Propagación de<em&gt; Homalodisca coagulata virus-01</em&gt; A través de<em&gt; Homalodisca vitripennis</em&gt; Cultivo Celular

Resumen

Aquí se presenta un protocolo para propagar células Homalodisca vitripennis y HoCV-1 in vitro. Se retiró el medio de HoCV-1 cultivos positivos y ARN extraído cada 24 h durante 168 horas. Supervivencia celular se cuantificó mediante tinción con azul de tripano. Partículas virales enteras fueron extraídos después de la infección. ARN extraído se cuantificó por QRT-PCR.

Resumen

La chicharrita de alas cristalinas (Homalodisca vitripennis) es un insecto altamente vagile y polífagas encuentra en todo el suroeste de los Estados Unidos. Estos insectos son los vectores predominantes de Xylella fastidiosa (X. fastidiosa), una bacteria xilema limitado que es el agente causal de la enfermedad de Pierce (PD) de la vid. La enfermedad de Pierce es económicamente perjudicial; Por lo tanto, H. vitripennis se han convertido en un objetivo para las estrategias de manejo de patógenos. Un dicistrovirus identificado como Homalodisca coagulata virus-01 (HoCV-01) se ha asociado con un aumento de la mortalidad en H. poblaciones vitripennis. Debido a que se requiere una célula huésped para la replicación HoCV-01, cultivo celular proporciona un entorno uniforme para la replicación dirigida que es logísticamente y económicamente valiosa para la producción de biopesticida. En este estudio, un sistema para la propagación a gran escala de H. vitripennis células a través de cultivo de tejidos se desarrolló, providing un mecanismo de replicación viral. HoCV-01 se extrajo de insectos de todo el cuerpo y se usa para inocular H. cultivaron vitripennis células en diferentes niveles. El medio de cultivo se eliminó cada 24 h durante 168 h, ARN extraído y analizado con QRT-PCR. Las células se tiñeron con azul de tripano y se contaron para cuantificar la supervivencia celular usando microscopía de luz. Partículas de virus enteros se extrajeron hasta 96 h después de la infección, que fue el punto de tiempo determinado que antes de producirse el colapso total de cultivo celular. Las células también se sometieron a tinción fluorescente y vistos usando microscopía confocal para investigar la actividad viral en la F-actina apego y núcleos integridad. La conclusión de este estudio es que el H. vitripennis células son capaces de ser cultivadas y se utiliza para la producción en masa de HoCV-01 a un nivel adecuado para permitir la producción de un bioplaguicida.

Introducción

La chicharrita de alas cristalinas (Homalodisca vitripennis Germar 1821) ha sido identificado como el vector predominante de Xylella fastidiosa (X. fastidiosa), el agente causal de la enfermedad de la vid (PD) de Pierce en América del Norte ^1. Gestión de la población de insectos se ha convertido rápidamente en el foco de la investigación para combatir esta devastadora problema para la industria de la viticultura en California y en todo el sur de Estados Unidos. Una de sentido positivo, el virus de ARN monocatenario perteneciente a la familia Dicistroviridae, Homalodisca coagulata virus-01 (HoCV-01) ha sido identificada en H. salvaje poblaciones vitripennis y demostrado que aumenta la mortalidad en las poblaciones ^2-4, al tiempo que reduce la resistencia de los insectos a los insecticidas.

Desarrollo de métodos para efectivamente trasera infectada H. vitripennis hasta la edad adulta en un entorno de laboratorio han sido difíciles porque H. vitripennis tienen diferentes necesidades nutricionales de una etapa específica que requieren una variedad de plantas huésped ^5.8. Instalaciones específicas están obligados a H. vivo trasera vitripennis en los Estados Unidos; Por lo tanto, el cultivo de células es más económico y una alternativa viable, así como cada vez más vital para HoCV-01 de detección y la replicación ^2,9. Mientras que los métodos básicos para el establecimiento de cultivos de células de H. vitripennis se describen, estos métodos aún no se han utilizado para la producción comercial de agentes de control biológico, tales como virus ^2.

