Summary
Этот протокол предоставляет метод для создания гуманизированные мышей (hu ГЯП) через внутрипеченочных инъекции гемопоэтических стволовых клеток человека в кондиционерами излучения новорожденных мышей ГЯП. Hu ГЯП мыши подвержены ВИЧ-инфекции и комбинаторная антиретровирусная терапия (корзину) и служит подходящей патофизиологические модели для репликации и задержка расследования ВИЧ.
Abstract
Этические правила и технические проблемы исследований в патологии человека, иммунологии и терапевтические развития поставили небольшие животные модели высоким спросом. С близкое сходство генетических и поведения людей мелких животных, таких как мыши являются хорошими кандидатами для болезней человека модели, через которые можно резюмировалась человека как симптомы и ответы. Кроме того генетический фон мыши могут быть изменены для удовлетворения различных потребностей. Кивок/SCID/IL2rγзначение null (ГЯП) Мышь является одним из наиболее широко используемых штаммов ослабленным мыши; Это позволяет приживления гемопоэтических стволовых клеток человека или ткани человека и последующего развития функциональной иммунной системы человека. Это критически важной вехой в понимании prognosis и Патофизиология человека конкретных заболеваний, как ВИЧ/СПИД и пособничество Поиск для лечения. Здесь мы доклад подробный протокол для генерации гуманизированные модель мыши ГЯП (hu ГЯП), трансплантация гемопоэтических стволовых клеток в мышь излучения кондиционером новорожденных ГЯП. Hu ГЯП мыши модель показывает мульти линии развития пересаженные стволовые клетки человека и восприимчивость к вирусной инфекции ВИЧ-1. Он также повторяет ключевые биологические характеристики в ответ комбинаторная антиретровирусная терапия (корзину).
Introduction
Поскольку создание подходящих животных моделей для заболеваний человека является ключом к поиску лечения, соответствующие животных модели долго преследовал и улучшить со временем. Были разработаны несколько штаммов ослабленным мышиных моделях, которые позволяют приживления человеческих клеток или тканей и последующего исполнения гуманизированные функций1,2. Такие модели гуманизированные мыши являются критическими для исследования человека конкретных заболеваний3,4,5.
Одним из примеров является синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД) в результате заражения вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). До создания моделей гуманизированные мышей этические и технические ограничения замкнутых ВИЧ/СПИДа доклинические исследования на животных в нечеловеческих приматов3. Однако исследования ВИЧ/СПИДа в типичных академических параметры препятствуют высокие расходы и требования к специализированной помощи для таких животных. Главным образом ВИЧ заражает CD4 + Т-клеток человека и влияет на развитие и иммунные реакции других людей иммунных клеток, такие как B-клетки, макрофаги и дендритные клетки6; Таким образом малые животные модели, пересаженные с функциональной иммунной системы человека пользуются высоким спросом.
Прорыв произошел в 1988 году, когда CB17 -ТКИД мышей с Prkdcscid мутации были разработаны и показал успешного приживления иммунной системы человека1. Результаты мутации Prkdcscid дефектные Т - и B-клеток функций и ablated адаптивной иммунной системы мышей, тем самым позволяя приживления человека периферической крови мононуклеаров (получения), гемопоэтических стволовых клеток (СКК), и 7,фетальных кроветворных тканей8. Тем не менее низкий уровень приживления часто наблюдаются в этой модели; возможные причины являются 1) остаточных врожденной иммунной активности, модулированные через естественный убийца (NK)-клетки и 2) поздней стадии развития мыши Т - и B-клетки (утечки)5. Последующее развитие-ожирением диабетом (НОД)-модель мышиscid достигнуто резкое вниз регулирование активности НК клеток; Таким образом она может поддерживать более высокий уровень и более устойчивого приживления компоненты иммунной системы человека9. Для дальнейшего подавления или препятствуют развитию врожденного иммунитета, мыши модели с учетом усечения или всего нокаут рецептора интерлейкина-2 γ-цепи (Il2rg) (НОД) -ТКИД фон были созданы. Il2rg, также известный как общие cytokine рецептор γ-цепи, является неотъемлемым компонентом различных цитокинов рецепторов10,11,12,13. Штаммы например КИВНУЛ. CG -PrkdcscidIl2rgtm1Wji (ГЯП) и NODShi.Cg -PrkdcscidIl2rgtm1Sug (Нагель) представлять надежные срыв мыши цитокина сигнализации и полное аблация развития НК клеток, в дополнение к серьезным сбоям в работе адаптивного иммунитета14,,1516.
Три модели гуманизированные мыши, учитывая scid , мутации и Il2rg нокаут часто заняты в исследований ВИЧ/СПИДа: BLT (костного мозга/печени/Thymus) модели, ПБЛ (лейкоцитов периферической крови) и SRC (SCID заселив клеток) модель 3. BLT модель создается через хирургической трансплантации человеческих фетальной печени и тимуса под капсулу почки мыши, наряду с внутривенным введением плода печени СКК3,17,18. BLT мыши модель предлагает высокий приживления эффективность, развитие гемопоэтических клеток человека в всех родов и создание сильной иммунной системы человека; Кроме того Т-клетки обучаются в человека аутологичной тимуса и выставку HLA-ограничено иммунных ответов4,5,17,19. Однако потребность в хирургических процедур остается основным недостатком модели BLT. ПБЛ мыши модель устанавливается внутривенные инъекции с периферических лимфоидных клеток человека. ПБЛ модель предлагает удобство и дает успешного приживления Т-клеток, но его применение ограничено из-за недостаточного B-клеток и приживления миелоидных клеток, низкой приживления уровни общего и наступления заболевания тяжелой трансплантат – versus – хост (GVHD)3 ,20. SRC мыши модель устанавливается путем инъекции человеческого СКК в новорожденного или молодых взрослых SCID мышей. Его экспонаты приживления средняя эффективность выше 25% (по оценке как периферической крови CD45 процент) и поддерживает множественные линии развития вводят СКК и разработке врожденной иммунной системы человека. Однако модель SRC ограничены, что Т-клеточный ответ является мыши H2-ограниченных вместо человека HLA-ограничена14,21.
