Мультиплицитет инфекции: расчет и применение в микробиологии.
Multiplicity of infection
Мультиплицитет инфекции (MOI) в микробиологии: отношение агентов (вирусов, бактерий) к клеткам-мишеням. Расчет, значение и влияние на результаты исследований.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
В микробиологии, множественность инфекции или МОИ – это отношение количества инфекционных агентов (например, фагов или, в более широком смысле, вирусов, бактерий) к количеству объектов инфекции (например, клеток). Например, применительно к группе клеток, зараженных вирусными частицами, МОИ представляет собой отношение числа вирусных частиц к числу целевых клеток в заданном объеме.
In microbiology, the multiplicity of infection or MOI is the ratio of agents (e. g. phage or more generally virus, bacteria) to infection targets (e. g. cell). For example, when referring to a group of cells inoculated with virus particles, the MOI is the ratio of the number of virus particles to the number of target cells present in a defined space.
Интерпретация
Фактическое количество вирусов или бактерий, которые проникают в любую клетку, является стохастическим процессом: некоторые клетки могут поглощать более одного инфекционного агента, в то время как другие могут не поглощать ни одного. Прежде чем определять множественность инфекции (MOI), абсолютно необходимо иметь хорошо изолированный агент, так как неочищенные агенты могут не давать надежных и воспроизводимых результатов. Вероятность того, что клетка поглотит вирусные частицы или бактерии при инокуляции с MOI, можно рассчитать для данной популяции, используя распределение Пуассона. Это применение распределения Пуассона было применено и описано Эллисом и Дельбрюком, где MOI – это множественность инфекции, – количество инфекционных агентов, попадающих в цель инфекции, а – вероятность того, что цель инфекции (клетка) будет инфицирована инфекционными агентами. Фактически, инфективность вируса или бактерии изменит эту зависимость. Один из способов решения этой проблемы – использовать функциональное определение инфекционных частиц, а не их точный подсчет, например, формирующую бляшку единицу (PFU) для вирусов. Например, при использовании MOI 1 (1 инфекционная вирусная частица на клетку) для инокуляции популяции клеток, вероятность того, что клетка не будет инфицирована, равна , а вероятность того, что она будет инфицирована одной частицей, равна , двумя частицами – , тремя частицами – и так далее. Средний процент клеток, которые будут инфицированы в результате инокуляции с заданным MOI, можно получить, понимая, что это просто . Следовательно, средняя доля клеток, которые будут инфицированы после инокуляции с MOI, определяется как: , которая приблизительно равна для малых значений .
The actual number of viruses or bacteria that will enter any given cell is a stochastic process: some cells may absorb more than one infectious agent, while others may not absorb any. Before determining the multiplicity of infection, it's absolutely necessary to have a well isolated agent, as crude agents may not produce reliable and reproducible results. The probability that a cell will absorb virus particles or bacteria when inoculated with an MOI of can be calculated for a given population using a Poisson distribution. This application of Poisson's distribution was applied and described by Ellis and Delbrück. where is the multiplicity of infection or MOI, is the number of infectious agents that enter the infection target, and is the probability that an infection target (a cell) will get infected by infectious agents. In fact, the infectivity of the virus or bacteria in question will alter this relationship. One way around this is to use a functional definition of infectious particles rather than a strict count, such as a plaque forming unit for viruses. For example, when an MOI of 1 (1 infectious viral particle per cell) is used to infect a population of cells, the probability that a cell will not get infected is , and the probability that it be infected by a single particle is , by two particles is , by three particles is , and so on. The average percentage of cells that will become infected as a result of inoculation with a given MOI can be obtained by realizing that it is simply Hence, the average fraction of cells that will become infected following an inoculation with an MOI of is given by:
which is approximately equal to for small values of .
Примеры
По мере увеличения МОИ, процент клеток, инфицированных хотя бы одной вирусной частицей, также увеличивается. МОИ % Инфицированных1,0 63,2%2,0 86,5%3,0 95,0%4,0 98,2%5,0 99,3%6,0 99,8%7,0 99,9%8,0 ~100,0%
As the MOI increases, the percentages of cells infected with at least one viral particle also increases. MOI % Infected1.063.2%2.086.5%3.095.0%4.098.2%5.099.3%6.099.8%7.099.9%8.0~100.0%