El objetivo general de los siguientes procedimientos es producir una alta concentración de HoCV-01 adecuado para la utilización como agente de control biológico. La replicación viral requiere de una célula viva, que es la razón por cultivar con éxito y optimizar H. vitripennis culturas es vital para el progreso de la producción de los niveles rentables de virus.

Protocolo

1. Cell Culture

NOTA: Las líneas celulares Homalodisca vitripennis establecidos por el laboratorio del Dr. Wayne Hunter en el Servicio de Investigación Agrícola del USDA (Ft. Pierce, FL EE.UU.) se utilizan para iniciar una acción de laboratorio compuesto por etapas de células mixtas incluyendo fibroblastos y monocapas iniciales.

1. Lleve a cabo los siguientes procedimientos en un entorno de laboratorio estéril mantenido a una temperatura de 20-24 ° C con 25 frascos de cultivo cm ^2.
2. Cultivar y mantener culturas en 25 cm ² frascos de cultivo de tejidos utilizando medio H2G + Saltamontes, un modificado medios abeja WH2 ¹⁰ (Tabla 1).
3. Incubar frascos de cultivo a 24 ° C con ~ 53% de humedad.
4. Utilice un microscopio invertido con un aumento total de (TM) de 100X para controlar el crecimiento del cultivo, por ejemplo, comprobar si hay cualquier crecimiento celular anormal, monitorear todos los contaminantes potenciales, y comprobar el progreso de crecimiento a través de la callesuperficie tura.
5. Realizar un cambio de medio completo (medio de cultivo ~ 4 ml por matraz) cada 7 - 10 días sin perturbar la superficie de cultivo.
6. Pase culturas cuando la superficie de cultivo es de aproximadamente 80% cubierto por un crecimiento celular (confluente) usando 0,25% de tripsina que contiene ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) para disociar las células. Añadir ~ 2 - 3 ml de tripsina a cada matraz de cultivo y exponer cultivo (s) a la enzima durante períodos cortos de tiempo (5 - 10 min) para lograr la disociación celular completa.
7. Añadir una cantidad igual de medio fresco al matraz de cultivo (s) (~ 2 - 3 ml) para detener la actividad enzimática y transferir toda la solución a un tubo cónico para centrifugación.
8. Precipitar las células por centrifugación a 4 ° C durante 6 min a 350 x g.
9. Eliminar el sobrenadante sin alterar el sedimento celular y añadir ~ 8 ml de medio fresco a cada tubo. Homogeneizar suavemente las células con una pipeta.
10. Culturas Split en una relación 1: 2 de 25 cm ² frascos (~ 4 ml de soluti celularsobre por matraz) y se deja culturas recién pasado en reposo durante 48 horas para permitir que las células en suspensión se adhieran firmemente a la superficie del matraz.
    NOTA: El cultivo de células de 48 pocillos en placas de cultivo de tejido estériles con una superficie de crecimiento de 1 cm ² también es posible y que se puede mantener en la misma manera que los frascos de cultivo con una reducción en el volumen de medio de cultivo a ~ 250 l.

