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Method Article
Infección de tejidos humanos con virus de inmunodeficiencia humana (VIH) ex vivo proporciona un valioso modelo 3D de la patogenesia virus. Aquí, describimos un protocolo e infectar a los especímenes del tejido de las amígdalas humanas y de la mucosa genital femenina con HIV-1 y mantener en la cultura en la interfase líquido-aire.
Histocultures permite estudiar interacciones intercelulares en tejidos humanos, y emplearon a huésped-patógeno modelo bajo condiciones controladas de laboratorio. Infección ex vivo de tejidos humanos con virus de inmunodeficiencia humana (VIH), entre otros virus, se ha utilizado con éxito para investigar la patogénesis de la enfermedad temprana, así como una plataforma para probar la eficacia y la toxicidad de los fármacos antivirales. En el presente Protocolo, se explica cómo procesar e infectar con VIH-1 explantes de tejido de las amígdalas humanas y de la mucosa cervical y mantenerlas en cultivo sobre esponjas de gelatina en la interfase aire-líquido durante unas dos semanas. Esta configuración no polarizado cultura maximiza acceso a nutrientes en el medio de cultivo y oxígeno, aunque la pérdida progresiva de la integridad del tejido y arquitecturas funcionales sigue siendo su principal limitación. Este método permite el control de la replicación del VIH-1 y la patogenesia usando varias técnicas, incluyendo las immunoassays, qPCR y citometría de flujo. De importancia, la variabilidad fisiológica entre los donadores de tejidos, así como explantes de diferentes áreas de la misma muestra, puede afectar significativamente los resultados experimentales. Para asegurar la reproducibilidad del resultado, es fundamental utilizar un número adecuado de explantes, repeticiones técnicas y condiciones de control donantes emparejados para normalizar los resultados de los tratamientos experimentales al compilar datos de múltiples experimentos (es decir, ., realizado con tejido de donantes diferentes) para el análisis estadístico.
Cultivos de células bidimensionales monotypic, mencionados aquí como convencionales, no tienen en cuenta la comunicación espacial y funcional entre la gran variedad de tipos celulares que componen los tejidos y órganos. Este aspecto es de suma importancia para los modelos experimentales de enfermedad, como interferir en las interacciones intercelulares homeostáticas es el factor de manejo de patologías de todos. Explantes de tejido ofrecen grandes ventajas para el modelado de salud y enfermedad en los seres humanos porque conservan la Citoarquitectura y muchos importantes aspectos funcionales de los órganos como lo son en vivo, aunque para una cantidad limitada de tiempo1. Por ejemplo, en ex vivo reto con antígenos de recuerdo, como toxoide diftérico o toxoide tetánico, tejido amigdalino responde con una vigorosa producción de anticuerpos antígeno específicos2. Como cualquier otro ex vivo modelo, histoculture tiene sus propias limitaciones: variabilidad entre donante, polarización de tejido, tejido limitada supervivencia y dificultad en el seguimiento de células más allá de la profundidad de la microscopia confocal1. No obstante, los explantes de tejidos humanos siguen un modelo de elección para el estudio de procesos inmunológicos homeostáticos y patógenos en los seres humanos, incluyendo las interacciones huésped-patógeno y posibles intervenciones terapéuticas3.
Los eventos críticos de la patogénesis del VIH-1 tienen lugar en los tejidos. Infección de la mucosa genital representa para la mayoría de los VIH-1 transmisión eventos en todo el mundo4. Tejido linfoide es el principal sitio de replicación del virus durante la infección aguda y alberga una piscina significativa de células infectadas latente5, y su persistencia representa el principal obstáculo para lograr una curación6. El reto de cultura y ex vivo de tejidos linfoides y de la mucosas humanos ofrecen algunas ventajas sobre sistemas convencionales basados en células aisladas para el estudio del VIH-1. Por ejemplo, las células residentes del tejido pueden apoyar la infección HIV-1 en ausencia de activación exógena, a diferencia de las células mononucleares de sangre periférica1. El uso de explantes de tejido linfoide ha permitido una mejor comprensión de algunos mecanismos claves subyacentes T CD4 célula agotamientoes decir, el efecto espectador7, que es el sello de la infección aguda. La preservación de estructuras como folículos de células B en tejidos linfoides8 y el epitelio en explantes de mucosa genital femenina9 ofrece la oportunidad única de integrar características espaciales y funcionales de la infección VIH-1 en estos sitios. Finalmente, histocultures fueron utilizados con éxito al modelo y estudio de10,de coinfección VIH-1 y herpesvirus11, así como para ensayos preclínicos de antirretrovirales y multitarget microbicidas12, 13 , 14 , 15.
