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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Hepatitis-C-Virus (HCV) ist ein wichtiger menschlicher Krankheitserreger, der Lebererkrankungen, einschließlich Leberzirrhose und Krebs, verursacht. Ein HCV-infektiöses Zellkultursystem ist essentiell, um den molekularen Mechanismus der HCV-Replikation zu verstehen und neue Therapieansätze zu entwickeln. Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Untersuchung verschiedener Stadien des HCV-Replikationszyklus.
Hepatitis-C-Virus (HCV) betrifft 3% der Weltbevölkerung und verursacht schwere Lebererkrankungen wie chronische Hepatitis, Leberzirrhose und Leberzellkarzinom. HCV ist ein umhülltes RNA-Virus aus der Familie Flaviviridae. Strombehandlung nicht wirksam ist und bewirkt, dass nachteilige Nebenwirkungen. Es gibt keine HCV-Impfstoff zur Verfügung. So wird fortgesetzt Aufwand für die Entwicklung eines Impfstoffes und eine bessere Therapie erforderlich. Einem HCV-Zellkultursystems ist kritisch für das Studium verschiedener Stadien der HCV Wachstum einschließlich Viruseintritt, Genom-Replikation, Verpackung und Austritt. In der vorgestellten aktuellen Prozedur verwendeten wir eine Wildtyp-intragenotype 2a chimären Virus, FNX-HCV, und ein rekombinantes FNX-Rluc Virus, eine Renilla-Luciferase-Reportergens um die Virusreplikation zu studieren. Eine menschliche Hepatom-Zelllinie (Huh-7-Basis) wurde für die Transfektion von in vitro transkribierten genomischen HCV-RNAs. Zellfreie Kulturüberstände, Protein-Lysate und total RNA wurden zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Ernte Transfektion HCV Wachstum zu beurteilen. HCV-Genom-Replikation Status wurde durch quantitative RT-PCR und Visualisierung der Gegenwart von HCV-RNA-Doppelstrang ausgewertet. Die HCV-Proteinexpression wurde durch Western-Blot und Immunfluoreszenz unter Verwendung von für HCV-NS3-und NS5A-Proteine Antikörper verifiziert. HCV-RNA-transfizierten Zellen freigesetzt infektiöse Partikel in Kulturüberstand und der Virustiter wurde bestimmt. Luciferase-Assays wurden verwendet, um die Replikationsebene und Infektiosität von HCV-Reporter beurteilen. Zusammenfassend stellen wir verschiedene virologische Tests zur Charakterisierung von verschiedenen Stufen des HCV-Replikationszyklus.
Hepatitis-C-Virus (HCV) verursacht Leberzirrhose und Leberkrebs. Es betrifft 170 Millionen Menschen weltweit mit 350.000 Menschen sterben jährlich 1-3. HCV ist ein positiver Strang-RNA-Virus mit einer Genomgröße von 9,6 kb. Das HCV-Genom als ein einzelnes Polyprotein von ca. 3000 Aminosäuren, das proteolytisch durch verschiedene zelluläre und virale Proteasen gespalten, in 10-Polypeptide translatiert wird. HCV-Virus ist der Prototyp der Gattung Hepacivirus und gehört zur Familie der Flaviviridae 4. Bei der Belichtung stellt chronischer HCV-Infektion in 80% der Individuen. Die Infektion ist meist asymptomatisch und rechtzeitige Diagnose kann die therapeutische Intervention zu Leber Verschlechterung verhindern können. Die derzeitige Behandlung nicht optimal sein und kein Impfstoff verfügbar ist 5,6.
Die Ätiologie der Hepatitis C wurde erstmals 1989 7 beschrieben. Studieren HCV-Replikation ist wichtig für die Hepatitis-C-Impfstoff-und Behandlungsforschung, aber es warlang durch das Fehlen eines effizienten Viruskultursystem behindert. Ein molekularer Klon des HCV Infektions wurde gezeigt, bei Schimpansen auf intra-Impfung 8 sein. Anschließend wurden HCV subgenomische Replikon beschrieben, die das virale Genom-Replikation Stufe in einem Zellkultursystem erlaubt 9,10 sezieren. Entdeckung einer Genotyp HCV 2a isolieren JFH-1 (Japanese Fulminante Hepatitis-1), infizieren Zellkultur eröffnet neue Wege für die HCV-Replikation Forschungs 11-13. Genotyp 2a Stamm JFH-1-Basis inter-und intra-und genotypische chimären Viren vom Genotyp 1 HCV Infektions basierend Kultursysteme sind auch 14 bis 18 erhältlich.
