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Method Article
Il protocollo descrive un sistema modello efficiente e riproducibile per studiare herpes simplex virus di tipo 1 (HSV-1) latenza e riattivazione. Il dosaggio utilizza omogenei culture neurone simpatico e consente la dissezione molecolare del virus-neurone interazioni utilizzando una varietà di strumenti interferenza tra RNA e l'espressione di proteine ricombinanti.
Herpes simplex virus di tipo 1 (HSV-1) stabilisce una vita lunga infezione latente nei neuroni periferici. Questo serbatoio latente è la fonte di eventi riattivazione ricorrenti che garantiscono la trasmissione e contribuire alla malattia clinica. Antivirali attuali non influenzano il serbatoio latente e non ci sono vaccini. Mentre i dettagli molecolari di replicazione litico sono ben caratterizzati, meccanismi che controllano la latenza nei neuroni rimangono elusivi. La nostra attuale comprensione di latenza è derivato da studi in vivo su modelli animali di piccole dimensioni, che sono stati indispensabili per la definizione dei requisiti dei geni virali e il ruolo delle risposte immunitarie. Tuttavia, è impossibile distinguere effetti specifici sul virus-neurone rapporto da conseguenze più generali di infezione mediati da cellule immunitarie di sostegno o non neuronali in animali vivi. Inoltre, la sperimentazione animale è costosa, richiede tempo, e limitate in termini di opzioni disponibili per la manipolazione di accoglienzaprocessi. Per superare queste limitazioni, un neurone solo sistema è disperatamente necessario che riproduce la vivo nelle caratteristiche di latenza e la riattivazione, ma offre i vantaggi di coltura tissutale in termini di omogeneità e di accessibilità.
Qui vi presentiamo un modello in vitro utilizzando colture di neuroni primari dai gangli simpatici rat cervicale superiore (SCG) (Figura 1) per studiare HSV-1 la latenza e la riattivazione che si adatta maggior parte se non tutti i criteri desiderati. Dopo aver eliminato cellule non neuronali, vicino omogenei TrkA + colture neuronali sono infettati con HSV-1 in presenza di acyclovir (ACV) per sopprimere la replicazione litico. Dopo la rimozione ACV, non produttivi infezioni da HSV-1 che presentano caratteristiche fedelmente accettato di latenza sono stabiliti in modo efficiente. In particolare, mRNA litici, proteine e virus infettivo diventa non rilevabile, anche in assenza di selezione, ma latenza associata trascrizione (LAT) expression persiste in nuclei neuronale. Genomi virali sono mantenuti ad un numero medio di copie 25 per neurone e possono essere indotte a replicare produttivamente interferendo con PI3-chinasi / Akt segnalazione o il ritiro semplice del nerve growth factor 1. A ricombinante HSV-1 EGFP codifica fusa alla proteina virale US11 litico fornisce uno funzionale, in tempo reale marcatore per la replica risultante da riattivazione che è facilmente quantificato. In aggiunta ai trattamenti chimici, metodologie genetiche come la RNA-interferenza o il gene di consegna attraverso vettori lentivirali può essere applicato con successo al sistema di autorizzazione gli studi meccanicistici che sono molto difficili, se non impossibile, negli animali. In sintesi, il SCG-based HSV-1 la latenza / riattivazione sistema fornisce un potente strumento necessario per svelare i meccanismi molecolari che controllano HSV1 latenza e riattivazione nei neuroni, un puzzle di lunga data in virologia, la cui soluzione può offrire nuove intuizioni nello sviluppo di nuove terapie che obiettivo tsi riserva herpesvirus latente.
1. Isolamento e la coltura di neuroni SCG da embrioni di ratto
Per fornire un contesto utile per comprendere questo protocollo, e per una discussione approfondita della letteratura in precedenza che i metodi stabiliti di cultura SCG neurone, compresa la base per la SCG in coltura in vitro, la piastra di rivestimento substrati, ed i componenti del siero senza mezzi di comunicazione, la si rimanda ai riferimenti 2-4.
