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Method Article
Infecção de tecidos humanos com vírus de imunodeficiência humana (HIV) ex vivo fornece um valioso modelo 3D da patogênese do vírus. Aqui, descrevemos um protocolo para processar e infectar amostras de tecido da amígdalas humanas e mucosa genital feminina com HIV-1 e mantê-las em cultura em uma interface líquido-ar.
Histocultures permitem estudar interações intercelulares nos tecidos humanos, e eles podem ser empregados para interações patógeno-hospedeiro de modelo sob condições controladas de laboratório. Infecção ex vivo de tecidos humanos com vírus da imunodeficiência humana (HIV), entre outros vírus, tem sido utilizada com sucesso para investigar a patogênese precoce de doença, bem como uma plataforma para testar a eficácia e a toxicidade de medicamentos antivirais. No presente protocolo, vamos explicar como processar e infectar com o HIV-1 explantes de tecido humanas amígdalas e mucosa cervical e mantê-las em cultura em cima de esponjas de gelatina em uma interface líquido-ar por duas semanas. Esta definição de cultura não-polarizado maximiza o acesso aos nutrientes em meio de cultura e de oxigénio, embora progressiva perda da integridade do tecido e arquiteturas funcionais continua a ser sua principal limitação. Este método permite monitorar a replicação do HIV-1 e patogênese usando várias técnicas, incluindo os imunoensaios qPCR e citometria de fluxo. De importância, a variabilidade fisiológica entre doadores de tecidos, bem como entre explantes de áreas diferentes da mesma amostra, pode afetar significativamente os resultados experimentais. Para garantir a reprodutibilidade do resultado, é fundamental usar um número adequado de explantes, repetições de técnicas e condições de controle de doador compatível para normalizar os resultados dos tratamentos experimentais quando compilando dados de experimentos múltiplos (por exemplo ., conduzido usando tecidos de doadores diferentes) para análise estatística.
Culturas de células bi-dimensional monotípico, aqui referidas como convencional, não em conta a comunicação funcional e espacial entre a grande variedade de tipos de células que compõem os tecidos e órgãos. Este aspecto é de suma importância para modelos experimentais da doença, como interferência com interações intercelulares homeostáticas é o fator determinante de todas as patologias. Explantes de tecido oferecem grandes vantagens para a modelagem de saúde e doença em seres humanos porque retêm o cytoarchitecture e muitos importantes aspectos funcionais dos órgãos, como eles estão em vivo, apesar de uma quantidade limitada de tempo1. Por exemplo, sobre o desafio de ex vivo com antígenos de recordação, como toxoides da difteria ou toxoide tetânico, tecido tonsilar responde com uma vigorosa produção de anticorpos antígeno-específicos2. Como qualquer outro ex vivo modelo, histoculture tem suas próprias limitações: variabilidade inter doador, polarização de tecido, sobrevivência de tecido limitada e dificuldade no acompanhamento células além da profundidade da microscopia confocal1. Não obstante, explantes de tecido humano continuam a ser um modelo de escolha para estudar processos imunológicos homeostáticos e patogênicos em humanos, incluindo interações patógeno-hospedeiro e possíveis intervenções terapêuticas3.
Os eventos críticos de patogênese do HIV-1 realizam-se nos tecidos. Infecção da mucosa genital é responsável pela maioria de todos os HIV-1 transmissão eventos em todo o mundo4. Tecido linfoide é o maior site de replicação de vírus durante a infecção aguda e abriga uma piscina significativa de células Latentemente infectadas5, e sua persistência constitui o principal obstáculo para alcançar uma cura6. O desafio de cultura e ex vivo dos tecidos linfoides e mucosa humanos oferecem algumas vantagens sobre os sistemas convencionais baseados em células isoladas para o estudo do HIV-1. Por exemplo, células do tecido-residente podem oferecer suporte a infecção HIV-1 na ausência de ativação exógena, ao contrário de células mononucleares de sangue periférico1. A utilização de tecido linfoide explantes permitiu uma melhor compreensão de alguns mecanismos chaves subjacentes T CD4 celular depleçãoou seja, o espectador efeito7, qual é a marca da infecção aguda. A preservação de estruturas como folículos de células B no tecido linfoide8 e o epitélio na mucosa genital feminina explantes9 oferece a oportunidade única de integrar características espaciais e funcionais da infecção de HIV-1 nesses locais. Finalmente, histocultures foram usados com sucesso para o modelo e estudo de10,co-infecção HIV-1 e herpesvírus11, bem como para testes pré-clínicos de anti-retrovirais e multitarget microbicidas12, 13 , 14 , 15.