Aquí, describimos un protocolo detallado para el cultivo de explantes de tejido humano Obtenido de las amígdalas y mucosas del tracto genital femenino inferior (cuello uterino), cubriendo la disección del tejido para explante desafío con HIV-1 en una forma no polarizada. El cultivo de explantes de tejido en la interfase líquido-aire, utilizando esponjas de gelatina como soporte, maximiza la exposición al oxígeno de aire mientras que proporciona acceso a los nutrientes del medio de cultivo a través de la esponja capilares, retrasando así su descomposición natural. La más inmediata forma de evaluar la replicación del VIH-1 en nuestro sistema es medir la cantidad de virus liberado en el medio de cultivo de explantes con el tiempo por inmunoensayo o qPCR. Infección por VIH-1 y la patogenesia (e.g., depleción de células T CD4) también puede evaluarse en explantes de tejido por la masiva extracción de ARN/ADN y qPCR en situ tinción y análisis de célula única a digestión de tejido mediante citometría de flujo.
El protocolo para la recogida de los tejidos humanos puede requerir aprobación ética de las autoridades locales competentes. En el caso indicadas cirugías como histerectomía y amigdalectomía, los especímenes no se recoge específicamente para el propósito de la investigación y el estudio no se considera la investigación de sujetos humanos (institutos nacionales de salud. Investigación en seres humanos. https://humansubjects.nih.gov/Walkthrough-Investigator#tabpanel11). Sin embargo, obtener datos personales y médicos de los donadores de tejidos (por ej., sexo, edad, uso de drogas actual, historia de infecciones, etc.) que pueden ayudar a interpretar los resultados experimentales, plantea preocupaciones sobre el consentimiento informado y la privacidad que debe ser abordados en el protocolo para la recolección de tejido.
PRECAUCIÓN: Todo el procedimiento debe llevarse a cabo en un gabinete de seguridad biológica. Todas las muestras humanas, los de individuos 'sanos', incluidos pueden albergar a agentes infecciosos. El operador debe recibir formación para trabajar con patógenos de la sangre para manejar en forma segura muestras de tejido, incluso si los experimentos no implican el uso del VIH. Una evaluación del riesgo del procedimiento de disección del tejido y la infección con el VIH debe ser realizada por personal capacitado para garantizar la seguridad del operador y compañeros de trabajo. El uso de VIH infecciosa requiere bioseguridad dedicado entornos de nivel 2 o 3 dependiendo del país y el Instituto específico Reglamento sobre productos biológicos peligrosos y patógenos de la sangre.
1. preparación de esponjas de gelatina
Nota: Aunque no es estrictamente necesario preparar esponjas de gelatina antes de disección del tejido, es más conveniente seguir el orden que se indica aquí, especialmente al manejar una gran cantidad de tejido o de muchos donantes.
2. disección del tejido amigdalino humano
Nota: Las amígdalas deben procesarse lo más pronto posible después de la cirugía, idealmente el mismo día de la cirugía. Alternativamente, las muestras pueden dejarse durante la noche sumergida en el CMT a 4 ° C.
3. infección del tejido amigdalino explantes con HIV-1
Nota: Para reducir la variabilidad de resultados entre experimentos independientes, la misma preparación de virus puede usarse para un estudio completo. Virus puede ser propagado en células mononucleares de sangre periférica activada de forma exógena y luego la cultura sobrenadante puede ser alícuotas para el almacenamiento a-80 ° C evitar la repetida congelación y descongelación (Tabla de materiales).
4. disección e infección de Mucosa Cervical uterina
Nota: Para obtener resultados óptimos, explantes de mucosa cervical deben ser procesados e infectados tan pronto como sea posible después de la cirugía, idealmente el mismo día de la cirugía. Alternativamente, las muestras se pueden almacenar sumergida en el CMT a 4 ° C durante la noche e infectadas inmediatamente después de la disección.
5. Histoculture
Varias técnicas se pueden utilizar para evaluar la replicación del VIH-1 en tejidos de explantes. Nuestra lectura estándar es medir la cantidad de HIV-1 p24gag publicado en CM en el tiempo con un inmunoensayo18.
Explantes de tejido de donantes diferentes, infectados con el mismo inóculo del mismo stock de VIH-1, pueden producir diferentes cantidades de virus (tabla 1). Esto...
El uso de tejido humano explantes para el estudio de la infección VIH-1 proporciona ventajas sobre los tradicionales sistemas experimentales bidimensional y monotípicos, como células primarias o líneas celulares, debido a su capacidad superior para reproducir las interacciones intercelulares y celular (p. ej., producción de citoquinas) funciona como en vivo. Sin embargo, tejido tonsillar y cervical difieren en muchos aspectos incluyendo el número y características fenotípicas y funcionales de VI...
