照蛋定位气室和胚胎并标记;在生物安全柜中于气室区域打孔(胚胎眼部对侧),将系列稀释病毒接种到尿囊腔,指甲油密封;
3)接种后 24 小时照蛋检查病毒诱导的死亡,死胚放入生物危害袋;
4)推荐孵育期结束后收获病毒,存活胚胎先置于 4℃ 至少 2 小时处理;
5)准备 0.5% 鸡红细胞悬液(PBS 配制),将每枚蛋的尿囊液加入 96 孔圆底板不同孔,每个稀释度使用新移液管;
6)每孔加入 1:1 比例的 0.5% 红细胞悬液,轻拍混匀,室温静置 30~45 分钟后读数:阴性孔红细胞呈「纽扣状」沉于孔底,阳性孔红细胞呈「晶格状」凝集;
7)终点为产生阳性结果的最高稀释度,例如 HA = 1:640 表示血凝终点为 1:640。
照蛋小知识:存活鸡胚的尿囊膜内有小血管,照蛋可见;胚胎眼部看起来像移动的黑点。
五、三种方法对比一览
| 维度 | 噬斑法(PFU) | TCID50 | 鸡胚感染剂量(EID50) |
|---|---|---|---|
| 测定原理 | 单个感染性病毒在细胞单层上形成噬斑的能力 | 终点稀释法:50% 接种培养物出现病变的稀释度 | 系列稀释接种鸡胚,以血凝反应判断感染 |
| 结果单位 | PFU(每体积接种物的噬斑形成单位) | TCID50/mL(Reed-Muench 法计算) | EID50,同时常报告血凝终点(如 1:640) |
| 适用对象 | 能形成清晰噬斑的病毒 | 多数组织培养适应型病毒,包括噬斑不明显的病毒 | 鸡胚扩增病毒(如流感病毒) |
| 关键参数 | 每个稀释度多孔;计数含 20 个以上噬斑的培养皿;吸附 1~2 小时 | 每个稀释度至少 3 孔;终点经 3 次独立读数一致确认;每稀释度换新移液管 | 8~12 日龄鸡胚;0.5% 鸡红细胞;1:1 混合,室温 30~45 分钟读数 |
| 方法特点 | 直观反映感染性颗粒数量 | 通用性强,不依赖噬斑形成 | 不依赖细胞培养设施,判读依赖血凝反应 |
六、怎么选择测定方法
三种方法各有适用场景。病毒能在细胞单层上形成清晰噬斑时,噬斑法结果直观,直接反映感染性颗粒数量;病毒噬斑不明显或需要更通用的方案时,TCID50 配合 Reed-Muench 计算是常规选择;流感等在鸡胚中扩增的病毒,则以鸡胚感染剂量配合血凝反应判读为主。
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常见问题
说明与主要参考来源
ATCC《Virology Culture Guide》Viral Titering 章节(atcc.org);《A Manual of Basic Virological Techniques》,Prentice-Hall Inc.;《Virology Methods Manual》,Academic Press, 1996(后两种为 ATCC 指南引用的噬斑测定延伸读物)。
本文依据 ATCC 官网公开资料整理,仅供科研与技术参考,不构成实验操作规程。文中操作细节、参数与判定标准请以所购产品的说明书(Product Sheet / COA)及 ATCC 官方 PDF 指南为准。涉及感染性材料的操作须在具备相应生物安全等级的设施中进行,并遵守所在机构与国家的生物安全法规。




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