The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Russian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Microbiology, New York University School of Medicine, 2Molecular Neurobiology Program, Skirball Institute for Biomolecular Medicine, New York University School of Medicine, 3Department of Otolaryngology, New York University School of Medicine, 4Department of Cell Biology, New York University School of Medicine, 5Department of Physiology and Neuroscience, New York University School of Medicine, 6Department of Psychiatry, New York University School of Medicine, 7Center for Neural Science, New York University School of Medicine
This article is a part of JoVE Immunology and Infection. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Kobayashi, M., Kim, J. Y., Camarena, V., Roehm, P. C., Chao, M. V., Wilson, A. C., et al. A Primary Neuron Culture System for the Study of Herpes Simplex Virus Latency and Reactivation. J. Vis. Exp. (62), e3823, doi:10.3791/3823 (2012).
1. Выделение и культуры СКГ нейроны из эмбрионов крыс
Чтобы обеспечить полезный контекст для понимания этого протокола, а также для всестороннего обсуждения ранее литературы, установленных методов культуры SCG нейронов, в том числе на основе СКГ в пробирке культуру, плиты покрытия подложки, а также компоненты сыворотки свободных средств массовой информации, Мы отсылаем читателя к ссылкам 2-4.
* SCG является прозрачным и бесцветным по сравнению с непрозрачным, желтоватого жировой ткани, которая окружает бифуркации. Попробуйте удалить как можно больше остаточной жировой ткани и кровеносные сосуды, перед сбором ганглиях.
* Остаточные коллагеназы будет интерферометрыповторно с коллагеновой подложке, необходимых для крепления на клетки культуры пластины.
* Будьте осторожны, не более, измельченного в порошок, так как это может привести к повреждению клеток. Если трипсина и коллагеназы лечение было успешным, максимум пятнадцать вверх и вниз циклов с 21-игла G, и три цикла с 23-игла G должно быть достаточно.
* Очень важно использовать хороший стерильных тканевых культур, потому что антибиотики исключены из питательной среды. Кроме того, могут быть значительными вариабельность коллагена источников от разных поставщиков. У нас стабильные результаты по партии использованием коллагена хвост крысы из Millipore.
* Проблемы с грибковой или бактериальной загрязненности, как правило, очевидны в течение первых 24 часов культуры. Проверьте каждую лунку тщательно для развития микроорганизмов до замене покрытия СМИ. Если бы только ограниченное число скважин пострадавших, их можно рассматривать с разбавленным раствором хлорной извести, промывают PBS и сушат для того, чтобы приступить к эксперименту. Мы рекомендуем повторять эксперимент, в котором любой, даже ограниченное число скважин было микробного загрязнения. При обширном микробное загрязнение наблюдается в 96 блюдо, эксперимент должен быть прекращен.
2. Заражение СКГ КультUres с HSV-1 Us11-EGFP и создания задержки
Полезные фон на вирусологические методы, в том числе основных распространения вируса, определение титра вируса, и множественность заражения (МВД), читатель может ссылаться на 5. Для обсуждения биологии вируса герпеса, мы отсылаем читателя к работе 6. Наконец, мы отсылаем читателя к 7-10 ссылки на предыдущие примеры, другие протоколы, и дополнительный фон в отношении альфа-герпесвирусов литической инфекции в СКГ нейронов и для сравнения с нашей адаптации протокола изучить ожидания и реактивации.
* Это бывшиевычайно важно свести к минимуму ненужные физические манипуляции с нейрона на все времена. Простое удаление и замену средств массовой информации или заражения вирусом акций должно быть сделано очень аккуратно и медленно. В противном случае, в результате механического напряжения могут отрицательно повлиять на жизнеспособность нейронов.
* МВД рассчитывается титра вируса определяется путем проведения анализа доска в клетках Веро 12 и число покрытием, живые клетки посеяны в хорошо шагом 1.14. Этот расчет имеет смысл только в оперативном смысле,как общее количество клеток семенами содержит нейроны вместе с загрязняющие глии и фибробластов. Поскольку эти загрязняющие делящиеся клетки погибают от лечения с анти-митотического агенты, эффективные МВД для выживания нейронов на самом деле больше. Из начального количества, начиная от 5000 - 6000 живых клеток, около 1000 нейронов остаются после лечения анти-митотического агентов (по оценке trypsinizing и прямого подсчета клеток). Оптимальный МВД использовать при заражении культуры нейронов может несколько отличаться от подготовки массы вируса к другому. С каждым новым подготовке вирус, мы рекомендуем проверить ограниченный круг различных МВД России от 1 до 2. Цель здесь заключается в определении той, которая имеет наименьшее воздействие на жизнеспособность нейронов и приводит к наибольшим числом индуцибельной реактивации событий (определенных в разделе 3). Us11-EGFP вирус особенно полезно в условиях быстро оптимизировать условия, но можно использовать и другие показания, такие как анализ налета или количественныхtative ПЦР. Это может помочь использовать вирус очищают сахарозы подушки для удаления примесей, которые снижают жизнеспособность клеток, хотя это не является существенным и обычно не выполняются.