* Il SCG è trasparente e incolore rispetto alla opaco, giallastro tessuto adiposo che circonda la biforcazione. Provare a rimuovere la maggior quantità di vasi residui del tessuto adiposo e nel sangue, prima di raccogliere i gangli.
Collagenasi * residua interfenuovamente con il substrato collagene necessario per l'adesione delle cellule alla piastra di coltura.
* Fare attenzione a non a un eccesso di triturare, in modo da danneggiare le cellule. Se la tripsina e collagenasi trattamento ha avuto successo, un massimo di quindici su e giù cicli con l'ago 21 G, e tre cicli con l'ago 23 G dovrebbe essere sufficiente.
* E 'importante utilizzare una buona tecnica di coltura di tessuto sterile perché gli antibiotici sono stati omessi dai mezzi di comunicazione di crescita. Inoltre, non ci può essere una significativa variabilità tra collagene provenienti da diversi fornitori. Abbiamo avuto risultati costanti tra i lotti con coda di topo collagene da Millipore.
* Problemi con contaminazioni fungine o batteriche sono di solito evidenti entro le prime 24 ore di cultura. Esaminare con attenzione ogni pozzetto per la crescita microbica prima di sostituire terreni in piastra. Se soltanto un numero limitato di pozzi sono interessate, possono essere trattati con una soluzione diluita di candeggina, lavate con PBS ed essiccato al fine di procedere con l'esperimento. Si consiglia di ripetere qualsiasi esperimento in cui anche un numero limitato di pozzi avevano contaminazione microbica. Se la contaminazione microbica ampio si osserva nel piatto ben 96, l'esperimento deve essere terminato.
2. L'infezione di SCG Cultmisure di protezione contro HSV-1 US11-EGFP e Istituzione di latenza
Per fondo utile sulle tecniche virologici, incluse la propagazione del virus di base, determinando titolo virale, e molteplicità di infezione (MOI), si rimanda il lettore al riferimento 5. Per una discussione di biologia herpesvirus, si rimanda il lettore a fare riferimento 6. Infine, si rimanda ai riferimenti 7-10 per gli esempi precedenti, altri protocolli, e lo sfondo aggiuntive riguardanti la alpha-herpesvirus infezione litica dei neuroni SCG e per il confronto con adattamenti nostro protocollo per studiare la latenza e la riattivazione.
* Si tratta di exceedingly importante ridurre al minimo necessario manipolazione fisica del neurone in ogni momento. Semplicemente la rimozione e la sostituzione dei media o infettare con le scorte di virus deve essere fatto molto delicatamente e lentamente. In caso contrario, lo stress risultante meccanica può avere un impatto negativo sulla redditività dei neuroni.
* MOI è calcolata usando titolo virale determinato mediante saggio di placca su cellule Vero 12 e il numero di cellule vive placcato, seminate per pozzetto in fase 1,14. Questo calcolo è utile solo in senso operativo,come il numero totale di cellule semi contiene neuroni insieme glia contaminanti, e fibroblasti. Poiché queste cellule contaminanti divisione vengono uccisi da un trattamento con agenti anti-mitotici, l'effettiva MOI per i neuroni superstiti è in realtà maggiore. Dalla quantità iniziale di partenza di 5.000 - 6.000 cellule vive, circa 1.000 i neuroni rimangono dopo il trattamento con agenti anti-mitotiche (come valutato dal conteggio delle cellule trypsinizing e diretto). Il MOI ottimale da utilizzare per infettare colture neuronali possono variare leggermente da una preparazione virus magazzino a quella successiva. Con ogni nuovo allestimento del virus, si consiglia di testare una gamma limitata di differenti MOI dal 1 a 2. L'obiettivo qui è quello di individuare quello che ha meno gli effetti sulla vitalità dei neuroni e produce il maggior numero di eventi di riattivazione inducibile (definito nella sezione 3). L'US11-EGFP virus è particolarmente utile in tempi brevi, ottimizzando le condizioni, ma si possono utilizzare anche altre letture, come saggio di placca o di quantisentante PCR. Può essere utile utilizzare virus purificato attraverso un cuscino di saccarosio per rimuovere le impurità che riducono la vitalità cellulare, anche se questo non è essenziale e non eseguita di routine.