2. Extracción Virus Total

1. Homogeneizar cuerpos enteros de virus H. positivo vitripennis en tampón fosfato, pH ~ 7,2, con 0,02% de trihidrato de dietilditiocarbamato de sodio (DETCA) por agitación durante ~ 10 seg intervalos hasta que no haya más grandes masas de tejido presente. Extracto de virus a través de la centrifugación a 124.500 xg supervelocidad durante 4 horas a 4 ° C o 22.000 xg durante 16 horas a 4 ° C. Si se forma un precipitado en la parte superior, retírelo con un algodón estéril ^11.
2. Eliminar el sobrenadante.
3. Recoger el precipitado ydisolver con 5 ml de 10 mM de tampón de fosfato (sin DETCA), pH ~ 7,2, que contiene 0,4% de ácido Na-desoxicólico y 4% de éter hexadecil polietilen glicol (Brij 52).
   1. Para mezclar bien el sedimento, eliminar el sedimento desde el lado del tubo y aplastar hasta en solución si es necesario.
   2. Añadir más tampón fosfato 10 mM en ~ incrementos de 5 ml para ayudar a la pastilla entra en solución si es necesario y se combinan en 2 tubos de ^11.
4. Centrifugar la solución a 300 xg durante 15 min ^11.
5. Eliminar el sobrenadante y pasar la solución a través de un filtro de 0,45 micras, y recoger el filtrado en un tubo de gran colección ^11.
6. Transferencia de filtrado a una membrana de diálisis con un corte de peso molecular (MWCO) de 3,5 kD, usando pequeñas cantidades de tampón fosfato 10 mM (pH 7) que no contiene DETCA si es necesario ^11.
7. Coloque la membrana de diálisis en un gran vaso lleno de _ddH2O a 4 ° C. Cambie el _ddH2O cada hora fo 5 - 6 horas, hasta que se forma un precipitado blanco en la membrana ^11.
8. Recoger el virus purificado desde dentro de la membrana y someter la solución de virus 100% a una serie de dilución de 10 veces mediante la adición de 10 l de solución a 90 l de ddH ₂ O. A continuación añadir 10 l de la dilución para otros 90 l de _ddH2O hasta llegar a una dilución de 1: 100.000.
9. Solución de virus Conservar a -80 ° C.

3. replicación viral

1. Se siembran las células en placas de cultivo de 48 pocillos y crecen todas las filas hasta que el crecimiento celular es el 80% de confluencia (aproximadamente 72 horas después de pase si las células están creciendo a una tasa promedio).
2. Inocular cada fila de células con el virus diluido en serie una vez que el crecimiento celular alcanza la confluencia, es decir, una fila de una dilución 1:10, una fila de una dilución 1: 100, etc, a excepción de la fila superior. Utilice la fila superior como un control y añadir 10 l de _ddH2O a cada pocillo como control de volumen.
   1. Con el fin de establecer una concentración de células de línea de base de partida para la comparación con los recuentos de células experimentales, disociar y contar el primer pocillo de cada fila antes de la inoculación inicial de cualquier pozos en los cultivos con virus.
3. Monitorear placas de cultivo cada 24 horas después de la inoculación viral para cualquier cambio de color en el medio que indica un cambio de pH y de cambios en la morfología celular.
4. Image una columna de la placa de ensayo en cada punto de tiempo, utilizando un microscopio invertido a 100X TM.
5. Retire todo el medio de la columna que se ha proyectado en cada punto de tiempo de 24 horas y almacenarlo a corto plazo a -20 ° C para la extracción de RNA y cuantificación viral o largo plazo a -80 ° C.
6. Disociar las células de los pocillos después de retirar el medio como se describió anteriormente en los pasos 1.6 a 1.9, utilizando sólo ~ 250 l de EDTA 0,25% tripsina y medio fresco para detener la actividad enzimática y ~ 250 l de medio fresco para volver a suspender la pelle celulart.
7. Añadir 10 l de 0,4% de tripano mancha azul a cada tubo que contiene las células para realizar recuentos de células después de la disociación celular para cada período de 24 horas durante una semana. Permita que la mancha se asiente por 10 minutos antes de realizar el recuento de células.
   1. Realizar el recuento de células dentro de 1 h de exposición a manchar o células viables comenzará a la absorción de manchas así como las células no viables.
8. Agregar lentamente 10 l de la solución de células teñidas a cada lado de un hemocitómetro estándar utilizando una micropipeta. Deje que la solución que se ha tomado por la acción capilar para evitar burbujas de aire.
9. Contar el número de células viables (no teñidas) en ambos lados de la hemocitómetro (el equivalente de 4 cargos de las 16 plazas del hemocitómetro). Lleve a cabo el recuento de células de cada pocillo de la columna que se ha quitado.
10. La media de los recuentos de células de cada columna y utilizar la siguiente fórmula para obtener el número total de recuento de células: (número medio de células / 4) x factor de dilución = número de células x 10 ^{4 ml. Esta es la densidad celular o el número de células viables en el cultivo.}