Легкая и надежная модель для доклинических ВИЧ/СПИДа небольших исследованиях на животных, свидетельствует последовательное приживления иммунной системы человека и успешного развития гемопоэтических считается модель мыши SRC. Ранее мы сообщили о создании модели мыши ГЯП Ху-SRC-ТКИД (hu ГЯП) и описал его применение в репликации ВИЧ и задержка исследования22,23,24. Эта модель мыши Ху ГЯП демонстрирует высокий уровень костного самонаведения, восприимчивость к инфекции ВИЧ и повторение инфекции ВИЧ и патогенез. Кроме того модель мыши Ху ГЯП реагирует надлежащим образом на комбинаторная антиретровирусная терапия (корзину) и резюмирует плазмы вирусный отскок после вывода корзину, подтверждающее создание ВИЧ задержка водохранилище25,26 ,27. Это водохранилище задержка ВИЧ далее подтверждается производства компетентным репликации ВИЧ вирусов ex vivo индуцированных человека отдыха CD4 + T-клетки изолированы от инфицированных и корзину лечение Ху ГЯП мышей.
Здесь мы описываем подробный протокол для создания модели мыши Ху ГЯП от новорожденных мышей ГЯП, включая процедуры, связанные с лечения ВИЧ инфекции и корзину для задержки развития. Мы ожидаем этот протокол предложить новый набор подходов в исследованиях на животных ВИЧ относительно ВИЧ вирусологии, задержки и лечения.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все Уход за животными и процедуры выполнены согласно протоколов рассмотрены и утверждены, города из надежды институциональный уход за животными и использования Комитет (IACUC) проведены главным следователем этого исследования (д-р Джон Росси, IACUC #12034). Человеческого плода ткани печени был получен от передовых бионаучных ресурсов (Alameda, CA), некоммерческой организации, в соответствии с положениями федерального уровня и Штатов. Продавец имеет свой собственный институциональный обзор (КИБ) и требованиям защиты человеческого субъекта. Человека получения изолированы от образцов отбрасываются периферической крови от анонимных здоровых доноров от города надежды крови доноров центра (Дуарте, Калифорния), без идентификации относительно возраста, расы, пола или этнического происхождения. IRB #/ REF #: 97071/075546
1. Общая практика и асептического
- Выполните эксперименты тканевой культуры в назначенный ламинарные шкафы.
- Держите ткани питательной среды и добавки в стерильных условиях и фильтрации с использованием предварительного блок фильтрации 0,22 мкм для использования.
- Сохранить подготовленную человека СКК в стерильных трубок и держать на льду до инъекции.
- В результате тяжелой иммунодефицит обработайте ГЯП мышей асептически. Носите одноразовые хирургии платье, шапочка для волос, маска, Бахилы и перчатки для предотвращения загрязнения. Дезинфекции поверхности скамьи, облучение держателя и индукции камеры для анестезии с sterilant на основе диоксида хлора (например, Clidox), до и после экспериментов.
- Примените мазь на нефтяной основе глаз после ретро орбиталь кровотечения для предотвращения сухости глаз.
- Изменить на антибиотик содержащих диеты, чтобы предотвратить инфекции из-за кровотечения ретро орбиталь.
2. обработка вирусом ВИЧ, инфицированных грызунов и вирус содержащих образцы крови/ткани
Предупреждение: ВИЧ является человеческий патоген класса 3; Обработка правила должны соблюдаться точно.
- Обрабатывать ВИЧ вирус содержащих образцы в назначенный BSL2 +/ 3 лаборатории пространства. Блокировка вирусов содержащих реагентов надежно в вторичном контейнере во время транспортировки. Продезинфицируйте внешней поверхности всех контейнеров, тщательно протирая с 10% отбеливателя и изопропиловый спирт до транспорта.
- Держите все вирус содержащих отходов в места для мусорных контейнеров с 2-3 слоя зараженные отходы мешков. До удаления отходов дезинфекция, щедро поливая отходы с раствором йода/Этоксилированное нонилфенол (например, Wescodyne) и автоклав.
- Носить средства индивидуальной защиты: шапку волос, лица, анти всплеск щит, Бахилы, одноразовые хирургии платье и двухслойные перчатки.
- Обработайте зараженные грызуны с особой осторожностью. Проводить инъекции и крови коллекции, в то время как мыши находятся под наркозом (шаги 5.1-5.2, 6.3-6.5, 7.3 и 8.1-8.2).
3. изоляция гемопоэтических стволовых клеток
- Готовят раствор коллагеназы/dispase для переваривания ткани.
- Растворите порошок коллагеназы/dispase, чтобы сделать Стоковый раствор в концентрации 100 мг/мл и хранить коллагеназы/dispase раствор в 150 мкл аликвоты при-20 ° C.
- Для работы решения коллагеназы, разбавляют 150 мкл акций коллагеназы/dispase с 15 мл RPMI 1640, дополненная FCS 10% и 1% пенициллина/стрептомицина.
Примечание: Конечная концентрация коллагеназы/dispase для переваривания ткани — 1 мг/мл.
- С стерильные лезвия бритвы вырежьте плода ткани печени (16-24 недель гестации) на мелкие кусочки (примерно 2-3 мм3 в размер) следуют пищеварение коллагеназы/dispase раствором (1 мг/мл) на 30 минут при комнатной температуре. Отрегулируйте громкость пищеварение решения таким образом, чтобы все куски ткани полностью погружены. Используйте в задней части поршень шприца осторожно растереть образец ткани для облегчения пищеварения.