* È estremamente importante essere estremamente delicata quando si cambiano i mezzi di infezione. Scopo la punta della pipetta alla parete del pozzo piuttosto che al fondo del pozzo, e permettere ai mezzi di scorrere dolcemente sulle cellule. Anche espulsione rapida supporti dal pipetta può generare una forza sufficiente a staccare i assoni dal substrato e indurre le cellule a distaccherà tipicamente come un foglio di cellule. Se soltanto un numero limitato di neuroni detach (20-30%), le conseguenze sono minime, a condizione che le cellule appaiono sani. I neuroni sono staccate probabile riattaccare nel tempo, tuttavia, gli assoni non sarà più esteso un bend assoni nuovi ricrescere. Mentre non ottimale, l'esperimento può procedere se solo un numero limitato di pozzetti sono interessati. Se vi è il distacco estesa di neuroni (70-80%), si consiglia di non compresi i pozzetti interessati (s) nell'esperimento. Se la maggior parte dei pozzi contengono 70-80% dei neuroni indipendenti, si consiglia di terminare l'esperimento. Mentre i neuroni può ancora rimontare, in genere si formano grumi di grandi dimensioni. Questo complica la corretta valutazione dei singoli neuroni si riattiva. Si consiglia di ripetere qualsiasi esperimento in cui sono stati osservati i pozzi con i neuroni scollegati per garantire che i tassi di riattivazione non sono stati influenzati dal differenziale rispetto dei neuroni ai pozzetti.
Inoltre, è fondamentale per gestire le culture sempre più delicatamente possibile. Sollecitazioni meccaniche da inutili, i movimenti improvvisi (compresi ripetute aperture e chiusura di una porta della camera incubatrice) o forzata Media Application could compromesso la capacità di supportare le culture HSV-1 la latenza, il possibile risultato di tassi eccessivamente elevati di riattivazione spontanea in un dato esperimento.
3. Riattivazione e valutazione
Eventi riattivazione * Più può verificarsi in una cultura, come descritto in 1. Per distinguere un evento primario riattivazione dalla diffusione virale derivanti da reazioni tivation, l'inibitore incapsidamento WAY-150.138 possono essere aggiunti. Bloccando incapsidazione, virus infettivo non è prodotto e diffuso derivante dalla riattivazione non è possibile. In questo modo, il segnale EGFP rilevato in presenza di WAY-150138 riflette il numero di eventi di riattivazione indipendenti all'interno di una cultura ben singe 1,13-15. Si noti che WAY-150.138 è efficace solo contro il ceppo-1 e HSV Patton non disponibili in commercio. In alternativa alla WAY-150.138, è possibile utilizzare uno dei seguenti: i) un virus mutante compromessa la capacità di diffusione di cellule vicine possono essere utilizzati; ii) un virus reporter di cui è espressa EGFP da un promotore IE in presenza continua di ACV, iii) il trattamento con PAA o ACV per impedire l'espressione del gene in ritardo (e la produzione di virus infettante), seguita da immunofluorescenza utilizzando anticorpi diretti contro un prodotto del gene IE.
4. Metodi alternativi per la valutazione riattivazione utilizzando il test
ONTENUTO "> I risultati di un individuo, singolo esperimento dovrebbe essere ottenuto da una singola preparazione del SCG. replicati esperimenti possono essere eseguiti con preparazioni SCG indipendenti più a lungo ogni replica è stata condotta utilizzando una singola partita SCG.5. Risultati rappresentativi
La Figura 2A mostra un esempio dove 1 pM tricostatina A (TSA), un induttore noto di riattivazione 16-18, viene applicato a colture SCG latente infettati con il tipo selvatico HSV1 EGFP-US11 giornalista ceppo. Con la TSA, la riattivazione raggiunge il 50% del massimo entro 2 giorni, e da 5 giorni la riattivazione altopiani intorno al 60% dei pozzi. Linea di base ('spontanea') riattivazione è circa il 10% in questo esperimento e varia tipicamente da 10-20% di utilizzare questo sistema in vitro. Livelli massimi di riattivazione variano a seconda di quale induttore riattivazione viene utilizzato. Induttori riattivazione Molti può essere applicato per la durata dell'esperimento in quanto non interferiscono con produttiva replicazione virale, ma questo deve essere determinato empiricamente. Altri induttori, tra cui un reagente che colpisce la vitalità dei neuroni e impedisce il completamento del ciclo virale vita produttiva, possono richiedere una domanda di impulso transitorio per provocare la riattivazione.