4. Extracción del virus a partir de cultivos celulares

1. Retire H. tratada vitripennis células de los frascos de cultivo como se ha descrito anteriormente en los pasos 1.6 a 1.8, utilizando sólo ~ 250 l de 0,25% EDTA tripsina y medio nuevo para detener la actividad enzimática.
2. Eliminar el sobrenadante.
3. Extracto de virus a partir de células de cultivo siguiendo el protocolo descrito anteriormente en los pasos 2.3 a 2.8.

5. extracción de RNA

1. Extracto de ARN a partir de muestras de medio recogidos durante cada ensayo virus de una semana usando una extracción tiocianato-fenol-cloroformo de guanidinio diseñado para muestras líquidas por el protocolo del fabricante.
2. Tienda extrae muestras a -80 ° C.

6. RT-PCR

1. Establecer normas virales para RT-PCR mediante la ejecución de PCR tradicional utilizando elpar de cebadores cebador HoCV RT-PCR 1 (adelante 5'-GCTCCCCGGCTTTGCTGGTT-3 ', 5'-revertir ACGACGGATCTGCGTGCCAA-3') con el virus aislado de toda H. cuerpo vitripennis.
2. Asunto producto de la PCR a electroforesis en gel durante 60 min a 120 V en un gel de agarosa al 2% que contenía 0,1% de bromuro de etidio.
3. Escindir las bandas del gel y se purifica utilizando un kit de extracción de gel según el protocolo del fabricante.
4. Piscina todo extirpados y producto de gel purificado y purificar aún más por la precipitación básica etanol. Eluir el producto de precipitación en aproximadamente 30 l de Tris EDTA (TE) para aumentar la concentración total de la muestra.
5. Cuantificar el nivel de cDNA en muestras combinadas a través de espectrofotometría usando ajustes de longitud de onda 260/230 para la detección de ácido nucleico.
6. Lleve a cabo una serie de diez veces diluciones seriadas de la muestra purificada que van desde 57 ng / l a 57 ag / l (10 ^-18). Realizar la dilución en serie similar a la descrita in 2.8 con los ajustes realizados para la diferencia en los requisitos de concentración.
7. Determinar límites de detección de la serie de dilución mediante la realización de QRT-PCR utilizando un kit de QRT-PCR con una cuantificación fiable de las transcripciones de baja abundancia.
   NOTA: Las concentraciones virales inferiores a 5 x 10 ^-3 copias no son detectables.
8. Extracto de ARN de las muestras experimentales como se describe anteriormente en el paso 5.1 y cuantificar mediante espectrofotometría.
9. Normalizar todas las muestras extraídas a 5 ng / l usando agua libre de nucleasa.
10. Realizar qRT-PCR en todas las muestras, en los duplicados, como 25 reacciones mu l usando un kit de qRT-PCR de un solo paso con la capacidad de detectar bajo número de copias de la siguiente manera: 50 ° C para mantener 10 min; 95 ° C suspenso durante 5 min; 30 ciclos de 95 ° C durante 10 seg, 60 ° C durante 30 s; fundir 50 a 99 ° C durante 5 segundos en cada paso.
    1. Hacer la mezcla maestra para que cada mezcla de reacción contiene 12,5 l de masters de 1xmezcla r, 1,0 l (0,3 M) de cebador directo, 1,0 l (0,3 M) de cebador inverso, 0,25 l de la transcriptasa inversa y cantidades variables de plantilla en base a los valores de normalización.
    2. Llevar el volumen total de reacción de 25 l con agua libre de RNasa.
    3. Incluir cinco concentraciones estándar en cada PCR se ejecutan con los siguientes números de copias: 5 x 10 ^-10, 5 x 10 ^-8, 5 x 10 ^-6, 5 x 10 ^-4 y 5 x 10 ^-2 copias. Establecer el umbral para cada ejecución hasta justo debajo de una fluorescencia de 10x ^-2,5 para reducir el ruido durante la adquisición temprana en el comienzo de cada ejecución.

