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Method Article
Wir haben eine Fluoreszenz-in situ-Hybridisierungsprotokoll für den Nachweis eines persistenten DNA-Virus-Genom in Gewebeschnitten von Tiermodellen. Dieses Protokoll ermöglicht das Studium Infektionsprozess von codetection des viralen Genoms, dessen RNA-Produkte, und viralen oder zellulären Proteinen in einzelnen Zellen.
Einzelzell codetection eines Gens ist seine RNA-Produkt und zellulären Regulatorproteinen kritisch Genregulation zu studieren. Dies ist eine Herausforderung auf dem Gebiet der Virologie, insbesondere für die Kern replizierende DNA-Viren, die anhaltende Tiermodellen für ihre Studie einzubeziehen. Herpes-simplex-Virus Typ 1 (HSV-1) wurde eine lebenslange latente Infektion in peripheren Neuronen. Latenten Virus dient als Reservoir, aus dem es reaktiviert und induziert eine neue Herpes-Episode. Die Zellbiologie der HSV-1-Latenz vor schlecht verstanden, teilweise aufgrund des Fehlens von Methoden zur HSV-1-Genoms in situ in Tiermodellen zu erkennen. Wir beschreiben eine DNA-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH)-Ansatz effizient Erfassung geringer Kopien viralen Genomen innerhalb der Abschnitte der neuronalen Gewebe von infizierten Tiermodellen. Die Methode beruht auf Wärmebasis Antigen Demaskierung und direkt markiert hausgemachten DNA-Sonden, oder im Handel erhältliche Sonden. Wir haben eine Dreifach staining Ansatz, der DNA-FISH mit RNA-FISH und Immunfluoreszenz, mit Peroxidase-basierte Signalverstärkung, um jede Anforderung zu erfüllen Färbung. Eine wesentliche Verbesserung ist die Möglichkeit, innerhalb von 10 um Gewebeschnitte, Low-Hintergrundsignale, die bei hoher Auflösung durch konfokale Mikroskopie und konventionellen Weitfeld-Epifluoreszenz abgebildet werden kann, zu erhalten. Zusätzlich war die Dreifachfärbung mit einer Vielzahl von Antikörpern gegen zelluläre und virale Proteine gerichtet. Das komplette Protokoll dauert 2,5 Tage, um Antikörper und Penetration der Sonde im Gewebe unterzubringen.
Herpes-simplex-Virus Typ 1 (HSV-1) ist eine persistente menschlichen neurotropen Viren, eine langfristige latente Infektion in den Neuronen des trigeminalen Ganglien (TG) des peripheren Nervensystems, von dem es periodisch reaktiviert zu replizieren und zu verbreiten. Die HSV-1-Genom ist ein 150 kb dsDNA Lokalisierungs im Zellkern der Wirts Neuron, wo es bleibt, wie Mehrfach chromatinized Plasmide, die nicht in das Wirtszellgenom integrieren 1,2 haben. Während der Wartezeit wird der HSV-1-Replikationszyklus genetische Programm stark unterdrückt, und die Genexpression der Latenz-assoziierten Transkript (LAT) Ort, aus der Latenz Einrichtung Beginn der Reaktivierung 3 beschränkt. LAT erzeugt einen langen nicht-kodierenden RNA 8,5 kb zu einem großen 2 kb Lasso stabil verarbeitet und mehrere miRNA 4-7. HSV-1-Latenz wird somit durch die Anwesenheit der viralen genomischen DNA-, RNA-LAT, und das Fehlen von nachweisbaren Replikationszyklus Proteine gekennzeichnet.