Mentre l'accumulo di EGFP-US11 in ciascun pozzetto dell'esperimento illustrato in Figura 2A è indicativa di riattivazione di latenza, non distingue se l'US11-EGFP segnale in neuroni individuali deriva da un evento riattivazione indipendente, o la diffusione di un virus riattivato attraverso la cultura. Per valutare il numero di neuroni sottoposti eventi riattivazione indipendenti in ciascun pozzetto, le colture sono state pre-trattate con WAY-150.138, un composto che blocca specificamente propagazione virale prevenendo incapsidamento del DNA virale genoma 13-15. Infetti culture dei neuroni simpatici sono stati trattati con WAY-150138 e la riattivazione indotte con TSA. Un numero significativo di EGFP-positivi neuroni sono stati rilevati solo in pozzetti TSA-trattate rispetto a DMSO-trattati con colture di controllo, dimostrando che un certo numero di eventi di riattivazione indipendenti verificano per cultura individuale (Figura 2B).
Nel nostro saggio, il US11-EGFP reporter è espresso dal promotore endogeno US11 11. Dal momento che US11 è un "vero fine" o γ 2 gene virale litico, la replicazione del DNA virale è necessaria per robusto espressivosul. Ciò è illustrato nella figura 3, come EGFP-US11 accumulo è compromessa dalla virale DNA polimerasi di acido fosfonoacetico inibitore (PAA) in colture indotta per riattivare la PI3 chinasi-LY294002 inibitore.
Figura 1. Schema che illustra un tipico protocollo sperimentale con il neurone colta sistema in vitro per studiare HSV-1 la latenza e la riattivazione. 1) Dopo la dissezione superiore gangli cervicali (SCG) da E21 ratti, i neuroni dissociati sono placcati in 96 piatti bene e trattato con anti-mitotico agenti per rimuovere cellule non neuronali. 2) Dopo 6 giorni in vitro (DIV), le colture sono infettati con HSV-1 ricombinante che contiene EGFP fusa al virus codificato US11 gene tardivo (EGFP-HSV-1) in presenza di acyclovir (ACV), un farmaco antivirale che blocchi di replica litico. 3) Di giorno 14 (DIV 14), l'aciclovir viene rimosso e EGFP-espressionenon viene rilevato. Le culture possono essere mantenuta stabilmente in questo modo per 1 mese o più, o una variabile di prova può essere aggiunto per valutare la sua capacità di provocare riattivazione di latenza. La variabile può essere nella forma di un inibitore piccola molecola chimica, un anticorpo contro una neurotrofina solubile o proteina della superficie cellulare, o un lentivirus esprime sia un gene-specifico shRNA o una proteina espressa ectopica. La riattivazione viene poi monitorato segnando EGFP-positivi pozzi in tempo reale.
Figura 2. TSA riattiva HSV-1 in colture SCG. Colture SCG sono stati infettati latente come descritto nella Figura 1. A DIV 14, ACV è stato rimosso e sostituito con mezzi contenente 1 pM tricostatina A (TSA). (A) Le colture sono state visualizzate e valutato con microscopia a fluorescenza ogni giorno dopo il trattamento farmaco per un periodo di 5 giorni. La percentuale di pozzi in fase di reactivatione nel corso dell'esperimento è mostrato rispetto al DMSO controllo trattati culture. Percentuale di riattivazione è stato calcolato il numero di EGFP-positivo pozzetti di 20 pozzetti di una piastra 96 coltura bene. Le barre di errore indicano l'errore standard della media. (B) colture latentemente infette sono stati trattati con TSA e un inibitore di incapsidazione DNA virale, WAY-150.138 (20 pg / ml). Il numero di neuroni EGFP + è stato confrontato con 48 ore dopo il trattamento con i farmaci al controllo trattato con DMSO e WAY-150138. Ciascun punto di dati rappresenta il rapporto di eGFP + neuroni fuori 1000 neuroni in una cultura pure. Barra mostra la percentuale media di EGFP + neuroni in un pozzo.