Aqui, descrevemos um protocolo detalhado para a cultura do tecido humano explantes obtidos de amígdalas e tecido da mucosa do trato genital feminino inferior (colo do útero), cobrindo a dissecção de tecidos para explant desafio com HIV-1 em uma maneira não-polarizado. A cultura do tecido de explantes na interface líquido-ar, utilizando esponjas de gelatina como suporte, maximiza a exposição para o oxigênio do ar, proporcionando acesso aos nutrientes do meio de cultura através da esponja capilares, atrasando assim sua deterioração natural. A maneira mais imediata de avaliar a replicação do HIV-1 em nosso sistema é medir a quantidade de vírus lançado em meio de cultura de explant ao longo do tempo por imunoensaio ou qPCR. Infecção de HIV-1 e patogênese (EG., depleção de células T CD4) também pode ser avaliada em explantes de tecido pelo volume de extração de RNA/DNA e qPCR, em situ coloração ou célula única-análise mediante digestão do tecido por citometria de fluxo.
O protocolo para a coleção de tecidos humanos pode requerer a aprovação ética pelas autoridades locais competentes. Em caso de cirurgias indicadas como amigdalectomia e histerectomia, as amostras não são recolhidas especificamente para finalidade de pesquisa e o estudo não é considerado pesquisa seres humanos (National Institutes of Health. Pesquisa em seres humanos. https://humansubjects.nih.gov/Walkthrough-Investigator#tabpanel11). No entanto, obtenção de dados pessoais e médicos de doadores para tecido (EG., sexo, idade, atual uso de drogas, história de infecções, etc.) que podem ajudar a interpretar resultados experimentais, poses preocupações sobre consentimento informado e privacidade que deve ser abordadas no protocolo para coleta de tecido.
Cuidado: Todo o procedimento deve ser realizado em uma câmara de segurança biológica. Todos os espécimes humanos, incluindo os de indivíduos 'saudáveis', podem abrigar de agentes infecciosos. O operador deve receber formação para trabalhar com sangue patógenos com segurança, lidar com amostras de tecido, mesmo que as experiências não envolvem o uso de HIV. Uma avaliação de risco do processo de dissecção de tecidos e infecção pelo HIV deve ser executada por pessoal treinado para garantir a segurança do operador e colegas de trabalho. O uso de infecciosa HIV requer ambientes de nível 2 ou 3 de biossegurança dedicado dependendo do país e normas específicas do Instituto em substâncias biológicas perigosas e patógenos transmitidos pelo sangue.
1. preparação de esponjas de gelatina
Nota: Embora não seja estritamente necessário para preparar esponjas de gelatina antes de dissecção de tecidos, é mais conveniente seguir a ordem descrita aqui, especialmente quando manipular uma grande quantidade de tecido e/ou de vários doadores.
2. dissecação de tecido tonsilar humano
Nota: As amígdalas devem ser processadas logo que possível após a cirurgia, idealmente no mesmo dia da cirurgia. Alternativamente, as amostras podem ser deixadas CMT submerso em uma noite a 4 ° C.
3. infecção do tecido tonsilar Explants com HIV-1
Nota: Para reduzir a variabilidade do resultado entre experimentos independentes, a mesma preparação de vírus deve ser usada para um estudo inteiro. Vírus podem ser propagados em células mononucleares de sangue periférico exogenamente ativado e então a sobrenadante de cultura pode ser aliquotada para armazenamento a-80 ° C para evitar repetidos congelamentos e descongelamentos (Tabela de materiais).
4. dissecção e infecção da Mucosa Cervical uterina
Nota: Para obter melhores resultados, explantes de mucosa cervical devem ser processadas e infectados, logo que possível após a cirurgia, idealmente no mesmo dia da cirurgia. Alternativamente, espécimes podem ser armazenados submerso em CMT a 4 ° C durante a noite e infectados imediatamente após a dissecação.
5. Histoculture
Várias técnicas podem ser usadas para avaliar a replicação do HIV-1 em explantes de tecido. Nossa leitura padrão é medir a quantidade de HIV-1 p24amordaçar lançado em CM ao longo do tempo com um imunoensaio18.
Explantes de tecidos provenientes de doadores diferentes, infectados com o mesmo inóculo do mesmo estoque de HIV-1, podem produzir quantidades diferentes de vírus (tabel...
A utilização de tecido humano explants para o estudo da infecção por HIV-1 fornece vantagens sobre os tradicionais sistemas experimentais bi-dimensional e a única espécie, tais como as células primárias ou linhas de células, devido a sua superior capacidade de reproduzir interações intercelulares e celular as funções (por exemplo, produção de citocinas) como eles são na vivo. No entanto, o tecido tonsilar e cervical diferem em muitos aspectos, incluindo o número e características fenot...
Os autores não têm nada para divulgar.
Este trabalho foi financiado por doações da Fundação Blanceflor Boncompagni Ludovisi nee Bildt (http://blanceflor.se/), a Fundação sueca médicos contra a AIDS (http://www.aidsfond.se/, ref. FOa2014-0006) e da Fondazione Andrea e Libi Lorini (http : / / fondazionelorini.it/) para 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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