NHALT "> Tiermodelle, vor allem Maus und Kaninchen, sind experimentelle Modelle rekapituliert einige Features der Latenz in der menschlichen. Eines der Hauptinteressen dieser Modelle ist, dass sie das Studium physiologische Aspekte der HSV-1-Latenz bei immunkompetenten Wirten. In den vergangenen Jahrzehnten Viele experimentelle Werkzeuge, wie beispielsweise gentechnisch veränderte Viren und Mäusen, wurden entwickelt, um die Physiologie, Genetik und Zellbiologie der HSV-1-Latenz, aus tierischem Gewebe zu untersuchen. Bisher wurde viraler genomischer DNA nachgewiesen und durch Southern-Blot quantifiziert und qPCR von TGs dissoziiert. gibt es jedoch noch kein Verfahren zur Verfügung, um HSV-1-Genoms von Gewebeschnitten auf 8. Folglich Latenz wird routinemäßig bei der histologischen Schnitte durch den Nachweis von LAT-RNA durch RNA-in situ-Hybridisierung nicht bewertet erkennen in-situ-Hybridisierung Virusgenom-Nachweis. Da es nicht möglich war, infizierten Zellen zu charakterisieren, basierend auf der Anwesenheit von viralen Genomen, this technische Beschränkung hat einen großen Nachteil für die Analyse von vielen Aspekten der Wirt-Virus-Wechselwirkungen, wie die Beziehung zwischen dem viralen Genom und zelluläre und virale Genexpression oder den Host-Zell-vermittelten Immunantwort 9,10.Am wichtigsten ist, bleibt die Zelle-zu-Zelle Heterogenität der latenten Infektion relativ unerforscht und gezeigt wurde, ein Schlüsselmerkmal der Latenz in Mäusen und in menschlichen sensorischen Ganglienneuronen in SCID-Mäuse implantiert 11-17 sein. Typischerweise wurde durch qPCR gezeigt, dass die HSV-1-Genom Kopienzahl pro Zelle variiert von 5 bis mehrere hundert. Obwohl LAT wird als Schlüsselregulator der Latenz und Reaktivierung qPCR Daten an isolierten Neuronen und in-situ-PCR zeigte, dass nur eine Teilmenge von latent infizierten Neuronen, so niedrig wie 30%, drückt die LAT-Locus 11,12,18-21. Wie die Wirtszelle und die zelluläre Umgebung innerhalb des Gewebes Auswirkung auf die Virus-Latenz Einrichtung undvirale Genexpression, bleibt unklar. Hier beschreiben wir eine stabile Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH)-Verfahren für die effiziente Detektion von niedriger Kopien HSV-1-Genom-DNA in tierischen neuronalen Gewebeschnitten. Diese Methode wurde von uns entworfen und für den Zugriff auf hochauflösende Mikroskopie, die notwendig ist, um die Interaktion des viralen Genoms mit den Wirtszell intra-Kernkomponenten 22 studieren zu bekommen. Zusätzlich beschreiben wir eine Mehrfachfärbung Verfahren zum gleichzeitigen Nachweis der viralen DNA mit RNA und Proteinen, die ein einzigartiges Werkzeug, um die Virus-Wirt-Wechselwirkungen, die virale Genexpression regulieren beschreiben. Das Verfahren kann auch für eine Vielzahl von Analysen den Nachweis von HSV-1-Genom latent, wie die Quantifizierung infizierten Neuronen in zahlreiche Abschnitte erforderlich angewendet werden. Ein wichtiger Schritt ist, um Antigen-Retrieval-Behandlung gelten die virale DNA-Hybridisierung zugänglich zu machen. Somit könnte das Protokoll auch effizient auf die Detektion seinandere dsDNA-Viren, die derzeit von herkömmlichen DNA-FISH Ansätze in tierischen Geweben nachweisbar sind es nicht.
Dieses Verfahren wurde bereits in einer Studie veröffentlicht 22 verwendet. Allgemeine Hintergrund und Beschreibung der konventionellen Manipulation auf der ISH, IF-und FISH, empfehlen wir die folgenden 23 verfügbaren Literatur.
1. Tierinfektions
Alle Verfahren, die Versuchstiere entsprach ethischen Fragen von der Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) Erklärung für den Einsatz von Tieren in der Forschung, und wurden von der lokalen Ethikkommission der UPR-3296-CNRS in Übereinstimmung mit Europäischen Gemeinschaft genehmigt Richtlinie 86/609/EWG des Rates. Alle Tiere erhielten uneingeschränkten Zugang zu Nahrung und Wasser.
Das Verfahren von Maus Infektion mit HSV-1 beschrieben wurde in zuvor veröffentlichten Studien 24-26 verwendet.
2. Maus-Perfusion-fix
3. TG Ernten
4. Kryoschnitt Vorbereitung
5. HSV-1 Sonde Labeling
Das nachstehend beschriebene Protokoll zum Nachweis von HSV-1-Genom-DNA von FISH wurde erfolgreich mit zwei Arten von Sonden verwendet werden. Die erste ist eine hausgemachte Cy3-markierten Fluoreszenzsonde, die für die Feinanalyse von Kern Organisation innerhalb der einzelnen Zellen, von hoher Vergrößerung Fluoreszenzmikroskopie geeignet ist. Die zweite ist eine kommerziell erhältliche biotinylierte Sonde, die kombiniert werden können,d mit Peroxidase-basierte Signalverstärkung, um ein helles Signal zu liefern. Letzteres ist für die Identifizierung und Quantifizierung von Virus enthaltenden Neuronen bei geringer Vergrößerung im gesamten Abschnitt geeignet und für die Analyse des HSV-1-Genom-Muster. Endnutzer sollten beurteilen, welche Vorgehensweise das Ziel ihrer Studie am besten passt. Die im Handel erhältlichen Sonde ist in der genannten Reagens Schnitt und der Herstellung der hausgemachten Sonde wird nachstehend beschrieben.
