A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
هذا هو وسيلة لتوليد "ندبة" فيروسات vaccinia المؤتلفة باستخدام اختيار مجموعة المضيف وتحديد البصرية للفيروسات المؤتلفة.
كان لفيروس فاشينيا (VACV) دور ًا أساسيًا في القضاء على فيروس الدوالي (VARV)، وهو العامل المسبب للجدري، من الطبيعة. ومنذ استخدامه لأول مرة كلقاح، تم تطوير فيروس نقص المناعة البشرية المضاد للفيروسات السّافية كناقل للقاحات العلاجية وباعتباره فيروساً أوانيلاتيكياً. تستفيد هذه التطبيقات من الجينوم VACV الذي يتم التلاعب به بسهولة ومجموعة المضيف الواسعة كمنصة متميزة لتوليد فيروسات مؤتلفة مع مجموعة متنوعة من التطبيقات العلاجية. وقد وضعت عدة أساليب لتوليد VACV المؤتلف، بما في ذلك أساليب اختيار علامة واختيار المهيمنة العابرة. هنا ، نقدم تحسين ًا لطريقة اختيار مجموعة المضيف إلى جانب التعرف البصري للفيروسات المؤتلفة. لدينا طريقة يستفيد من الضغط الانتقائي التي تولدها المضيف ة مضادة للفيروسات بروتين كيناس R (PKR) إلى جانب جين الانصهار الفلورسنت التعبير عن MCherry الموسومة E3L، واحدة من اثنين من الخصوم PKR VACV. ويحيط الكاسيت، بما في ذلك الجين من الفائدة والانصهار mCherry-E3L من قبل تسلسل المستمدة من الجينوم VACV. بين الجين من الفائدة وmCherry-E3L هي منطقة أصغر التي هي مطابقة لأول ~ 150 النيوكليوتيدات من الذراع 3'، لتعزيز إعادة التركيب المتجانسة وفقدان الجين mCherry-E3L بعد الاختيار. نحن نثبت أن هذه الطريقة تسمح بكفاءة، وتوليد سلس من rVACV في مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا دون الحاجة إلى اختيار المخدرات أو فحص واسع النطاق للفيروسات المتحولة.
كان لفيروس فاشينيا (VACV) دورًا أساسيًا في أول عملية ناجحة للقضاء على أحد مسببات الأمراض البشرية، وهو فيروس الدوالي (VARV)، من الطبيعة. منذ إبادة فيروس الدوالي ، لا تزال فيروسات الجدري بما في ذلك VACV مفيدة للفيروسات العلاجية لكل من الطب البشري والحيواني. على سبيل المثال، كان لقاح فيروس داء الكلب القائم على VACV فعالاً جداً في منع انتقال داء الكلب السيلفاتي في أوروبا1 والولايات المتحدة2. في الآونة الأخيرة، شهدت فيروسات الجدري المؤتلفة التي تعبر عن مجموعة متنوعة من الجزيئات المضادة للورم (على سبيل المثال، الأجسام المضادة ذات السلسلة الواحدة أو الإريثروبويتين البشري) نجاحًا مشجعًا كعوامل oncolytic3,4,5. VACV جذابة بشكل خاص كناقل لأنها قابلة بسهولة للتلاعب الجيني ، وتمتلك مجموعة مضيفة واسعة ، ومستقرة في ظل مجموعة متنوعة من الظروف ، مما يسمح بسهولة النقل وقابلية اللقاح في المجال6،7. وفي حين تم تطوير تقنيات متعددة لتوليد الـ VACV المؤتلف ة للتجارب المختبرية وتوليد اللقاحات، فإن الاستراتيجيات الحالية لتوليد هذه الفيروسات لها قيود ملحوظة.