7. Microscopía Confocal

1. Se cultivan las células Homalodisca vitripennis en unas doce placas que contiene así cubreobjetos de vidrio que miden 18 mm de diámetro en cada pocillo.
2. Inocular una columna en la placa de cada 24 h durante un período de cuatro días, una vez se logra una monocapa. Asegúrese de que cada cCOLUMNA contiene también un control, una dilución baja viral (1:10) bien y una dilución viral alta (1: 100.000) también. Utilice soluciones de virus obtenidos en la etapa 2.8.
3. Quite todos los medios de comunicación en el quinto día y lavar las células dos veces con 1x PBS (pH 7.4).
4. Fijar las células con paraformaldehído al 4% frío a 4 ° C durante 30 min.
5. Añadir 500 l de 1x tampón fosfato salino (PBS) a las células y se lavan durante 10 min a TA en un agitador a baja velocidad. Lavar las células tres veces.
6. Añadir 500 l de 0,1% de Triton X-100 a las células para permeabilizar ellos. Deje reposar durante 10 minutos a temperatura ambiente.
7. Lavar las células de nuevo como se describió previamente en el paso 7.5.
8. Añadir 500 l de una solución al 5% de albúmina de suero bovino (BSA) para bloquear las células a TA. Deje reposar durante 2 horas y luego retire.
9. Diluir de stock rodamina faloidina-rojo conjugado (RCP) 1: 250 en 1X PBS que contenía 5% de BSA y añadir 250 l de la dilución a cada pocillo para manchas para F-actina.
10. Placa de cubierta de aluminio faceite para evitar que el tinte de blanqueo e incubar las células a 4 ° CO / N.
11. Retire la RCP después de 12 h de incubación y reemplazarlo con 250 l de 4 ', 6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) (250 mg / ml) diluido en PBS 1x conteniendo 5% de BSA, para teñir los núcleos de las células .
12. Se incuban las células que contienen DAPI a TA durante 1 h.
13. Lavar las células tres veces con 1x PBS como se describe anteriormente en el paso 7.5.
14. Retire con cuidado los cubreobjetos de los pozos y montar a portaobjetos de microscopio utilizando un medio de montaje con un reactivo anti-fade.
15. Deje que los portaobjetos se sequen en lightproof cajas hasta que se observa bajo el microscopio confocal. Ver prepara diapositivas tan pronto como sea posible ya que los tintes pueden desvanecerse rápidamente.
16. Image células teñidas utilizando un sistema confocal equipado con un microscopio que contiene una lente de 63X (aceite) plan de apochromate.
    1. Establezca las longitudes de onda de láser a 543 ± 10 nm de excitación y 575 ± 10 nm de emisión para Rhoadmine phalloidin-rojo conjucated, Y 369 ± 10 nm de excitación y 450 ± 30 nm de emisión para DAPI.
    2. Utilice ganancia idéntica y los ajustes establecidos fuera de para el detector para obtener todas las imágenes.
    3. Procesar imágenes utilizando el software adecuado para el procesamiento de imágenes y la clasificación e importar imágenes deseado en un software de gestión de imágenes.

Resultados

La unión celular y el crecimiento se observó dentro de las 48 horas de paso en los dos frascos de cultivo de pequeños y grandes, a partir de cultivos primarios y pasajes continuos. Crecimiento y desarrollo de fibroblastos también se observó dentro de este marco de tiempo. Cuando frascos recién sembrados fueron perturbados antes de 48 horas, se produjo una disminución visible en la unión de las células, lo que lleva a las culturas de crecimiento más lento ya veces no sujeción o de crecimiento en absoluto. Las ...