- Пищеварение смеси пройти через 70 мкм стерильным нейлон сетчатый фильтр приобрести одну ячейку подвеска.
- Обогатить для СКК CD34 +, с помощью системы MACS в инструкции производителя.
- Подсчет жизнеспособных процент обогащенного СКК CD34 + с помощью hemacytometer28 и приступить к внутрипеченочных инъекции в новорожденных мышей ГЯП.
- Заморозить остальные обогащенного CD34 + СКК в замораживания средств массовой информации (например, CryoStor CS2) и сохранить клетки в баке жидкого азота. После использования в будущем пересчет жизнеспособных процент талой СКК CD34 + до инъекции. С использованием замораживания средств массовой информации, после оттепели жизнеспособность находится между 80-90%.
4. внутрипеченочных инъекции человеческого CD34 + СКК в ГЯП новорожденных мышей
Примечание: ГЯП новорожденных мышей 2-3 дней от рождения являются наиболее подходящими для этой процедуры, как они достаточно сильны, чтобы выдержать облучения на половину летальная доза, при достаточно молод, чтобы полностью нарушениями иммунной системы. Нет анестезии требуется для инъекций HSC.
- Поместите весь помет новорожденных мышей ГЯП (обычно 5-10 мышей, обоих полов) в клетке стерильные пирог форменный облучения и подвергать общая доза 200-250 СГР гамма-излучения от источника радиации цезием-137. Убедитесь, что доза излучения находится в диапазоне, как значительная потеря веса или даже смерть можно наблюдать, когда ГЯП мышей подвергаются воздействию высоких доз облучения. 12
Примечание: Излучения опасности для здоровья, личной защиты от излучения должны быть приняты. - После облучения, придать каждой неонатальной ГЯП мыши с 5 x 105 жизнеспособного человека CD34 + СКК с помощью шприца/иглы установки (рис. 1). Непосредственно ввести клетки в печени.
5. приживления проверки через ретро орбиталь кровотечение и Cytometry анализ потока
- На 10-12 недель пост HSC инъекций анестезировать мышей с использованием изофлюрановая/кислородный аппарат ингаляции. Отрегулируйте поток кислорода для поддержания изофлюрановая процент в 4-5%. Анестезия занимает 3-5 минут, в зависимости от индивидуальных мыши. Должным образом наркотизированных мышей показывают, медленное и глубокое дыхание и никакой реакции, на мыс щипать стимуляции.
- Соберите 50-100 мкл периферической крови от каждой мыши через ретро орбиталь выборки28. Хранить образцы крови в K2EDTA или гепаринизированным пробирки для предотвращения свертывания крови.
Примечание: Пробирки обязаны иметь антикоагулянт покрытие так что получения мыши могут быть изолированы от цельной крови для анализа потока цитометрии. ЭДТА, как известно, подавлять ферментативные реакции, такие как ПЦР и qRT ПЦР; Таким образом если требуются течению ферментативных реакций, используйте аппарат коллекции гепаринизированным крови. - Центрифугуйте образцы крови в 2000 x g 20 минут при 4 ° C до Пелле клеток крови.
- Передать плазмы supernatants новые microcentrifuge трубы после центрифугирования и хранить при температуре-80 ° C Если требуется анализ цитокина.
- Лизируйте красные кровяные клетки (эритроциты) в Пелле клеток крови при комнатной температуре в течение 10 минут с использованием буфера Lysis красных кровяных клеток (Таблица материалов).
Примечание: Если не требуются образцы плазмы, непосредственно лизируют цельной крови раствором лизис без центрифугирования.
- Пелле оставшиеся клетки крови после лизиса РБК в 300 x g 5 минут при температуре 4 ° C; Аспирационная супернатант. Вымыть клетки окатышей с 0,01% BSA, содержащие DPBS, центрифуги на 300 x g 5 минут при температуре 4 ° C и удалить супернатант. Стиральная Повторите еще раз.
- Заблокировать ячейки с 100 мкл 1 x блокирование коктейль (Таблица 3 рецепт) для 20 минут при 4 ° C.
- После блокировки, напрямую добавлять каждый раствор антител в суспензию клеток при концентрациях 2 мкл/106 клеток и Инкубируйте на 4 ° C на 30 минут. Антитела для приживления проверки: античеловеческие CD45 (лейкоциты, RRID: AB_2732068), борьбе с торговлей CD3 (Т-клеток, RRID: AB_396896), борьбе с CD4 (вспомогательные Т-клеток, RRID: AB_397037), борьбе с торговлей CD8 (цитотоксических Т-клеток, RRID: AB_2722501), против человека CD14 (моноциты, RRID: AB_10373536) и против человека CD19 (B-клетки, RRID: AB_10373382). Предлагаемой расхода панели смотрите таблицу 4 и Таблица материалов для каталога чисел, RRIDs и номеров лотов.
Примечание: Пятнать антитела в блокировании решение устраняет неспецифической связывание антител против человека к поверхности мыши маркеры, как несколько поверхностных маркеров поделиться гомологии между человека и мыши. - Изолировать человека получения от здоровых доноров и готовить витражи одного потока цитометрии компенсации элементов управления с помощью очищенного человека репликацию. Альтернативно, используйте флуоресцировани обозначенного микросферы, как компенсации контролирует29.
- Анализировать образцы периферической крови с помощью проточный цитометр и количественно определить процент CD45 + клеток человека, CD3 + клеток человека, человека CD14 + клеток и клеток CD19 + человека от всего периферической крови клеток.
- Вниз по течению ВИЧ-инфекции и задержка исследований Вычислите процент CD4 + Т-клеток и CD8 + Т-лимфоцитов CD3 + клеток.