* Очень важно быть предельно внимательны при изменении инфекции СМИ. Цель кончиком пипетки на стене хорошо, а не на дно колодца, и позволить средствам массовой информации, чтобы мягко скользить вниз на клетки. Даже быстрый выброс носителей из пипетки может генерировать достаточную силу, чтобы отделить аксоны от подложки и нанести клеткам сбрасывать как правило, в листе клеток. Если только ограниченное количество нейронов отсоединения (20-30%), последствия будут минимальными при условии, что клетки выглядят здоровыми. Отдельные нейроны могут прикрепить с течением времени, однако, аксоны больше не будет хорошо продленг новых аксонов будет восстанавливать. Хотя это и не оптимальный, эксперимент можно продолжить, если только ограниченное число скважин пострадали. Если есть обширный отряд нейронов (70-80%), мы не рекомендуем в том числе пострадавших также (ы) в эксперименте. Если большинство скважин содержат 70-80% отдельных нейронов, мы рекомендуем прекращении эксперимента. В то время как нейроны могут еще прикрепить, они обычно образуют большие скопления. Это затрудняет правильную оценку отдельных нейронов активируется. Мы рекомендуем повторять любой эксперимент, в котором отдельные скважины с нейроны были обнаружены, чтобы реактивация ставки не зависит от дифференциальных соблюдение нейронов скважин.
Кроме того, очень важно всегда обращаться культур как нежно, как возможно. Механическое напряжение от лишних, резких движений (в том числе повторное открытие и закрытие двери камеры инкубатора) или силового медиа-приложения сульд компромисс культур способность поддерживать ВПГ-1 задержкой, что может привести к недопустимо высоким уровнем спонтанной реактивации в данном эксперименте.
3. Возобновление и оценки
* Несколько событий реактивация может произойти в культуре, как описано в разделе 1. Чтобы отличить первичный случай реактивация вирусного распространения в результате реакции тивации, encapsidation ингибитор WAY-150138 может быть добавлен. Блокируя encapsidation, инфекционный вирус не производятся и распространяются в результате реактивации не представляется возможным. Таким образом, EGFP сигнал обнаружен в присутствии WAY-150138 отражает количество независимых событий в реактивации ожог культуры и 1,13-15. Обратите внимание, что WAY-150138 действует только в отношении ВПГ-1 штамм Паттон, а не на коммерческой основе. В качестве альтернативы WAY-150138, рассмотрите возможность использования любого из следующих: а) мутантный вирус нарушения в его способности распространяться на соседние клетки могут быть использованы, II), где репортер вирус EGFP выражается в IE промоутер в постоянном присутствии от ACV, III) лечение с ПАА или ACV, чтобы предотвратить конце экспрессии генов (и инфекционных производство вирус), а затем иммунофлюоресценции с использованием антител, направленных против продуктов генной IE.
4. Альтернативные методы оценки Возобновление использования Пробирной
Отправить по почте "> Результаты человека, одного эксперимента должны быть получены из одного подготовки СКГ. Replicate эксперименты могут быть выполнены с независимой подготовкой SCG тех пор, пока каждый репликации был проведен с использованием одного пакета ГКО.5. Представитель Результаты
Рисунок 2А показывает пример, когда 1 мкМ трихостатин (TSA), известный индуктор реактивации 16-18, применяется к СКГ культуры латентно инфицированных дикого типа HSV1 EGFP-Us11 репортер напряжения. С TSA, реактивация достигает 50% от максимальной в течение 2 дней, а на 5 дней возобновление плато около 60% скважин. Базовая линия («спонтанное») реактивации примерно на 10% в этом эксперименте, и обычно составляет от 10-20% при использовании этой системы в лабораторных условиях. Максимальные уровни реактивации варьироваться в зависимости от реактивации индуктора используется. Многие индукторы реактивации могут применяться в течение всего срока проведения эксперимента, поскольку они не мешают продуктивной репликации вируса, но это должно быть определено опытным путем. Другие индукторы, в том числе любой реагент, который влияет на жизнеспособность нейронов или препятствует завершению вирусной производственного цикла жизни, может потребоваться применение переходного импульса, чтобы спровоцировать возобновление.
В то время как накопление EGFP-Us11 в каждую лунку эксперимента изображена на рисунке 2А свидетельствует о возобновлении с задержкой, он не различает лиUs11-EGFP сигнала в отдельных нейронов, полученных из независимых случай возобновления или распространения вируса возобновлена через культуру. Для оценки числа нейронов проходят независимые события реактивации в каждую лунку, культуры были предварительно обработаны с WAY-150138, соединения, запрещающего распространение вирусных, предотвращая encapsidation из вирусной ДНК генома 13-15. Зараженные симпатических нейронов культуры лечили WAY-150138 и реактивации индуцированные АСП. Значительное число EGFP-положительных нейронов был обнаружен лишь в TSA-обработанных скважин, по сравнению с ДМСО обработанных культуры управления, демонстрируя, что число независимых событий реактивация происходит в отдельных культуры (рис. 2В).
В нашем анализе, Us11-EGFP репортер выражается с эндогенными Us11 промоутер 11. С Us11 является "истинно поздно" или γ 2 вирусных литического генов, репликации ДНК, необходимых для надежной expressiо. Это показано на рисунке 3, а EGFP-Us11 накопления нарушена вирусной ДНК-полимеразы ингибитора phosphonoacetic кислоты (ПАК) в культурах вынуждены возобновить с PI3 ингибитор LY294002.

Рисунок 1. Схема иллюстрирует типичный экспериментальный протокол, используя культурные нейрона в системе лабораторных для изучения ВПГ-1 и задержкой реактивации. 1) После вскрытия верхних шейных ганглиев (ГКО) от E21 крыс, диссоциированных нейронов высевают в 96 посуда и лечение анти-митотического средства для удаления не-нервных клеток. 2) После 6 дней в пробирке (DIV) культур, инфицированных рекомбинантным ВПГ-1, который содержит EGFP слит с вирусом в кодировке Us11 конце гена (EGFP-HSV-1) в присутствии ацикловир (ACV), противовирусный препарат, который литических блоков репликации. 3) К 14-й день (DIV 14), ацикловир удаляется и EGFP выраженияне обнаружено. Культуры могут стабильно поддерживаться таким образом, в течение 1 месяца или более, или испытание переменным могут быть добавлены для оценки его способности вызывать реактивацию с задержкой. Переменная может быть в виде небольшого ингибитор химических молекул, антител к растворимым нейротрофина или белков клеточной поверхности, или лентивирусов выражения или генов конкретного ShRNA или эктопически выразил белка. Возобновление затем контроль, забив EGFP-положительных скважин в режиме реального времени.

Рисунок 2. TSA активизирует ВПГ-1 в СКГ культур. СКГ культур латентно инфицированных как показано на рис 1. На DIV 14, ACV был удален и заменен на среде, содержащей 1 мкМ трихостатин (TSA). (A) культуры были визуализированы и забил с помощью флуоресцентной микроскопии каждый день после того, как препарат для лечения в течение 5 дней. Доля скважин проходит reactivatион в течение эксперимента показали по сравнению с ДМСО контроль обработанных культур. Процент реактивации была рассчитана на количество EGFP-положительных скважин из 20 скважин, из 96 пластин культуры. Ошибка указывает барах стандартная ошибка среднего. (B) латентно инфицированных культур лечили TSA и ингибитор вирусной ДНК encapsidation, WAY-150138 (20 мкг / мл). Количество EGFP + нейронов по сравнению 48 часов после обработки препаратов для контроля лечения с ДМСО и WAY-150138. Каждая точка данных представляет собой отношение EGFP + нейроны из 1000 нейронов в культуре хорошо. Бар показывает средний процент EGFP + нейронов в колодец.

Рисунок 3. EGFP detecion зависит от вирусной репликации ДНК. СКГ культур латентно инфицированных затем обрабатывают 10 мкМ LY29004, известный индуктор реактивации 1. Возобновление индуцированных LY (синий) вапо сравнению с тем, получавших ингибитор синтеза вирусной ДНК, phophonoacetic кислоты, ПАК (300μg/ml, красный) и два соединения вместе (зеленый).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Это первичной культуре нейронов и инфекции система обеспечивает простой и эффективный метод для изучения молекулярных механизмов, лежащих в основе HSV-1 и задержкой реактивации. Система точно повторяет принятое признаки задержки определен в обоих инфекций человека и живых животных. Когда вирус скрыт в СКГ культур, инфекционных и вирусных частиц литических продуктов генов не может быть обнаружена. Только вирусный продукт гена обнаружены в латентно-инфицированных нейронов некодирующих LAT запись, которая накапливается внутри ядра. Возобновление совпадает с выражением вирусных генов литических и завершается в производстве инфекционных частиц. Кроме того, этот первичный нейрон культуре клеток модель реагирует на принятый реактивации индукторы, такие как TSA, которая эффективно индуцирует литической репликации вируса.
Различные химические индукторы стимулировать возобновление в разной степени и с характерной кинетики. Например, АСП воспроизводимо вызывает возобновление в 60-70% культур в течение 5 период наблюдений г. Подобные уровни TSA-индуцированной реактивации были зарегистрированы использованием латентно-инфицированных, дифференцированные феохромоцитомы крысы РС12 клетки 17 или мышиных нейронов тройничного культур 18. Кинетика реактивации мы наблюдаем и неспособность TSA активировать 100% от культуры может отражать гетерогенность в качестве скрытого геномов будет derepressed. В соответствии с этим предложением, эффективности АСП-индуцированной реактивации сообщениям уменьшается в зависимости от времени в культуре 18. В отличие от TSA, LY29004 вызывает возобновление в 80-90% культур в 2-3 дня. Различия в создании задержки или МВД не может объяснить различия в индуцибельной реактивации между АСП и LY29004, так как наши условия для создания задержки воспроизводимым результатом около 20% нейронов, которые выражают вируса в кодировке задержки задницуociated стенограммы LAT 1. Тем не менее, мы еще не измеряется доля вирусного генома-положительных клеток, повышая вероятность того, что LY29004 вызывает возобновление в большее количество нейронов, чем АСП. Хотя причины, лежащие в основе дифференциальной емкости TSA и LY20004, чтобы вызвать возобновление еще предстоит определить, очевидно, вызывающих различные агенты могут способствовать реактивации с характерным эффективность и кинетика.
Важным аспектом системы является возможность использовать дикий тип вируса или репортер штаммы, которые ведут себя неразличимо от дикого типа вируса. В отличие от предыдущих систем клеточной культуры для изучения ВПГ-1 задержка, которая основывалась на мутантных вариантов HSV, которые не смогли повторить продуктивно 16,18,19, рассматривается в 20, наша модель включает в себя системы EGFP-корреспондент штамм, который ничем не отличается от дикого типа Вирус с точки зрения эффективности литической репликации в культуре клеток 11. Использование EGFP репортер гIrus позволяет чувствительной и простой визуальной оценки задержки и реактивации. В отличие от других журналистов, таких как β-галактозидазы, которая требует фиксации и лизиса клеток для анализа, EGFP позволяет исследователю контролировать вирусную состояние на всем протяжении эксперимента, обеспечивая легкий в режиме реального времени оценки спонтанных и индуцированных реактивации. Другие методы, такие как ПЦР, также могут быть использованы, чтобы смотреть на вирусное экспрессии генов, которые предшествуют EGFP выражения, так как EGFP выражается как "истинного конца" ген, или штаммов вируса, которые не имеют ген-репортер. Кроме того, другие вирусы репортер где EGFP сливается с немедленным рано (IE) или начале (E) генов могут быть разработаны. Преимущество использования "истинно поздно" EGFP-репортер описал то, что EGFP-выражение строго зависит от синтеза вирусной ДНК, что свидетельствует о жизненном цикле вируса приступил к заключительной фазе экспрессии гена связано с литическим роста. IndEED, "истинно поздно" EGFP выражении до уровня, обнаруживаются при визуальном осмотре хорошо коррелирует с инфекционными производства вирусов, биологический показатель того, что продуктивный реактивации произошло. Тем не менее, еще предстоит увидеть, если бы каждый нейрон, который начинается возобновление, если судить по производственного цикла (литический) экспрессию генов, способна прогрессирует через весь литические программы для создания инфекционного вируса. Возможно, вирусы имеют широкие возможности для отмены литические программы и восстановить задержки. Таким образом, репортер вирусов выражения EGFP слит с IE или E белков может привести к менее надежным показания реактивации. С этой точки зрения, сравнивая эффективность реактивации измеряется с помощью EGFP-журналистами выразил от IE, E или поздно промоутеры, или даже комбинированным корреспондент различные флуоресцентные белки репортер, слитый с геном продукта от каждого кинетического класса (т.е. по сравнению с E по сравнению с поздно) было бы полезно. Кроме того, наша система нейронов культуры клеток также может быть использована с различными ВПГ-1дожди, независимо от их Нейроинвазивные потенциал или способность регулировать иммунный ответ 21-24. Наконец, в системе культуры пробирке описанные здесь, могут быть применены к другим типам клеток нейронов и бывших естественных периферических ганглиев культур получена из высших видов, включая человека 25-27.
С помощью чистой популяции нейронов, детальные исследования взаимодействий между HSV1 и его хозяин нейронов на молекулярном уровне, теперь это возможно. Примечательно, что эта модель системы позволяет избежать многих сложных вопросов, связанных с изучением задержки и реактивации в иммунокомпетентных животных, где дополнительные уровни контроля на верхнем уровне фундаментальных вируса нейронных взаимодействий. Кроме того, работа в этой системе ясно показывает, что действительно существует устойчивая связь между вирусом и принимающих нейронов, которые могут быть созданы и поддерживаться без помощи приобретенного иммунного ответа. В то время как врожденные и adaptivэлектронной иммунитет, несомненно, играет важную роль в биологии скрытых инфекций ВПГ, вирус имеет внутреннюю емкость я), чтобы установить непроизводственной инфекция напоминает задержку в нейронах, и б) перейти на литический, продуктивные программы репликации в ответ на экологические и нейронные сигналы применяются для нейронов в одиночку. Важно отметить, что молекулярные основы этого уникального отношения между ВПГ и нейрон теперь можно с помощью мобильного расчлененный биологических, фармакологических, генов и средства доставки генов 1. Такого рода исследования, которые направлены на нейрон и вирусов в отдельности не представляется возможным на животных моделях, где несколько типов клеток занимают ганглиозных отсека. Мы надеемся, что с помощью этой модели системы, глубокое понимание сложной молекулярной цепи регулирующего ВПГ-1, задержка в нейронах может, наконец, достигнута. Когда это возможно, принципы, почерпнутые из этой культурной системе нейрон может быть проверена в естественных условиях с использованием установленных животных моментаДЕЛЬЗ, иллюстрирующие взаимодополняющий характер этих двух подходов к изучению общих ВПГ-1 задержкой.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Нет конфликта интересов объявлены.
Мы благодарим рецензентов за их вдумчивые предложения, которые помогли улучшить эту рукопись. Эта работа была поддержана грантами на MVC (NS21072, HD23315), ACW (GM61139, S10RR017970) и IM (AI073898, GM056927) из NIH. MK была частично поддержана грантом NIH обучение (5T32 AI007180).
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 70m nylon filter( cell strainer) | BD Biosciences | 352350 | |
| 1x Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS-/-) | Invitrogen | 14175 | w/o CaCl2 and MgCl2 |
| 1x Minimum Essential Media (MEM) | Invitrogen | 11095-080 | |
| 5-Fluoro-2’-deoxyuridine | Sigma-Aldrich | F0503 | prepare 20 mM stock in 1x MEM; store at -20°C |
| 96-well flat well bottom TC plates | Corning | 3599 | |
| Acyclovir | Calbiochem | 114798 | prepare 31 mM stock in DMSO; store at -20°C |
| Aphidicolin | Calbiochem | 178273 | prepare 10 mM stock in DMSO; store at -20°C |
| B-27 Supplement | Invitrogen | 17504-44 | |
| Collagenase | Sigma-Aldrich | C2674 | prepare 10 mg/ml stock in HBSS-/-; store at -20°C |
| D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G6152 | prepare 40% stock in H2O; filter sterilize & store at 4°C |
| L-Glutamine | Invitrogen | 25030-081 | |
| Laminin | Sigma-Aldrich | L2020 | prepare 1 mg/ml stock in H2O; quick-freeze 20 μl aliquats & store at -80°C; dilute to 2 μg/ml working conc. in sterile H2O |
| Leibovit’z L-15 media | Invitrogen | 11415 | |
| Nerve Growth Factor | Harlan Laboratories | BT.5017 | prepare 50 μg/ml stock in HBSS-/-; store at -80°C |
| Neurobasal medium | Invitrogen | 12348 | |
| Phosphonoacetic acid (PAA) | Sigma-Aldrich | P6909 | prepare 75 mg/ml stock in H2O; store at -20°C |
| Poly-D-lysine hydrobromide | Sigma-Aldrich | P0899 | prepare 20 mg/ml stock in H2O; store at -20°C |
| Rat-tail collagen | EMD Millipore | 08-115 | Concentration varies with supply lot; store at 4°C and dilute to 0.66 mg/ml working conc. in sterile H2O |
| Trichostatin A | Sigma-Aldrich | T8552 | prepare 1 mM stock in DMSO; store at -20°C |
| Trypsin 2.5% | Invitrogen | 15090-04 |