Discusión

El aumento de las preocupaciones en cuanto a la afluencia de especies agrícolas invasivas han llevado a una mayor demanda de nuevas metodologías para la defensa frente a plagas y patógenos emergentes. Un enfoque de la prevención y manejo de la enfermedad consiste en la gestión de vectores de patógenos y era el objetivo principal de este estudio. Economía desempeñan un papel vital en la decisión de producir este tipo de bioplaguicida para manejar vectores de patógenos en la agricultura debido a la aplicación p...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Corning cell culture flasks	Sigma Aldrich	CLS430168	Surface area 25 cm2, canted neck, cap (plug seal)
Olympus DP30BW, IX2-SP, IX71	Olympus		Inverted microscope and camera
Trypsin-EDTA solution	Sigma Aldrich	T4049	0.25%, sterile-filtered, BioReagent, suitable for cell culture, 2.5 g porcine trypsin and 0.2 g EDTA • 4Na per liter of Hanks′ Balanced Salt Solution with phenol red
Greiner CELLSTAR multiwell culture plates	Sigma Aldrich	M8937	48 wells (TC treated with lid)
DETCA	Sigma Aldrich	228680	Sodium diethyldithiocarbamate trihydrate
Corning bottle-top vacuum filter system	Sigma Aldrich	CLS431206	Cellulose acetate membrane, pore size 0.45 μm, membrane area 54.5 cm2, filter capacity 500 ml
Brij 52	Sigma Aldrich	388831	Polyethylene glycol hexadecyl ether
Phosphate buffer solution	Sigma Aldrich	P5244	Received as 100 mM diluted to 10 mM with sterile water
TRIzol LS	Life Technologies	10296-028
Agarose	Sigma Aldrich	A5304	For electrophoresis
Ethidium bromide	Sigma Aldrich	E7637	BioReagent, for molecular biology, powder
QIAquick	Qiagen	28704
QuantiTect qRT-PCR kit	Qiagen	204243
4% paraformaldehyde	Sigma Aldrich	P6148	Reagent grade, crystalline
PBS	Sigma Aldrich	P5368	Phosphate buffered saline
Triton X-100	Sigma Aldrich	X100
Bovine serum albumin (BSA)	Sigma Aldrich	A2153
Rhodamine red-conjugated phalloidin	Life Technologies	R415	Rhodamine phalloidin is a high-affinity F-actin probe conjugated to the red-orange fluorescent dye, tetramethylrhodamine
DAPI	Sigma Aldrich	D9542
ProLong Gold Antifade Reagent	Life Technologies	P36934
LSM510 Meta Confocal System	Carl Zeiss
LSM Zen 2007 Software	Carl Zeiss
Grace’s Insect medium (supplemented, 1x)	Sigma Aldrich	G8142	H2G+ leafhopper medium component
L-histidine monohydrate	Sigma Aldrich	H8125	H2G+ leafhopper medium component
Medium 199 (10x)	Sigma Aldrich	M4530	H2G+ leafhopper medium component
Medium 1066 (1x)	Sigma Aldrich	C0422	H2G+ leafhopper medium component
Hank’s Balanced Salts (1x)	Sigma Aldrich	51322C	H2G+ leafhopper medium component
L-Glutamine (100x)	Sigma Aldrich	G3126	H2G+ leafhopper medium component
MEM, amino acid mix (50x)	Sigma Aldrich	56419C	H2G+ leafhopper medium component
1 M MgCl solution	Sigma Aldrich	M8266	H2G+ leafhopper medium component
Pen-Strep (w/ glutamine)	Sigma Aldrich	G6784	H2G+ leafhopper medium component
Nystatin	Sigma Aldrich	N6261	H2G+ leafhopper medium component
Gentamycin	Sigma Aldrich	46305	H2G+ leafhopper medium component
Dextrose	Sigma Aldrich	D9434	H2G+ leafhopper medium component
Fetal Bovine Serum	Sigma Aldrich	F2442	H2G+ leafhopper medium component