Примечание: Как правило, CD4:CD8 соотношение между 1,5 и 2,5 наблюдается до ВИЧ инфекции30.
- Вниз по течению ВИЧ-инфекции и задержка исследований Вычислите процент CD4 + Т-клеток и CD8 + Т-лимфоцитов CD3 + клеток.
6. анализ ВИЧ-инфекции Ху ГЯП мышей и плазмы вирусной нагрузки с помощью qRT ПЦР
- Распространение ВИЧ бал вирусный складе человека получения от здоровых доноров, урожай на 10 день после инфекции и титровать с помощью p24 ELISA комплект31.
- Выберите Ху ГЯП мышей с более чем 20% человеческого CD45 + клеток в периферической крови на ВИЧ-инфекцию.
- Анестезировать Ху ГЯП мышей с использованием изофлюрановая/Кислородные ингаляции аппарат (шаг 5.1).
- После подтверждения наркоз животным, внедрить вирус ВИЧ бал в дозе 200 нг p24 на мышь через внутрибрюшинного маршрут.
Примечание: Быть крайне осторожными с иглой, не повторно использовать иглы и отбросить сразу же после использования в назначенный резкое контейнер. Лечить области инъекции после вируса администрации. - Три недели после заражения, анестезировать Ху ГЯП мышей и собирать периферической крови через ретро орбиталь кровотечение с помощью гепаринизированным капилляры и коллекции трубок.
- Отдельных плазмы и клетки крови центрифугированием в 2000 x g за 20 минут.
- Лизировать RBCs. блок и пятна оставшиеся клетки крови антител для анализа цитометрия потоков (раздел 5.3-5,8).
Примечание: Анализ цитометрия потоков следует сосредоточить внимание на сравнении CD4:CD8 соотношение до и после инфекции. Ожидается значительное уменьшение числа CD4 + клеток, как CD4 антигена служит ко-рецептор для вирусный вход. - Использование плазменной образцы для анализа ВИЧ вирусных нагрузки, используя qRT-PCR. Изолируйте вирусной РНК от образцов плазмы с помощью мини-набор вирусной РНК. Выполнять qRT ПЦР с ВИЧ-1 LTR-специфические праймеры и зонд наборы (последовательность детали в таблице 5), используя протокол изготовителя.
7. перорального корзину и проверки вирусную подавления (опционально)
Примечание: Этот шаг является необязательным для расследования относительно прогноз ВИЧ, вирусологии или связанных с инфекцией патофизиологии стадии острой инфекции. Корзину лечения ВИЧ инфицированных Ху ГЯП используется для пилки задержка ВИЧ среди людей больных, получающих корзину. Успешно ВИЧ инфицированных Ху ГЯП мышей получают корзину за 4 недели. Корзину режим состоит из тенофовир дизопроксил фумарата (ФТБ; 300 мг/капсула), эмтрицитабин (FTC; 200 мг/капсула) и изучавшие (RAL; 400 мг/капсула). Доза корзину для лечения ВИЧ инфицированных Ху ГЯП мышей корректируется с учетом тела площадь поверхности (Таблица 1, Формула 1, Таблица 2)32.
- Рассчитайте количество каждого лекарства, необходимые для каждой клетке в течение одной недели лечения, принимая во внимание объем бутылку воды, количество мышей в каждой клетке и средний ежедневное потребление воды 4 мл на мыши.
Примечание: Ключевым моментом в этом шаге – обеспечить, что каждый мыши приобретает свои ежедневные дозы в течение 4 мл питьевой воды. - Измельчить все три лекарства с скорректированным дозы в мелкий порошок и растворить порошок смеси в воды (например, Medidrop Suralose). Измените бутылку воды каждую неделю с свежезаваренным растворенного корзину коктейль поставляется в воды.
Примечание: Порошок препарата не может распустить немедленно, встряхнуть для достижения однородной подвеска перед возвращением бутылку клетке Холдинг. - Собирать образцы периферической крови через ретро орбиталь кровотечение каждые две недели и проанализировать оба CD4:CD8 отношение с помощью проточной цитометрии (раздел 5.3-5,8) и плазмы вирусной нагрузки с помощью qRT ПЦР (раздел 6.6).
Примечание: Обычно после 4 недель лечения, плазмы вирусная нагрузка уменьшается ниже предела обнаружения и типичные CD4:CD8 соотношение восстанавливается.
8. Проверка вирусных отскок на корзину вывода (опционально)
Примечание: Этот шаг очень важен в Проверка модели задержки, как вирусный отскок после вывода корзина обеспечивает прямые доказательства задержка водохранилища. Также рекомендуется в качестве эксперимента управления для терапевтических исследований на ВИЧ отскок подавления.
- План вывода корзину после вирусных нагрузок плазмы из периферической крови ниже предела обнаружения и коэффициент CD4:CD8 восстанавливается в диапазоне между 1,5 и 2,5.
- Соберите образцы периферической крови через ретро орбиталь кровотечение каждые 2 недели после вывода корзину. Внимательно следить за изменением в плазме вирусной нагрузки (раздел 6.6) а также CD4:CD8 отношение (раздел 5.3-5,8).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Cytometry анализ потоков часто выполняется для проверки чистоты изолированных СКК, оценивать уровни приживления, профиль иммунных реакций к вирусной инфекции и обследования эффективности корзину. Типичная антитела группа содержит 4-6 отдельных дневно обозначенные антитела; Таким образом проточный цитометр с несколькими лазерами и широкий выбор фильтров имеет решающее значение для обеспечения точных результатов.