وبسبب فائدة VACV، تم وضع استراتيجيات متعددة لتوليد فيروسات مؤتلفة. تستخدم الاستراتيجية الأولى إعادة التركيب المتجانسة لإدخال كاسيت بما في ذلك الجين المتحول وجين علامة يمكن اختياره مثل جين مقاومة المضادات الحيوية. ويحيط الكاسيت من قبل اثنين ~ 500 النيوكليوتيدات (NT) أو أكبر الأسلحة توجيه الجين إلى موقع معين في الجينوم الفيروسي، والتي يتم دمجها بعد ذلك بشكل ثابت من قبل أحداث كروس مزدوجة8,9,10. وهذه الاستراتيجية سريعة وفعالة؛ ومع ذلك ، فإنه يؤدي إلى مواد وراثية إضافية في شكل جين علامة التي قد تنتج آثار غير متوقعة. وعلاوة على ذلك، هناك حد أعلى عملي لعدد الجينات التي يمكن إدخالها محدودة بعدد علامات فريدة من نوعها قابلة للاختيار المتاحة. وقد عالجت استراتيجيات الاختيار المهيمنالعابر (TDS) هذه المسألة عن طريق تيسير توليد الفيروسات المؤتلفة "الندبية"11. باستخدام هذه الاستراتيجية، يتم دمج البلازميد الذي يحتوي على جين VACV متحول وجين علامة قابل للاختيار في الجينوم الفيروسي، ولكن دون وجود حمض نووي إضافي VACV. وينتج عن هذا النهج التكامل العابر للبلازميد بأكمله وازدواجية الجين VACV نتيجة للتكامل من خلال حدث كروس واحد. هذا الوسيط مستقر طالما يتم الحفاظ عليه تحت ضغط الاختيار ، مما يسمح بإثراء هذا البناء. عند إزالة التحديد، يتيح تكرار VACV حدث تقاطع ثانٍ يؤدي إلى إزالة البلازميد والتشكيل اللاحق للنوع البري (wt) أو الفيروس المؤتلف بنسبة 50:50 تقريبًا. في حين أن TDS يولد الفيروسات المؤتلفة دون الحاجة إلى إدخال مستقر من الحمض النووي الأجنبي، يجب فحص استنساخ الفيروسات متعددة للطفرة المتوقعة عن طريق تحليل التسلسل، وهي خطوة يحتمل أن تستغرق وقتا طويلا ومكلفة.
هنا، نقدم نهجا لتوليد فيروسات الجدري المؤتلفة الجمع بين أفضل جوانب كل من هذه النهج، على غرار النهج الذي تم وصفه لتكرار vaccinia تعديل غير كفء أنقرة12،13،14. تجمع هذه الاستراتيجية بين اختيار النطاق البصري والمضيف لتوليد الفيروسات المؤتلفة بسرعة عن طريق أحداث كروس مزدوجة ، والقضاء بعد ذلك على جين علامة قابلة للاختيار عن طريق إعادة التركيب المتجانسة. يسمح هذا النهج بتوليد سريع من المتحولات بوساطة إعادة التركيب المتجانسة ، مع الطبيعة "الندبية" لنهج TDS ، في حين لا تتطلب خطوة فحص لاحقة للتمييز بين النوع البري والفيروسات المتحولة. تستخدم طريقتنا أيضًا اختيار نطاق المضيف بدلاً من اختيار المضادات الحيوية ، مما يقضي على خطر التغيرات الفينوتيبيك المستحثة كيميائيًا في خط الخلية. لهذا النهج، اخترنا استخدام البروتين المضاد للفيروسات المضيف كيناز R (PKR) كعامل انتقائي لتوليد VACV المؤتلف. يتم التعبير عن PKR كمومر غير نشط في معظم أنواع الخلايا15. على ربط الحمض النووي الريبي مزدوجة تقطعت بهم السبل (dsRNA) في المجالات N-المحطة الطرفية dsRNA ملزمة، PKR dimerizes وautophosphorylated16. هذا الشكل النشط من الفوسفور PKR القوائم وحدة فرعية ألفا من عامل بدء eukaryotic 2 (eIF2), في نهاية المطاف تثبيط تسليم البادئ ميثيونيل-رنا إلى الريبوسوم, وبالتالي منع الترجمة داخل الخلايا وتمنع على نطاق واسع تكرار العديد من عائلات الفيروسات17,,18.