Los autores no tienen nada que revelar.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones de la Fundación Blanceflor Boncompagni Ludovisi nee Bildt (http://blanceflor.se/), los médicos suecos de la Fundación contra el SIDA (http://www.aidsfond.se/, Ref. FOa2014-0006) y Fondazione Andrea e Libi Lorini (http : / / fondazionelorini.it/) a Andrea Introini.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Gelfoam 12-7 mm Absorbable gelatin sponge | Pfizer | NDC: 0009-0315-08 | Gelfoam and Spongostan perform equally well in histocuture for both tonsillar and cervical tissue. |
SPONGOSTAN Standard 70 × 50 × 10 mm Absorbable haemostatic gelatin sponge | Ferrosan Medical Devices | MS0002 | Gelfoam and Spongostan perform equally well in histocuture for both tonsillar and cervical tissue. |
RPMI 1640 with phenol red and glutamine | ThermoFisher Scientific | 21875034 | To RPMI1640 add MEM non-essential aminoacids, sodium pyruvate, gentamicin, amphotericin B and FBS 15% (v/v) to make culture medium (CM). |
Modified Eagle's medium (MEM) non-essential aminoacids (100x) | ThermoFisher Scientific | 11140035 | To RPMI1640 add MEM non-essential aminoacids, sodium pyruvate, gentamicin, amphotericin B and FBS 15% (v/v) to make culture medium (CM). |
Sodium pyruvate, 100 mM (100x) | ThermoFisher Scientific | 11360070 | To RPMI1640 add MEM non-essential aminoacids, sodium pyruvate, gentamicin, amphotericin B and FBS 15% (v/v) to make culture medium (CM). |
Gentamicin 50 mg/mL (1000x) | ThermoFisher Scientific | 15750037 | To RPMI1640 add MEM non-essential aminoacids, sodium pyruvate, gentamicin, amphotericin B and FBS 15% (v/v) to make culture medium (CM). |
Amphotericin B 250 μg/mL (100x) | ThermoFisher Scientific | 15290018 | To RPMI1640 add MEM non-essential aminoacids, sodium pyruvate, gentamicin, amphotericin B and FBS 15% (v/v) to make culture medium (CM). |
Fetal bovine serum (FBS) | To RPMI1640 add MEM non-essential aminoacids, sodium pyruvate, gentamicin, amphotericin B and FBS 15% (v/v) to make culture medium (CM). | ||
Ticarcillin disodium salt | Sigma-Aldrich | T5639-1G | Resuspend in sterile cell culture grade water tircacillin disodium (3 g) and potassium clavulanate (100 mg) and mix to obtain 100 mL of antibiotic solution (100x). Aliquote and store at -20 °C. Avoid repeated freezing and thawing. Supplement CM with antibiotic solution to make CMT. |
Potassium clavulanate | Sigma-Aldrich | 33454-100MG | Resuspend in sterile cell culture grade water tircacillin disodium (3 g) and potassium clavulanate (100 mg) and mix to obtain 100 mL of antibiotic solution (100x). Aliquote and store at -20 °C. Avoid repeated freezing and thawing. Supplement CM with antibiotic solution to make CMT. |
Sterile phosphate buffer saline (PBS) pH 7.4 w/o calcium, magnesium and phenol red | To use for storage and transportation of surgical specimens. PBS can be replaced with another isotonic solution with physiologic pH. Culture medium is best for overnight storage. | ||
Sterile cell culture grade water | |||
Sterile transportation container | |||
70% ethanol solution | |||
Disinfectant solution for biological waste disposal | |||
Sterile metal forceps or tweezers | |||
Sterile metal scissors | |||
Sterile flat weighing metal spatula | |||
Sterile scalpels and blades | |||
6-well cell culture plates | |||
12-well cell culture plates | |||
Sterile Petri dish, 100 mm × 20 mm | |||
Cell-free HIV-1 viral preparation HIV-1BaL | NIH AIDS Reagent Program | 510 | The virus should be propagated to generate a stock large enough to perform several experiments. Aliquote virus suspension and store at -80 °C. Avoid repeated freezing and thawing. |
Cell-free HIV-1 viral preparation HIV-1LAI.04 | NIH AIDS Reagent Program | 2522 | The virus should be propagated to generate a stock large enough to perform several experiments. Aliquote virus suspension and store at -80 °C. Avoid repeated freezing and thawing. |
Lamivudine (3TC) | NIH AIDS Reagent Program | 8146 | Resuspend in DMSO at 10 mg/mL, aliquote and store at -20 °C. Avoid repeated freezing and thawing. |
Biological safety cabinet | |||
Water-jacketed CO2 incubator, set at 37 °C, 5% CO2, ≥ 90% humidity | |||
Water bath set at 37 °C | |||
Sterile 1.5 and 2mL screw cap tubes | |||
Dry bath shaker with heating block for 1.5 mL tubes, set at 37 °C, 300 rpm |
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