Wir haben erfolgreich JFH-1-Stamm-und HCV-intragenotype 2a chimären Virus verwendet, um die hochauflösenden funktionellen Profilierung Karte von Proteindomänen und cis-aktiven RNA-Elemente 19,20 zu erhalten. Demnach beschreiben wir eine effektive Kultursystem routinemäßig verwendet, die ermöglichtStudium der verschiedenen Stadien des HCV-Replikationszyklus und Wirt-Pathogen-Interaktion. Wir präsentieren virologische Untersuchungen auf virale Genom-Replikation und de novo Infektiosität von HCV intragenotype 2a und einem Renilla-Luciferase Reporter basierend HCV beurteilen.
Ein allgemeiner Überblick über das Protokoll ist in Fig. 1 dargestellt.
1. Cells
2. Viren und Plasmid-Konstrukte
3. In-vitro-HCV-RNA-Transkription
4. HCV-RNA-Transfektion und Probenentnahme
5. Reverse Transkription-quantitative PCR (RT-qPCR) für die Beurteilung der HCV-Genom-Kopien
6. Western Blot-Analyse zum Nachweis von HCV-Protein-Expression (Fig. 3C)
7. Immunfluoreszenz-Assay (IFA)
8. Mess Virus Titer
9. Renilla Luciferase Reporter Assay für virale Genom-Replikation und Infektiosität
Hepatitis C-Virus ist ein RNA-Virus ist. Somit zur genetischen Manipulation Zweck hat die genomische HCV-cDNA in einen bakteriellen Plasmid-Vektor kloniert. Ein T7-RNA-Polymerase-Promotorsequenz wurde unmittelbar vor dem 5'-Ende des HCV-Genoms eingeführt. Eine allgemeine Übersicht der HCV-Analyse-Workflow ist in Abbildung 1 dargestellt. Um genomische HCV-RNA mit präziser 3-Ende erzeugen, wird das HCV-Genom-Plasmid, das mit XbaI Restriktionsenzym und die erzeugte Einzelstrangüberhang wurde mit Mungbohnen-Nuklease Verdauung stumpf geschnitten . Die Qualität des linea HCV Plasmid wurde durch Agarose-Gelelektrophorese (Fig. 2B) beurteilt. Das HCV-DNA wurde T7-RNA-Polymerase in vitro Transkription vermittelte unterworfen und die resultierende RNA ergab ein einziges Produkt mit 9,6 Kilobasen (Fig. 2C).
Wir testeten die Wachstumskinetik eines intragenotype 2a HCV (Abbildung60, 3). Die Huh-7.5.1-Zellen wurden mit in vitro transkribierten RNA von Wildtyp (WT) und Polymerase null Viren elektroporiert. Wir untersuchten die viralen Genomreplikation Sinne von RT-qPCR. Ergebnisse zeigten, dass die WT-Virus repliziert das Genom effizient (3A und 3B). Das Wildtyp zeigte 2.59 log höhere Genomreplikation im Vergleich zu der Pol-Virus. Der WT-Virus produziert das NS3-Protein (3C), die in viralen Proteinspaltung (Protease-Aktivität) beteiligt ist, und Genom-Replikation (Helikase Aktivität). Auch die WT Virus exprimiert NS5A-Protein, wie durch Immunfluoreszenz-Test (3D) bewertet. NS5A-Protein ist Teil der HCV-RNA-Replikase-Komplex. Virale Genomreplikation zu visualisieren, prüften wir die Gegenwart von doppelsträngigen (ds) HCV-RNA unter Verwendung eines Antikörpers, der spezifisch dsRNA. Während HCV-Genom-Amplifikation ist die Sense-Strang-RNA-cAntisense-Genom opied, wodurch die doppelsträngige RNA-Zwischenprodukte sind in der infizierten Zellplasmas vorhanden. Das NS5A-Protein und dsRNA Zusammenarbeit lokalisiert im Zytoplasma (3D) von WT transfizierten Zellen hindeutet, die aktive virale Replikation. Zusammengenommen ist die WT-Virus fest aktive Replikation in transfizierten Huh-7.5.1-Zellen.