Для проверки первоначальных приживления число человеческих клеток CD45 + может варьироваться от 20% до 80%, и подгруппы лейкоциты человека должен появиться как дискретные населения на поток-точка участок (рис. 2). Соотношение CD4:CD8 остается между 1,5 и 2,5 в для здорового человека; значительное число CD4 + истощения обычно наблюдается при вирусной инфекции, уступая ниже соотношении CD4:CD8; и восстановление здорового соотношение наблюдается после лечения корзину (рис. 3).
qRT ПЦР дает предел обнаружения 40 копий РНК/мл плазмы; надлежащего разведений требуются до эксперимента. Плазмы вирусных нагрузок с помощью qRT ПЦР на протяжении режима инфекции и корзину можно изобразить и используется для оценки эффективности инфекции и корзины (рис. 4).
Рисунок 1. Шприц/иглы установки, используемые для внутрипеченочных инъекций.
Заказ установки шприца/иглы Гамильтон 80508 включает в себя 30-го калибра, 51-мм длиной иглы со скошенным краем и прилагаемый 50 мкл стеклянный шприц. Максимальная инъекции объем в этой процедуры составляет 25 мкл. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2. Поток данных цитометрии представляют успешного приживления и развитие лимфоидной и миелоидных клеток в периферической крови.
Успешно подготовлен периферической крови образцы должны иметь дискретных населения цветоделение, и хорошо прижившимися Ху ГЯП мыши должны иметь Т-клеток, B-клеток и Моноцит позитивные населения представлены в периферической крови. Диаграмма CD4:CD8 рекомендуется для вычисления соотношения. ) успешного приживления показали более чем 25% CD45 + человеческих лейкоцитов в периферической крови; дискретные населения b) B-клеток, c) моноцитов, d) Т-клетки среди человека CD45 + лейкоцитов; e) помощник CD4 + Т-клеток и f) CD8 + хорошо отделены цитотоксических Т-клеток, и g) дает соотношение между 1,5-2,5 в этом неинфицированных Ху ГЯП. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
На рисунке 3. CD4 + клеток количество изменений на протяжении вирусной инфекции, корзину и корзину снять.
Как инфекция прогрессирует, CD4:CD8 соотношение уменьшается от 1,5-2,5 до > 1.0, CD4:CD8 соотношение было служил клинических параметров в оценке прогноз ВИЧ, а также лечение недостатки. ) представитель поток данные, указывающие изменения соотношения CD4:CD8 в ходе экспериментальной; b) тенденция сравнение указанием эффективности корзину, которые могут быть определены как восстановлена процент клеток CD4 + T. Определение количества клеток CD4 + T подачей cytometry. N: количество проверенных мышей = 6; Планки погрешностей: означает ± SEM. * p < 0,05, ** p < 0.01, ***p < 0,001, *** p < 0,0001, НС: нет значительных разные. Двусторонний анализа ANOVA используется. Рисунок перепечатана с разрешения22. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4. Изменения вирусной РНК сыворотки копировать номера на всем протяжении вирусной инфекции, снять корзину и корзину
Обнаружение плазмы виремии в ВИЧ инфицированных Ху ГЯП мышей qRT-ПЦР. Затененной области указывает период времени, в течение которого мышей получил корзину (от 28 дней до 70 день как показано). Предел обнаружения (обозначается пунктирной линией) ПЦР анализа (~ 110-160 копий РНК/мл) в 50-80 мкл плазмы, полученные через Вену хвост. Звездочка (*) указывает вирусной РНК, не обнаружен в корзину лечить животных в день 56. Сыворотка вирусной РНК копии номер проанализированы из периферической крови служит как прямых доказательств, касающихся степени вирусной инфекции. Она должна быть в соглашении с анализа потока CD4. N: количество проверенных мышей = 6; Планки погрешностей: означает ± SEM. * p < 0,05, ** p < 0.01, *** p < 0,001, *** p < 0,0001, НС: нет значительных разные. Двусторонний анализа ANOVA используется. Рисунок перепечатана с разрешения22. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Уравнение 1. Доза перевод на основе площади поверхности тела (BSA).
Уравнение для перевода человека доза для дозирования против небольших экспериментальных животных. Коэффициент K-m можно найти в таблице 2.
| Лекарства | Суточная доза (мг) |
| Тенофовир дизопроксил фумарат | 300 |
| Эмтрицитабин | 200 |
| Изучавшие | 800 |
Таблица 1. Суточная доза отдельных лекарств в корзину режим
| Виды | Вес (кг) | BSA (2m) | Km фактор |
| Человека | |||
| Взрослый | 60 | 1.6 | 37 |
| Ребенок | 20 | 0,8 | 25 |
| Мышь | 0.02 | 0,0007 | 3 |
В таблице 2. Вес, BSA и Kм фактором диаграммы для преобразования дозы
| Реагент | Объем (мкл) * | Конечная концентрация |
| 0.01% BSA в PBS | 98 | |
| человека 10 мг/мл IgG | 1 | 100 мкг/мл |
| 10 мг/мл мыши IgG | 1 | 100 мкг/мл |
| 100 | ||
| * Для одной ячейки выборки, заблокирован в 100 мкл, блокирование коктейль рецепт. Отрегулируйте громкость соответственно с числами образца. | ||
Таблица 3. Блокирование коктейль для изолированных клеток крови
| Антитела | Флюорофор | Ex. Max | Ет. Макс. |
| CD45 | BB515 | 490 Нм | 515 Нм |
| CD3 | PE-Cy7 | 496 Нм | 785 Нм |
| CD4 | Тихоокеанский синий | 401 Нм | 452 Нм |
| CD8 | BUV395 | 348 Нм | 395 Нм |
| CD14 | APC-Alexa 750 | 650 Нм | 774 Нм |
| CD19 | PE | 496 Нм | 578 Нм |
Таблица 4. Предложил панели многоцветные потока
| Форвард грунтовка | 5'-GCCTCAATAAAGCTTGCCTTG-3 ' | |||
| Обратный грунтовка | 5'-GGCGCCACTGCTAGAGATTTT-3 ' | |||
| Зонд * | 5'-AAGTAGTGTGTGCCCGTCTGTTAGTGTTGACT-3 ' | |||
| * 5'-FAM, 3'-черная дыра Quenche 1 | ||||
Таблица 5. ВИЧ-1 л грунтовки и зонд
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Ослабленным иммунитетом мышей прижившимися с клеток/тканей человека являются физиологические характеристики человека как и огромную ценность для иммунологии, патологии и патофизиологии исследований, касающихся человека конкретных заболеваний. Среди нескольких штаммов ослабленным мышей, КИВНУЛ. CG -PrkdcscidIl2rgtm1Wji (ГЯП) модель является наиболее иммунодефицитных из-за его отсутствия врожденная и адаптивного иммунитета, а также удаленной мыши специфичных цитокинов сигнализации3,12,19 . Таким образом ГЯП мышей были широко использованы в процессе гуманизации, и хорошо известно, что клетки человека населить в мышиных периферической крови, лимфоидных и миелоидной ткани, и что мышей exhibit надлежащих иммунной реакции человека инфекционные стимуляцию например ВИЧ27,33.