Figura 3. Detecion EGFP dipende dalla replicazione del DNA virale. Culture SCG sono stati latentemente infettate poi trattati con 10 pM di LY29004, un induttore nota di riattivazione 1. La riattivazione indotta da LY (blu) was rispetto a quelli trattati con inibitore della sintesi del DNA virale, acido phophonoacetic, PAA (300μg/ml, rosso) e le due composti insieme (verde).
Questa cultura neurone primario e l'infezione del sistema fornisce un metodo semplice ed efficace per esplorare i meccanismi molecolari alla base HSV-1 la latenza e la riattivazione. Il sistema riprende fedelmente le caratteristiche di latenza accettati definiti in entrambe le infezioni umane ed in live-modelli animali. Quando il virus è latente nelle culture SCG, particelle virali infettive e prodotti genici litici non può essere rilevato. L'unico prodotto del gene virale rilevato in neuroni ...
Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.
Ringraziamo i revisori per i loro suggerimenti premurosi che hanno contribuito a migliorare questo manoscritto. Questo lavoro è stato supportato da sovvenzioni a favore di MVC (NS21072, HD23315), ACW (GM61139, S10RR017970) e IM (AI073898, GM056927) dal NIH. MK è stata sostenuta in parte da una formazione sovvenzione del NIH (5T32 AI007180).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagente | Azienda | Catalogo # | Comments |
70μm nylon filtro (filtro cella) | BD Biosciences | 352350 | |
Salt 1x Hank soluzione equilibrata (HBSS - / -) | Invitrogen | 14175 | w / o CaCl 2 e MgCl 2 |
1x supporti minimi essenziali (MEM) | Invitrogen | 11095-080 | |
5-Fluoro-2'-desossiuridina | Sigma | F0503 | preparare 20 mM in 1x MEM, da conservare a -20 ° C |
96 e piastre piane TC ben inferiori | Corning | 3599 | |
Acyclovir | Calbiochem | 114798 | preparare 31 mM in DMSO; conservare a -20 ° C |
Afidicolina | Calbiochem | 178273 | preparare stock 10 mM in DMSO; conservare a -20 ° C |
B-27 Supplement | Invitrogen | 17504-44 | |
Collagenasi | Sigma | C2674 | preparare i 10 mg / ml in magazzino HBSS - / -; conservare a -20 ° C |
D-(+)-Glucosio | Sigma | G6152 | preparare 40% stock in H 2 O; filtro sterilizzare e conservare a 4 ° C |
L-Glutammina | Invitrogen | 25030-081 | |
Laminina | Sigma | L2020 | preparare 1 mg / ml in magazzino H 2O; rapido congelamento 20 plaliquats e conservare a -80 ° C, diluita a 2 ug / ml di lavoro conc. sterile in H 2 O |
Leibovit'z L-15 supporti | Invitrogen | 11415 | |
Nerve Growth Factor | Harlan Laboratories | BT.5017 | preparare i 50 mg / ml in magazzino HBSS - / -, da conservare a -80 ° C |
Media Neurobasal | Invitrogen | 12348 | |
Acido fosfonoacetico (PAA) | Sigma | P6909 | preparare i 75 mg / ml in magazzino H 2 O; conservare a -20 ° C |
Poly-D-lisina bromidrato | Sigma | P0899 | preparare i 20 mg / ml in magazzino H 2 O; conservare a -20 ° C |
Rat-tail collagene | Millipore | 08-115 | Concentrazione varia con il lotto di fornitura; conservare a 4 ° C e diluire a 0,66 mg / ml conc di lavoro. sterile in H 2 O |
A tricostatina | Sigma | T8552 | preparare 1 mM in DMSO; conservare a -20 ° C |
Tripsina 2,5% | Invitrogen | 15090-04 |
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