Fortschritte in HCV Forschung war aufgrund des Fehlens von einem infektiösen Zellkultursystem beschränkt. Die Entdeckung JFH-1-Stamm von HCV und die anschließende Charakterisierung von chimären Laborstämme konnten wir die gesamte HCV-Replikationszyklus in der Zellkultur zu untersuchen, einschließlich Viruseintritt, RNA-Translation, RNA-Replikation und die Bildung infektiöser Virusnachkommen. Um die HCV-Titer und de novo-Infektiosität zu beurteilen, beimpft man die Zellkulturüberstände von HCV-RNA-transfizierten Zellen gewonnen. Die HCV-Infektion wurde durch Nachweis der HCV-Protein NS5A visualisiert und berechnetder virale Titer durch Auszählen der Infektionsherde (Abbildung 4). Wir als isoliert Cluster von Zellen (über 2 Zellen) positiv für NS5A als Einzel Fokus. Die Ergebnisse zeigten, dass die WT-Virus ist ansteckend und produziert über 10 4 Schwerpunkte bildenden Einheiten / ml infektiöse Partikel.
Außerdem haben wir einen Reporter HCV-Virus beherbergen, Renilla-Luciferase (Rluc) Reporter-Gen (5A). Ein Reporter HCV kann zum Testen große Anzahl von Mutanten-Viren als auch für High-Content-Screening-Assays verwendet werden. Hier präsentieren wir die Beurteilung der Wachstums Phänotypen von WT-und Pol-Reporter Viren. Wenn das virale Genom repliziert, würde die Luciferase-Aktivität nach der Transfektion Überstunden erhöhen. Die erhöhten Genomreplikation Niveaus von einer höheren Luciferase-Aktivität abgeleitet werden. Daher stellt indirekt die Luciferase-Aktivität der Messung der Höhe der Genom-Replikation. Die aus WT-oder Pol-vi geerntet Lysatenral RNA transfizierten Zellen zu den angegebenen Zeitpunkten wurden für die Luciferase-Aktivitäten getestet. Bei 6 h nach der Transfektion sowohl WT-und Pol-Viren hatten ähnliche Luciferase-Aktivitäten, was auf ähnliche Eingangspegel des RNA transfiziert, die übersetzt worden waren (5B). Jedoch bei 48 h und 96 h nach der Transfektion zeigten die WT-Virus im Vergleich zu dem Pol-Virus-Genom-Replikation erhöht Ebenen. Auch die WT Virus produziert virale NS3-Protein durch Western-Blot-Analyse (Abbildung 5C) verifiziert. Anschließend testeten wir die Infektiosität von WT-und Pol-Reporter Viren durch Impfen naiven Huh-7.5.1-Zellen mit den zellfreien Überstände von 48 h und 96 h nach der transfizierten Zellkulturen gesammelt. Die Pol-Virus gehabt Basisebene Luciferase-Aktivität, während die WT-Virus hatte 2-3 Protokoll höhere Replikation der von Pol-Reporter-Virus (5D). Die Ergebnisse zeigen, dass wir eine robuste HCV Infektions Zelle kul re System.

Abbildung 1. Allgemeine Gliederung der HCV-Replikation Analyse-Workflow. Linearisierter HCV-Plasmid-Konstrukt, das T7-RNA-Polymerase-Promotor (T7P), die in-vitro-Transkription unterzogen. Das gereinigte HCV-RNA-Genom in Huh-7.5.1-Zellen elektroporiert und in Kolben und 48-Well-Platte plattiert. Bei 4 h, 48 h und 96 h nach der Transfektion werden die zelluläre RNA und Kulturüberständen aus den Kolben entnommen. Die Zellen aus 48-Well-Platte werden für die Ernte Proteinlysats verwendet und für Immunfluoreszenz-Assay festgelegt. Genom-Kopienzahl-Analyse mittels RT-qPCR, Western-Blot-und Mess virale Titer sind getan, um die HCV-Replikation zu beurteilen.