Из-за ограничение пребывания ВИЧ доклинические исследования на животных прогноза вирусологии и инфекции ВИЧ ранее ограничивались нечеловеческих приматов, инфицированных иммунодефицита Обезьяний вирус (Сив, нечеловеческих приматов версии ВИЧ)3. Научные достижения в области исследования стволовых клеток и поколение мышей ГЯП открыли возможность проведения исследования ВИЧ на мелких мышиных животных с более низкой стоимости и быстрее экспериментальной оборот. В настоящее время ГЯП гуманизации может быть достигнуто путем трансплантации 1) фетальных тканей и человека СКК (BLT модель), 2) человека репликацию (ПБЛ модель) и 3) человека СКК (SRC модель). BLT модель предлагает наивысшую эффективность приживления, а также всестороннее развитие обеих функций лимфоидных и миелоидного34,35, но является технически сложным. ПБЛ модель является наиболее удобным установить но имеет короткие экспериментальные окно после приживления результате GVHD; Дополнительно он только предлагает достойного Периферийные Т-клеток ответов и не хватает лимфоидных и миелоидного развития. По этим причинам мы использовали модель SRC в настоящем Протоколе, с адаптации к требованиям, касающимся ВИЧ расследований. Hu ГЯП модель совершенно лишен иммунной функции и эффективно костного самонаведения излучения и трансплантации; Кроме того она позволяет вирусный вызов и последующих расследований в более молодом возрасте, избегая развитие возрастных патологических проблем, известный на фоне штамм КИВНУЛ. Хотя Т-клетки в Ху ГЯП модели образованы в среде тимуса мыши и только ограничены H2, несколько, если не все, подмножества иммунных клеток человека может развиваться в и колонизировать мыши лимфоидных и миелоидного органов. Заметно кишечнике связанных лимфоидной ткани Ху ГЯП модели также воссоздается с иммунных клеток человека; Таким образом эта модель потенциально может поддерживать слизистой передачи ВИЧ, похож на модель BLT,22,,23.
Одним из основных препятствий для искоренения ВИЧ является существование латентности водохранилища среди пациентов с подавляющей тележка33,36,37,,3839. Латентно инфицированные клетки остаются покоя и способствовать ВИЧ вирусных отскок после вывода корзину. Латентность водохранилищ анатомически находятся в печени, селезенке, мозга и других лимфоидных тканей и в основном состоят из памяти CD4 + Т-клеток36,40,41. Как сообщили нашей группы, Ху ГЯП модель полностью поддерживает развитие линии Т-клеток, что делает его пригодным для моделирования патологических ВИЧ задержки. Мы показали, что эта модель является очень восприимчивы к вирусной инфекции и впоследствии к режиму корзину через пероральный. Драматического вирусный отскок происходит сразу же после вывода корзину, которая полностью поддерживает существование латентности водохранилища. Латентно инфицированных памяти CD4 + Т-клетки могут быть изолированы от лимфоидных органов ВИЧ инфицированных Ху ГЯП в корзину, и вирусных нарост анализов пилки вирусный отскок ex vivo41. Модель hu ГЯП и ВИЧ инфекции/корзину режим, описанный в настоящем Протоколе, таким образом, имеют широкое применение в областях, связанных с ВИЧ вирусологии, прогноз инфекции, задержка патофизиологии и развития антиретровирусной терапии.
Модель мыши Ху ГЯП в этот протокол требует облучения и внутрипеченочных инъекции СКК в день 2-3 после рождения; Таким образом требуются собственного разведения и конкретных жилищных условий. Хотя неонатальной трансплантации ГСК обычно дает высокий приживления эффективности, в некоторых случаях может возникнуть серьезные GVHD. В некоторых случаях значительное уменьшение числа периферийных CD45 + клеток может наблюдаться при инфекции, и в экстремальных условиях, может наблюдаться периферической крови CD45 + истощение; Таким образом сбор и потока cytometry анализ крови может быть сложным. Один из основных недостатков этой модели мыши Ху ГЯП лежит в пределах химерных характер его Т-клеток. Т-клетки в Ху ГЯП мышиной модели образованы в среде тимуса мыши и H2-ограниченных вместо HLA-ограничен; Таким образом полное резюме динамического изменения подмножеств Т-клеток после инфекции является менее вероятным. Кроме того хотя модель мыши Ху ГЯП экспонаты хорошо восприимчивость к инфекции ВИЧ-1, наблюдаемых плазмы вирусная нагрузка может быть несколько раз ниже, чем в модели BLT, возможно вследствие incomprehensive воссоздание лимфоидных и миелоидного функции человека.
В целом Ху ГЯП мышь, изображенные в этом протоколе предлагает простой и эффективной методологии для создания гуманизированные мыши модели для исследования ВИЧ вирусологии и задержки, как альтернатива модели BLT. Несмотря на свои ограничения в всестороннее развитие лимфоидной и миелоидного Ху ГЯП модель доказала восприимчивы к инфекции и реагировать корзину лечение или другие терапии22,23,24. Задержку патологии модель создана согласно этот протокол резюмирует ВИЧ вирусных отскок в естественных условиях и латентно зараженных памяти, CD4 + T-клетки может быть в дальнейшем изолированы для дополнительного расследования.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы раскрывают отсутствие конфликта интересов.
Acknowledgments
Эта работа была поддержана национальных институтов здравоохранения [предоставить номера R01AI29329, R01AI42552 и R01HL07470 J.J.R.] и Национальный институт рака, национальные институты здравоохранения [номер гранта P30CA033572 для поддержки город надежды интегративной геномики Аналитических фармакологии и аналитических цитометрии ядер]. Следующие реагент был получен через низ исследования СПИДа и ссылка реагент программы, Отдел СПИДа, NIAID, низ: вирус ВИЧ бал.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| CD34 MicroBead Kit, human | MiltenyiBiotec | 130-046-703 | |
| CryoStor CS2 | Stemcell Technologies | 07932 | |
| NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wji | The Jackson Laboratory | 005557 | Order breeders instead of experimental mice |
| IsoFlo | Patterson Veterinary | 07-806-3204 | Order through animal facility, restricted item |
| Clidox disinfectant | Fisher Sicentific | NC9189926 | |
| Wescodyne | Fisher Sicentific | 19-818-419 | |
| Hamilton 80508 syringe/needle | Hamilton | 80508 | Custom made |
| Blood collection tube (K2EDTA) | BD Bioscience | 367843 | |
| Blood collection tube (Heparin) | BD Bioscience | 365965 | |
| Capillary tube (Heparinized) | Fisher Sicentific | 22-362574 | |
| Red Blood Cell Lysis Buffer | Sigma Aldrich | 11814389001 | |
| QIAamp Viral RNA mini kit | Qiagen | 52906 | |
| TaqMan Fast VIrus 1-step Master Mix | Thermofisher | 4444434 | |
| HIV-1 P24 ELISA (5 Plate kit) | PerkinElmer | NEK050B001KT | |
| IgG from human serum | Sigma Aldrich | I4506-100MG | |
| IgG from mouse serum | Sigma Aldrich | I5381-10MG | |
| BB515 Mouse Anti-Human CD45 (clone HI30) | BD Biosciences | 564586 | RRID: AB_2732068, LOT 6347696 |
| PE-Cy7 Mouse Anti-Human CD3 (Clone SK7) | BD Biosciences | 557851 | RRID: AB_396896, LOT 6021877 |
| Pacific Blue Mouse Anti-Human CD4 (Clone RPA-T4) | BD Biosciences | 558116 | RRID: AB_397037, LOT 6224744 |
| BUV395 Mouse Anti-Human CD8 (Clone RPA-T8) | BD Biosciences | 563795 | RRID: AB_2722501, LOT 6210668 |
| APC-Alexa Fluor 750 Mouse Anti-Human CD14 (TuK4) | ThermoFisher | MHCD1427 | RRID: AB_10373536, LOT 1684947A |
| PE Mouse Anti-Human CD19 (SJ25-C1) | ThermoFisher | MHCD1904 | RRID: AB_10373382, LOT 1725304B |
References
- Greiner, D. L., Hesselton, R. A., Shultz, L. D. SCID mouse models of human stem cell engraftment. Stem cells. 16 (3), 166-177 (1998).
- Rongvaux, A., et al. Development and function of human innate immune cells in a humanized mouse model. Nature. 32 (4), 364-372 (2014).
- Walsh, N. C., et al. Humanized Mouse Models of Clinical Disease. Annual review of pathology. 12, 187-215 (2017).
- Shultz, L. D., Brehm, M. A., Garcia-Martinez, J. V., Greiner, D. L. Humanized mice for immune system investigation: progress, promise and challenges. Nature reviews. Immunology. 12 (11), 786-798 (2012).
- Shultz, L. D., Ishikawa, F., Greiner, D. L. Humanized mice in translational biomedical research. Nature reviews. Immunology. 7, (2007).
- Moir, S., Fauci, A. S. B cells in HIV infection and disease. Nature reviews. Immunology. 9 (4), 235-245 (2009).
- McCune, J. M., et al. The SCID-hu mouse: murine model for the analysis of human hematolymphoid differentiation and function. Science. 241 (4873), 1632-1639 (1988).
- Mosier, D. E., Gulizia, R. J., Baird, S. M., Wilson, D. B. Transfer of a functional human immune system to mice with severe combined immunodeficiency. Nature. 335, 256 (1988).
- Shultz, L. D., et al. Multiple defects in innate and adaptive immunologic function in NOD/LtSz-scid mice. Journal of immunology. 154 (1), 180-191 (1995).
- Ohbo, K., et al. Modulation of hematopoiesis in mice with a truncated mutant of the interleukin-2 receptor gamma chain. Blood. 87 (3), 956-967 (1996).
- Ito, M., et al. NOD/SCID/gamma(c)(null) mouse: an excellent recipient mouse model for engraftment of human cells. Blood. 100 (9), 3175-3182 (2002).
- Shultz, L. D., et al. Human lymphoid and myeloid cell development in NOD/LtSz-scid IL2R gamma null mice engrafted with mobilized human hemopoietic stem cells. Journal of immunology. 174 (10), 6477-6489 (2005).
- Ishikawa, F., et al. Development of functional human blood and immune systems in NOD/SCID/IL2 receptor {gamma} chain(null) mice. Blood. 106 (5), 1565-1573 (2005).
- Watanabe, Y., et al. The analysis of the functions of human B and T cells in humanized NOD/shi-scid/gammac(null) (NOG) mice (hu-HSC NOG mice). International immunology. 21 (7), 843-858 (2009).
- McDermott, S. P., Eppert, K., Lechman, E. R., Doedens, M., Dick, J. E. Comparison of human cord blood engraftment between immunocompromised mouse strains. Blood. 116 (2), 193-200 (2010).
- Mazurier, F., Doedens, M., Gan, O. I., Dick, J. E. Rapid myeloerythroid repopulation after intrafemoral transplantation of NOD-SCID mice reveals a new class of human stem cells. Nature. 9 (7), 959-963 (2003).
- Melkus, M. W., et al. Humanized mice mount specific adaptive and innate immune responses to EBV and TSST-1. Nature medicine. 12, 1316 (2006).
- Lan, P., Tonomura, N., Shimizu, A., Wang, S., Yang, Y. -G. Reconstitution of a functional human immune system in immunodeficient mice through combined human fetal thymus/liver and CD34+ cell transplantation. Blood. 108 (2), 487-492 (2006).
- Brehm, M. A., Bortell, R., Verma, M., Shultz, L. D., Greiner, D. L. Humanized Mice in Translational Immunology. Translational Immunology. , 285-326 (2016).
- King, M. A., et al. Hu-PBL-NOD-scid IL2rgnull mouse model of xenogeneic graft-versus-host-like disease and the role of host MHC. Clinical & Experimental Immunology. 157, 104-118 (2009).
- Halkias, J., et al. Conserved and divergent aspects of human T-cell development and migration in humanized mice. Immunology and cell biology. 93 (8), 716-726 (2015).
- Satheesan, S., et al. HIV replication and latency in a humanized NSG mouse model during suppressive oral combinational ART. Journal of virology. , (2018).
- Zhou, J., et al. Receptor-targeted aptamer-siRNA conjugate-directed transcriptional regulation of HIV-1. Theranostics. 8 (6), 1575-1590 (2018).
- Zhou, J., et al. Cell-specific RNA aptamer against human CCR5 specifically targets HIV-1 susceptible cells and inhibits HIV-1 infectivity. Chemistry & biology. 22 (3), 379-390 (2015).
- Brechtl, J. R., Breitbart, W., Galietta, M., Krivo, S., Rosenfeld, B. The use of highly active antiretroviral therapy (HAART) in patients with advanced HIV infection: impact on medical, palliative care, and quality of life outcomes. Journal of pain and symptom management. 21 (1), 41-51 (2001).
- Richman, D. D., Margolis, D. M., Delaney, M., Greene, W. C., Hazuda, D., Pomerantz, R. J. The Challenge of Finding a Cure for HIV Infection. Science. 323 (5919), 1304-1307 (2009).
- Pace, M. J., Agosto, L., Graf, E. H., O'Doherty, U. HIV reservoirs and latency models. Virology. 411 (2), 344-354 (2011).
- Van Herck, H., et al. Blood sampling from the retro-orbital plexus, the saphenous vein and the tail vein in rats: comparative effects on selected behavioural and blood variables. Laboratory animals. 35 (2), 131-139 (2001).
- Autissier, P., Soulas, C., Burdo, T. H., Williams, K. C. Evaluation of a 12-color flow cytometry panel to study lymphocyte, monocyte, and dendritic cell subsets in humans. Cytometry. 77 (5), 410-419 (2010).
- Lu, W., Mehraj, V., Vyboh, K., Cao, W., Li, T., Routy, J. -P. CD4:CD8 ratio as a frontier marker for clinical outcome, immune dysfunction and viral reservoir size in virologically suppressed HIV-positive patients. Journal of the International AIDS Society. 18, 20052 (2015).
- van't Wout, A. B., Schuitemaker, H., Kootstra, N. A. Isolation and propagation of HIV-1 on peripheral blood mononuclear cells. Nature protocols. 3, 363 (2008).
- Reagan-Shaw, S., Nihal, M., Ahmad, N. Dose translation from animal to human studies revisited. FASEB journal: official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 22 (3), 659-661 (2008).
- Han, Y., Wind-Rotolo, M., Yang, H. -C., Siliciano, J. D., Siliciano, R. F. Experimental approaches to the study of HIV-1 latency. Nature reviews. Microbiology. 5 (2), 95-106 (2007).
- Marsden, M. D., et al. HIV Latency in the Humanized BLT Mouse. Journal of virology. 86 (1), 339-347 (2012).
- Karpel, M. E., Boutwell, C. L., Allen, T. M. BLT humanized mice as a small animal model of HIV infection. Current opinion in virology. 13, 75-80 (2015).
- Durand, C. M., Blankson, J. N., Siliciano, R. F. Developing strategies for HIV-1 eradication. Trends in immunology. 33 (11), 554-562 (2012).
- Van Lint, C., Bouchat, S., Marcello, A. HIV-1 transcription and latency: an update. Retrovirology. 10, 67 (2013).
- Xu, L., Zhang, Y., Luo, G., Li, Y. The roles of stem cell memory T cells in hematological malignancies. Journal of hematology & oncology. 8, 113 (2015).
- Chun, T. -W., Moir, S., Fauci, A. S. HIV reservoirs as obstacles and opportunities for an HIV cure. Nature immunology. 16 (6), 584-589 (2015).
- Redel, L., et al. HIV-1 regulation of latency in the monocyte-macrophage lineage and in CD4+ T lymphocytes. Journal of leukocyte biology. 87 (4), 575-588 (2010).
- Laird, G. M., et al. Rapid Quantification of the Latent Reservoir for HIV-1 Using a Viral Outgrowth Assay. PLoS pathogens. 9 (5), e1003398 (2013).