واستجابة للنشاط المضاد للفيروسات الواسع والقوي لـ PKR، طورت العديد من الفيروسات استراتيجية واحدة على الأقل لمنع تنشيط PKR. معظم الفيروسات الجدري التعبير عن اثنين من الخصوم PKR, مشفرة من قبل الجينات E3L و K3L في VACV, التي العداء PKR من خلال آليتين متميزتين19. E3 يمنع PKR homodimerization عن طريق ربط مزدوجة تقطعت بهم السبل RNA20,21, في حين K3 بمثابة مثبط pseudosubstrate عن طريق ملزمة مباشرة إلى PKR تنشيط وبالتالي تثبيط التفاعل مع الركيزة eIF2α22. والأهم من ذلك، أن هذين الخصمين PKR لا تمنع بالضرورة PKR من جميع الأنواع. على سبيل المثال، المتجانس K3 من فيروس جدري الغنم منعت بقوة PKR من الأغنام، في حين أن الجدري E3 homolog لم تظهر كبيرة PKR تثبيط23،24. في هذه الدراسة، نقدم طريقة لاستخدام الضغط الانتقائي بوساطة PKR جنبا إلى جنب مع اختيار الفلورسينس لتوليد المؤتلف VACV حذف لE3L و K3L (VC-R4)، والتي لا يمكن تكرارها في الخلايا المختصة PKR المستمدة من أنواع متنوعة. هذا الفيروس المؤتلف يوفر خلفية ممتازة للجيل السريع من الفيروسات المؤتلفة التي تعبر عن الجينات تحت سيطرة المروج E3L الأصلي.
1. توليد متجه إعادة التركيب
2. توليد الفيروس المؤتلف
استخدمنا الرسم التخطيطي الإجراء في الشكل 1 لتوليد VACV تفتقر إلى كل من الخصوم PKR E3L و K3L، عن طريق استبدال E3L مع EGFP في فيروس تم حذفه بالفعل لK3L (vP872). ويبين الشكل 2 اللويحات الفلورية الحمراء في خلايا RK13 الكفؤة PKR مما يدل على التعبير الفيروسي لmCherry-E3L، وكذلك EGFP أعرب عنه...
هنا نقدم الاختلاف من استراتيجية اختيار علامة عابرة 32 لتوليد فيروسات vaccinia المؤتلفدون دون الاحتفاظ الحمض النووي الأجنبي في الفيروس المؤتلف النهائي. تستخدم استراتيجيتنا ضغطًا انتقائيًا بوساطة البروتين المضاد للفيروسات النباتية المضيف PKR بدلاً من أشكال أخرى من الضغط الانتقائ?...
ولا يعلن صاحبا البلاغ عن مصالح مالية متنافسة.
تم تمويل هذا المشروع من قبل المعاهد الوطنية للصحة (AI114851) إلى ريال سعودي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2X-Q5 Master Mix | NEB | M0492L | High-fidelity polymerase used in PCR |
Ampicillin | ThermoFisher Scientific | 11593027 | Bacterial selective agent |
Disposable Cell Scrapers | ThermoFisher Scientific | 08-100-242 | Cell scraper to harvest infected cells |
EVOS FL Auto 2 Cell imaging system | ThermoFisher Scientific | AMAFD2000 | Fluorescent microscope |
EVOS Light Cube, GFP | ThermoFisher | AMEP4651 | GFP Cube |
EVOS Light Cube, RFP | ThermoFisher | AMEP4652 | RFP Cube |
GenJet | SignaGen Laboratories | SL100489 | Transfection reagent |
Luria Bertani (LB) Broth | Gibco | 10855021 | Bacterial growth medium |
Monarch DNA gel extraction kit | NEB | T1020L | Gel purification kit used to purify amplicons and linearized vectors |
Monarch Plasmid Miniprep kit | NEB | T1010L | Miniprep kit ussed to purify plasmids |
NanoDrop One | ThermoFisher Scientific | ND-ONE-W | Spectrophotometer used to measure RNA and DNA concentration |
NEBuilder Master Mix | NEB | E2621L | Isothermal enzymatic assembly kit used to generate the recombination vector |
Q500 Sonicator | Qsonica | Q500-110 | Sonicator for virus lysates |
RK13 cells | ATCC | CCL-37 | Rabbit kidney cells |
VWR Multiwell Cell Culture plates | VWR | 10062-892 | Cell culture plates |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved