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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
该协议描述了一种提供口服联合抗逆转录病毒药物的新方法,该方法成功抑制人源化小鼠中的HIV-1 RNA复制。
人类免疫缺陷病毒(HIV-1)大流行继续在世界范围内有增无减地蔓延,目前还没有针对艾滋病毒的疫苗。虽然联合抗逆转录病毒疗法(cART)成功地抑制了病毒复制,但它不能完全根除艾滋病毒感染者的宿主。安全有效的HIV感染治愈策略需要多管齐下的方法,因此HIV-1感染动物模型的进步对于HIV治愈研究的发展至关重要。人源化小鼠概括了HIV-1感染的关键特征。人源化小鼠模型可以被HIV-1感染,并且可以通过cART方案控制病毒复制。此外,cART中断导致人源化小鼠的病毒迅速反弹。然而,对动物进行cART给药可能无效、困难或有毒,并且许多临床相关的cART方案无法得到最佳利用。除了对研究人员来说可能不安全之外,通过常用的强化日常注射程序施用cART还会通过动物的身体约束来引起压力。本文中描述的治疗HIV-1感染人源化小鼠的新型口服cART方法导致病毒血症抑制低于检测水平,增加CD4 +恢复率,并改善HIV-1感染人源化小鼠的整体健康状况。
慢性人类免疫缺陷病毒(HIV)感染者的预期寿命通过联合抗逆转录病毒治疗(cART)显著提高1,2。cART成功地减少了大多数HIV-1慢性感染参与者的HIV-1复制并将CD4 + T细胞计数提高到正常水平3,从而改善了整体健康状况并显着减少了疾病进展4。然而,即使在急性感染期间开始 ART 时,潜伏的 HIV-1 储库也会建立5,6,7。在 ART 期间,储库持续多年,并且 ART 中断后病毒快速反弹是有据可查的8,9。接受抗逆转录病毒治疗的艾滋病毒感染者也容易患心血管疾病、癌症和神经系统疾病等合并症的风险更高10,11,12。因此,需要一种功能性的HIV治疗方法。HIV-1感染的动物模型在开发和验证新的HIV治疗策略方面具有明显的优势13,14,15。人源化小鼠作为一种小动物模型,可以在不同组织中提供多谱系人免疫细胞重建,从而可以密切研究HIV感染16,17,18,19。在人源化模型中,人源化骨髓-肝脏-胸腺(BLT)模型成功地概括了慢性HIV-1感染以及人类对HIV-1感染的功能性免疫反应20,21,22,23,24。因此,人源化BLT小鼠模型已被广泛用于HIV研究领域的各个方面的研究。人源化BLT小鼠不仅是重现持续HIV-1感染和发病机制的成熟模型,也是评估基于细胞疗法的干预策略的重要工具。目前的作者和其他人已经证明,人源化BLT小鼠模型概括了持续的HIV-1感染和发病机制25,26,27,并提供了评估基于细胞疗法的干预策略的工具28,29,30,31,32,33。
cART方案由每天服用的抗逆转录病毒药物组合组成,可抑制HIV-1复制,以至于成功治疗的个体的病毒载量在长期内仍然无法检测到34。用临床相关的cART方案治疗HIV感染的人源化小鼠的结果类似于在HIV-1感染的ART治疗个体中观察到的结果22:HIV-1水平被抑制在检测限以下,并且cART的中断导致HIV复制从潜伏库反弹35。皮下注射(SC)27,36,37或腹膜内(IP)37,38,39是人源化小鼠cART治疗的常用途径。然而,每天密集的注射会通过身体约束给动物带来压力40。它也是劳动密集型的,并且由于在使用锐器时暴露于艾滋病毒而增加,因此对研究人员来说可能是不安全的。口服给药是模仿HIV-1感染者服用的cART药物的吸收、分布和排泄的理想选择。口服给药通常涉及定制且通常费力的程序,将抗逆转录病毒药物放入灭菌(由于小鼠的免疫缺陷而必需)食物24,37,41或水42,43,44,45,46中,这可能与许多抗逆转录病毒药物在化学上相容,也可能不相容,或者导致小鼠不容易吃或喝的东西(这会影响体内的剂量和药物水平)。这里提出的新型经口cART给药方法超越了以前的给药尝试,因为它与不同类型的抗逆转录病毒药物相容,安全性和易于制备和给药,以及减少每日注射引起的动物压力和焦虑。
富马酸替诺福韦二吡呋酯 (TDF)、艾维特拉韦 (ELV) 和拉替拉韦 (RAL) 是水溶性较差的药物。有趣的是,在高脂肪食物中观察到TDF的生物利用度增加,这表明脂肪食物对脂肪酶的竞争性抑制可能为TDF47提供一定的保护。因此,选择DietGel Boost杯代替普通啮齿动物食物作为交付方法,基于其适度的脂肪含量(每100克20.3克),与普通啮齿动物食物(每100克10克10克)和典型的小鼠高脂肪饮食(每100克40-60克)相比48。一杯的总重量为75克;因此,每个杯子将包含足够五只小鼠在3天内食用的食物量,因此也包含足够的药物。
匿名的人类胎儿组织是通过商业获得的。动物研究是根据加州大学洛杉矶分校和(加州大学洛杉矶分校)动物研究委员会(ARC)根据所有联邦,州和地方指南批准的协议进行的。具体而言,所有实验均按照美国国立卫生研究院(NIH)和国际实验动物护理评估和认证协会(AALAC)关于实验动物住房和护理的建议和指南进行,根据加州大学洛杉矶分校ARC协议编号2010-038-02B。所有手术均在氯胺酮(100mg / kg)/甲苯噻嗪(5mg / kg)和异氟烷麻醉(2-3体积%)下进行,并尽一切努力减少动物疼痛和不适。
1.感染HIV-1的人源化小鼠
注意:人源化小鼠如前面在30,31,49中所述。该协议简要描述如下。
2. 抗逆转录病毒药物的制备
3.对HIV-1感染小鼠给予ART药物
4. 通过实时荧光定量 PCR 监测病毒载量
5. 通过流式细胞术评估 CD4/CD8 比率
假设一只体重为25克的平均小鼠每天消耗4克食物,则通过口服摄入的每日药物剂量对应于2.88mg / kg TFV,83mg / kg FTC和768mg / kg RAL。为了测试与每日注射cART相比,优化的食物方案是否有毒并影响整体健康,在cART之前和期间通过口服或皮下注射每周监测小鼠体重。每组在cART给药前没有显着的体重差异(图1)。然而,在每日cART SC注射期间,小鼠重量不断下降。相比之下,DietGel中的FTC / TDF / ELV或FTC / TDF / RAL在口服cART给药5周后将小鼠体重恢复到ART开始前的水平。此外,在雷特拉韦组或艾维特拉韦组之间没有观察到显着的体重变化。
为了测试口服cART给药是否像每日注射一样有效地抑制病毒载量,使用RT-PCR评估每两周一次的血浆病毒载量。 图2 显示,FTC/TDF/ELV ART食品方案在4周内100%有效地将病毒复制抑制到检测不到的水平;FTC/TDF/RAL ART食品方案可在4周内将80%的小鼠抑制至检测不到的水平,而接受SC注射的小鼠中只有70%在治疗4周后达到检测不到的水平。结果表明,口服给药比SC注射更快、更有效地抑制病毒复制。此外,cART食物方案比SC每日注射更早地防止了外周血中CD4 / CD8比率的进一步下降(图3)。这些结果表明,所提出的口服cART方案可以成功地抑制检测水平以下的血浆病毒血症,快速恢复CD4 T细胞水平,并改善HIV-1感染人源化小鼠动物的整体健康状况。

图1:不同组HIV-1感染后cART治疗前后的小鼠体重变化。 人源化小鼠在免疫重建后感染HIVNFNSXSL9。在HIV-1感染4周后,小鼠通过皮下(SC)注射或口服FTC / TDF / RAL或FTC / TDF / ELV方案再治疗7.5周。从HIV感染前1周开始测量小鼠体重。所有统计比较均使用曼-惠特尼检验进行,报告组均值(± SE)。绿色星号表示FTC/TDF/ELV食品口服组与FTC/TDF/RAL SC注射组之间的统计学差异。*P < 0.05, **P < 0.01, ****P < 0.001。每组 n=6-7。请点击此处查看此图的大图。

图2:食品口服cART给药显示出更快的病毒抑制。 如图 1所示,小鼠要么未经治疗,要么通过皮下注射和口服食物杯模拟,FTC / TDF / RAL或FTC / TDF / ELV食品方案再治疗7.5周。(A)不同群体感染HIV-1后一段时间内的血浆病毒载量。(B)不同组HIV-1感染后病毒载量随时间推移的总结,报告组几何平均值和95%置信区间(CI)。黑色箭头表示cART治疗组的cART启动时间。(C)每组cART治疗后对检测不到病毒载量的生存分析。每组n = 6-7。 请点击此处查看此图的大图。

图3:ART食品口服给药显示CD4 / CD8比率恢复更快。 每组HIV-1感染后外周血CD4 / CD8比率随时间的变化。所有统计比较均使用曼-惠特尼检验,报告组均值(± SE)进行。红色星号星显示FTC/TDF/RAL食品口服组与FTC/TDF/RAL SC注射组之间的统计学差异。*P < 0.05。每组 n=6-7。 请点击此处查看此图的大图。
SK是CDR3 Inc.的创始人。其余作者声明,该研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的,这些关系可以解释为潜在的利益冲突。
该协议描述了一种提供口服联合抗逆转录病毒药物的新方法,该方法成功抑制人源化小鼠中的HIV-1 RNA复制。
我们要感谢Romas Geleziunas博士和Jeff Murry博士以及吉利德的人们提供本研究中使用的抗逆转录病毒药物。这项工作由NCI 1R01CA239261-01(到厨房),NIH资助P30AI28697(加州大学洛杉矶分校CFAR病毒学核心,基因和细胞治疗核心,以及人源化小鼠核心),U19AI149504(PIs:Kitchen&Chen),CIRM DISC2-10748,NIDA R01DA-52841(到Zhen),NIAID R2120200174(PIs:Xie&Zhen),IRACDA K12 GM106996(Carrillo)。这项工作还得到了加州大学洛杉矶分校艾滋病研究所,詹姆斯·B·彭德尔顿慈善信托基金和麦卡锡家庭基金会的支持。
| 60 mm 培养皿 | Thermo Scientific Nunc | 150288 | 用于分装 ART 食品 |
| APC 抗人 CD8 抗体 | Biolegend | 344722 | 用于流式细胞术 |
| BD LSRFortessa | BD biosciences | 用于流式数据采集 | |
| CD34 微珠 | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | 用于 NSG-BLT 小鼠生成 |
| 离心管 | Falcon | 14-432-22 | 用于溶解 ART |
| DietGel Boost | ClearH2O | 72-04-5022 | 用于制作 ART 食品 |
| Elvitegravir | Gilead | 吉利 | 德赠送 |
| 恩曲他滨 | 吉利 | 德赠送 吉 | 利德 |
| FITC 抗人 CD3 抗体 | Biolegend | 317306 | 用于流式细胞术 |
| Flowjo 软件 FlowJo | 用于流式细胞术数据分析 | ||
| HIV-1 正向引物:5′-CAATGGCAGCAATTTCACCA-3′; | IDT | 定制 | 病毒载量 RT-PCR |
| HIV-1 探针:5′-[6-FAM]CCCACCAACAGGCGGCCT TAACTG [Tamra-Q]-3′; | IDT | 定制 | 用于病毒载量 RT-PCR |
| HIV-1 反向引物:5′-GAATGCCAAATTCCTGCTTGA-3′; | IDT | 定制 | 用于病毒载量 RT-PCR |
| 人类胎儿组织 | Advanced Bioscience Resources, Inc | ||
| 小鼠,菌株 NOD。Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ | 杰克逊实验室 | 5557 | 用于构建人源化小鼠 |
| Pacific Blue 抗人 CD45 | Biolegend | 304022 | 用于流式细胞术 |
| PerCP 抗人 CD4 抗体 | Biolegend | 300528 | 用于流式细胞术 |
| QIAamp 病毒 RNA 试剂盒 | Qiagen | 52904 | 用于测量病毒载量 |
| Raltegravir | Merck Merck | Gifted from Merck | |
| 无菌细胞刮刀 | Thermo Scientific | 179693 | 用于分装 ART 食品 |
| TaqMan RNA-To-Ct 1 步法试剂盒 | Applied Biosystems | 4392653 | 用于血浆病毒载量检测 |
| Tenofovir disopoxyil fumarate | Gilead Gilead Gilead | ||
| 甲氧苄啶-磺胺甲噁唑 | Pharmaceutical Associates | NDC 0121-0854-16 | 用于保持 ART 食品无菌。每 5 mL 茶匙含有 200 毫克磺胺甲噁唑,USP 40 毫克甲氧苄氨嘧啶,USP NMT 0.5% 酒精 |