6. DNA-FISH
Figur 1 zeigt einen Überblick über die wichtigsten Schritte des DNA-FISH-Protokoll und wie DNA-FISH als Teil einer Mehrfachfärbung Experiment durchzuführen, um RNA-und Protein codetect, wie in den Protokollen 7-9 beschrieben.
7. Dual-RNA-DNA-FISH
Siehe Abbildung 1, grün-Boxen für einen Überblick.
Für MehrfachFärbeverfahren, einschließlich einer RNA-FISH Schritt wird allgemein empfohlen, zuerst RNA-Detektion durchzuführen, wie solche Ziel ist empfindlich gegen Abbau durch RNase und Chemikalien. Zusätzlich enthält DNA-FISH-Verfahren Behandlungen, die die Effizienz anderer Färbung zu verringern. Für die RNA-FISH, wählten wir ein Enzym basierte Erkennung Ansatz (Tyramid Signalverstärkung (TSA) mit biotinylierten Sonden und Peroxidase (HRP) gekoppelt Streptavidin). TSA wird auf einem Fluoreszenz Tyramid-Substrat (siehe Tabelle Reagenz für Details), das kovalent an das Gewebe durch eine Peroxidase enzymatische Reaktion verknüpft basiert. Die RNA-FISH Signal wird somit während der DNA-FISH erhalten.
8. Immuno-DNA-FISH
Siehe Abbildung 1, lila-Boxen für einen Überblick.
Ähnlich wie RNA-DNA-FISH, ist es ratsam, zuerst die Immunfluoreszenz durchführen, da DNA-FISH ist wahrscheinlich, um Proteine zu denaturieren und deren Nachweis durch Antikörper zu verhindern. Die Qualität der Immunfluoreszenzsignal ist stark abhängig von der Antikörpereigenschaften und mehrere Antikörper sollte geprüft werden, wann immer möglich. Epitop-Demaskierung wird einmal vor der Immunfluoreszenz durchgeführt, um sowohl die Proteinerkennung und DNA-FISH verbessern. Um den Immunfluoreszenzsignal auf der Probe während der DNA-FISH-Verfahren notwendig, um zu bewahren cov ist esalently verknüpfen es mit dem Gewebe. Wir stellen hier zwei Ansätze, die gute Ergebnisse in unseren Händen vorgesehen ist, Antikörper nach der Fixierung und Tyramid basierte Erkennung (siehe Schritt 8.5). Die Wahl sollte durch Vorversuche für jede Ziel / Antikörperpaar angesteuert werden.
9. Zwei DNA-RNA-FISH mit Immunfluoreszenz-Coupled
Siehe Abbildung 1, orange-Boxen für einen Überblick.
RNA-FISH wird zuerst schließlich DNA-FISH durchgeführt, gefolgt von Immunfluoreszenz, und. Wenn Immunfluoreszenz wird durch Tyramid Reaktion nachgewiesen, ist es völlig Schlüssel zu den HRP-Aktivität von der RNA-FISH Schritt mit H 2 O 2 zu stillen, und um sicherzustellen, dass Abschrecken ist effizient. Dies wird durch Verwendung einer Folie als "kein primärer Antikörper" Steuerung.
Da Ethanolbasis Dehydratisierung schädlich für einige Lösungsmittel-empfindlichen Proteine, kann dieser Schritt des RNA-FISH Immun hemmen. Wenn ja, können RNA-FISH w durchgeführt werdenith eine alternative Protokoll, wie unten in stpe 9.3 beschrieben.
10. Slide Montage-und Imaging
Nach mehreren Monaten umfangreicher Tests, entdeckten wir, dass die Wärme-basierte chemische Demaskierung in-situ-Hybridisierung gemacht latente HSV-1-Genom vorhanden für Leuchtstofflampen. Während des Prozesses haben wir versucht, verschiedene Demaskierung Verfahren und nur Wärme-basierte Behandlungen (dh Erhitzen der Schnitte bis Unter Siedetemperatur in einem Mikrowellenherd) erschien effizient. Wir haben dann testete mehrere Salzpuffern, die routinemäßig in der Immunhistochemie (IHC) und Elek...
Das hier beschriebene Protokoll ermöglicht den Nachweis von HSV-1-Genom latent in Neuronen des neuronalen Mausgewebeschnitten. Unser Verständnis der Wege Regel virale Genexpression wurde durch den Mangel an Verfahren zu HSV-1-Genom-DNA in situ in neuronalen Geweben erkennen beschränkt. Informationen über Genom-Kopienzahl und der Anteil der infizierten Nervenzellen kamen vor allem aus PCR-Analyse auf dissoziiert Neuronen 11,12. Bei der Aufklärung der Rolle der Wirtszellkernarchitektur auf HSV-1-L...
Die Autoren erklären, keine finanziellen Interessen konkurrieren.
Wir danken N. Sawtell (Cincinnati Children s Hospital Medical Center, Cincinnati, Ohio, USA), S. Efstathiou (University of Cambridge, Großbritannien) und James Hill (LSU Health Sciences Center, New Orleans, USA) für die Bereitstellung von Proben von HSV-1 -infizierten Mäusen und Kaninchen sind, und für Reagenzien, H. Masumoto (Kazusa DNA Research Institute, Chiba, Japan) und S. Khochbin (Institut Albert Bonniot, Grenoble, Frankreich) für hilfreiche Diskussionen.
Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse aus dem Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) (ATIP Programm, PL, http://www.cnrs.fr), der Französisch Nationale Forschungsagentur (ANR) (ANR-05-MIIM finanzierten 008-01, CENTROLAT, http://www.agencenationale-recherche.fr ), der FINOVI Foundation ( http://www.finovi.org/:fr:start ), der LABEX DEVweCAN (ANR-10-61-LABX ) der Université de Lyon, im Rahmen des Programms "Investissements d'Avenir "(ANR-11-IDEX-0007) von der ANR betrieben ( http://www.agence-nationale-recherche.fr ), L'Association pour la Recherche contre le Cancer (ARC-7979 und ARC- 4910, http://www.arc-cancer.net ), la Ligue Nationale Contre le Cancer (LNCC, http://www.ligue-cancer.net ) und Inca (EPIPRO Programm http://www.e -cancer.fr ). FC und PL sind CNRS-Forscher.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Balb/c mice | Janvier, France | 6 week-old females | |
HSV-1 strains | SC16 strain (wild type) | See Labetoule, M. et al. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci 44, 217–225 (2003) for details on HSV-1 strain and virus stock preparation. | |
Ketamine hydrochloride | Sigma | K2753 | Intraperitoneal injection of a solution containing Ketamine (100mg/kg) and Xylazine (10mg/kg) |
Xylazine hydrochloride | Sigma | X1251 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma | 158127 | Suspend 4 g of PFA in 90 ml of water. Add 50 µl of 1N NaOH, and heat at 60 °C in a water bath with agitation. PFA dissolves in about 30 min. Add 10 ml of 10x PBS. This solution can be prepared in advance and stored at -20 °C in 5 ml tubes. Caution. Manipulate under a fume hood. |
Physiological Saline | Sigma | 07982-100TAB-F | |
1x PBS, pH 7.4 (sterile) | Life Technologies | 10010-015 | |
Sucrose | Sigma | 84100 | Prepare a 20% sucrose solution in 1x PBS. |
Cryosectionning embedding medium - Tissue-Tek OCT Compound | SAKURA | 4583 | |
Large vector DNA purification kit | Qiagen | 12462 | To purify Cosmid or BAC vector containing HSV-1 genome and store at -20 °C |
Nick translation kit | Roche Applied Sciences | 10 976 776 001 | |
Cy3-dCTP | GE Healthcare | PA53021 | Protect from light |
0.5 M EDTA | Sigma | E6758 | |
G50 Mini spin column | GE Healthcare | 27-5330-01 | |
Salmon sperm DNA 10 mg/ml | Invitrogen Life Technologies | 15632-011 | |
Ethanol molecular biology grade | Sigma | 87047 | Prepare a 70% solution |
Salmon sperm DNA | Invitrogen Life Technologies | 15632-011 | |
Formamid Molecular biology grade | Sigma | F9037 | Caution. Manipulate under fume hood. |
HSV-1 biotinylated commercial probe | Enzo Life Sciences | ENZ-40838 | |
ImmEdge hydrophobic pen | Vector Laboratories | H-4000 | |
20x Saline Sodium Citrate (SSC) | Sigma | S6639 | Prepare a 2x SSC solution in ddH20. |
Triton X-100 | Sigma | T8787 | Prepare a 10% stock solution in water and store at +4 °C. Prepare the 0.5% solution in 1x PBS right before use. |
10 mM Sodium citrate pH 6.0 | Sigma | S1804 | Prepare a 100 mM stock solution (10x). Weigh 10.5 g of citric acid (MW 210.14). Caution, irritant and toxic, wear appropriate mask and gloves), and dissolve in 400 ml water. Adjust pH at 6.0 with 1 N NaOH (caution, irritant, wear gloves). Adjust to 500 ml with distilled water. Dilute 10x in distilled water before use. |
Acetic Acid | Sigma | 320099 | |
Methanol, molecular biology grade | Sigma | 322415 | |
Dextran sulfate - MW 500,000 | Euromedex | EU0606-A | |
Denhardt's solution (100x) | Euromedex | 1020-A | |
Rubber Cement "FixoGum" | Marabut | 290110000 | |
DNA purification kit - Qiaquick PCR purification kit | Qiagen | 28104 | |
T7 in vitro transcription kit | Ambion Life Technologies | AM1314 | |
Biotin-16-UTP | Roche Applied Sciences | 11388908910 | |
RNA purification minicolumn | Qiagen | 73404 | |
Ribonucleoside Vanadyl Complex | New England Biolabs | S1402S | |
H2O2 | Sigma | H3410 | Prepare a 3% solution in distilled water. Store at +4 °C and protect from light. |
Yeast tRNA | Invitrogen | 15401011 | prepare a 10 mg/ml solution in RNAse free water |
Normal Goat Serum | Invitrogen | PCN5000 | |
Primary antibodies | any supplier | The following primary antibodies were used in the result section: anti-mouse CENP-A (rabbit mAb C51A7, Cell Signaling Technologies), and anti-ATRX H-300 (Santa Cruz Biotechnology) | |
Secondary fluorescent antibodies | Invitrogen Life Technologies | The fluorescent secondary antibodies routinely used in our protocol are Alexa Fluor labeled goat antibodies (IgG H+L). The antibody used in the result section is an anti-rabbit goat antibody labaled with Alexa Fluor 488 (reference A11001) | |
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit - Streptavidin + Alexa Fluor 350 (blue fluorescence) | Invitrogen Life Technologies | #T20937 | TSA kits are also available from Perkin Elmer |
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit - Streptavidin + Alexa Fluor 488 (green fluorescence) | Invitrogen Life Technologies | #T20932 | |
Hoechst 33342 | Invitrogen Life Technologies | H3570 | Prepare a 0.5 µg/ml solution in 1x PBS immediately before use. Discard the remaining solution. |
22 mm x 50 mm coverslip. n°1.5 glass | Electron Microscopy Sciences | 72204-04 | |
Mounting medium with anti-fading agent - VECASHIELD | Vector Laboratories | H-1000 | Another conventional product is Fluoromount G from Electron Microscopy Science |
Superfrost glass slides | FisherScientific | 12-550-15 | |
Equipment/Material | Company | Reference | Note |
Needle for infection | Glass micropipette hot drawn. Custom made. | ||
Dissection equipment | Moria, France | Microsurgical scissors and forceps | |
Peristaltic pump | Cole Palmer Instruments | Easyload Masterflex | |
Microsyringe pump device (Nano Pump) | kdScientific | KDS310 | |
Cryostat | Leica France | CM 1510-1 | |
-80 °C freezer | Sanyo | Ultra Low -80 °C | |
Domestic microwave oven | |||
Dry block heater | Eppendorf | 022670204 | |
Incubator Slide moat | Boekel Scientific | 240000 | |
Coplin Jar | Dominique Dutscher | 68512 | |
Staining glass container | Dominique Dutscher | 68506 | |
Fluorescent microscope | Zeiss | The images presented in the result section were collected with a Zeiss AxioObserver with objective 40X LD NeoFluor N.A 0.6, and 100X PlanApochromat N.A 1.3. Filter set #38, #43, and #43. HXP 120 fluorescence light source. Photometrics CoolSNAP HQ2 CCD camera. Signal will be more easily observed on a recent high efficiency microscope such as Zeiss AxioImager/AxioObserver series, Nikon Ti-E/Ni-E series or Leica DM/DMI6000 series |
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