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2. Herstellung von genomischen HCV-RNA durch in vitro-Transkription von Plasmid-DNAs konstruiert. A) Genomische Organisation der J6CF/JFH-1 intragenotype 2a chimären Viren, FNX-HCV und HCV FNX-Pol null. Der Stamm J6CF Region (5'-NTR, Teil NS2) in dunkelgrau und dem JFH-1-Stamm-Bereich (Teil NS2 zu 3'NTR) dargestellt ist hellgrau angezeigt. NS5B Polymerase katalytischen Domäne Mutation (GDD zu AAG) ist mit einem Stern. B) Schritte bei der Erzeugung linearisierte Plasmid HCV beteiligt angezeigt. Gel Bild zeigt die linearisierte, stumpf ended Plasmid durch XbaI und Mungbohnen-Nuklease Verdauung produziert DNAs, bereit für in-vitro-Transkription. 0,8% Agarosegel wurde zur Lösung des DNA verwendet. C) Gel-Bild zeigt die genomische HCV-RNA durch in vitro-Transkription unter Verwendung der T7-RNA-Polymerase-System hergestellt. WT: Wildtyp; Pol-: Polymerase-null; M:Markierung.

3. Bewertung des Wachstums Phänotypen von HCV Konstrukten. A) Auswertung der Genomreplikation Kinetik der Wildtyp (WT) und Polymerase-null (Pol-) Viren. Die Genom-Kopienzahlen von sense-RNA-Strang durch RT-qPCR bewertet werden im Balkendiagramm dargestellt. Die viralen Genomkopien von Pol-Virus gesunken anzeigt replikationsdefizient Phänotyp. B über den Zeitraum) Relative Genomreplikation Niveau der Wildtyp-HCV ist, dass der Pol-Virus. C) Western-Blot-Analyse der HCV-Proteinexpression verglichen. HCV-Protein NS3 erkannt und beta-Aktin als Zellkontrolle. D) Immunfluoreszenz-Assay zur Untersuchung von Virusreplikation verwendet. Bei 96 Stunden nach der Elektroporation wurden die Zellen fixiert und imm zogenunostaining HCV-NS5A-Protein und doppelsträngiger RNA (ds RNA), einem Marker für die HCV-RNA-Replikationszwischenprodukte. Die Kerne wurden mit Hoechst-Färbung (Maßstabsbalken 50 um) visualisiert. hpt:. Stunden nach der Transfektion Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 4. Untersuchung der Infektiosität von Wildtyp-HCV-und Mess Virustiter. A) Naive Huh-7.5.1-Zellen wurden zur Infektion Studien verwendet. Der zellfreie Überstand bei 48 und 96 h nach der Transfektion (hpt) von HCV-RNA wurden gesammelt, um das 10-fache Reihenverdünnung unterzogen und zu den Zellen in einer Platte mit 96 Vertiefungen in dreifacher Ausführung. 72 Stunden nach der Infektion wurden die Zellen fixiert und für HCV NS5A Protein immun. Die Zellen mit NS5A positive Färbung (rot) sind mit einem Virus infiziert. Zur Beurteilung Foci Forming Unit (FFU) wurden die positive Foci bei der höchsten Verdünnung gezählt. Repräsentative Platten von Bildern gezeigt (Maßstab 100 um). B) Mittelwerte und Standardabweichungen von viralen Titer in FFU pro Milliliter sind in der Grafik dargestellt. Die Polymerase-Nullmutante nicht produzieren infektiöse Partikel. WT: Wildtyp; Pol-:. Polymerase null Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 5. Auswertung der Genom-Replikation und Infektiosität von HCV-Reporter. A) Eine Karikatur intragenotype 2a Reporter chimären Virus wird vorgestellt. Die Renilla-Luciferase-Gen eingefügt Inframe zwischen 5 'NTR und Kern B). Die Genomreplikation Kinetik der Wildtyp-und Mutanten-Pol-Reporter Viren in den angegebenen Zeitpunkten nach der Transfektion wird in der Grafik dargestellt. Protein-Lysate wurden bei 6 h, 48 h und 96 h Zeitpunkte für die Messung Renilla Luciferase enzymatische Aktivität geerntet. Der Mittelwert und die Standardabweichung von Dreifach Renilla-Luciferase-Werte (RLV) für jedes Virus berechnet sind in dem Diagramm. C) Western-Blot-Panel zeigt die HCV-NS3-Protein-Expression dargestellt. Ein von NS3 primären Antikörper nachgewiesen unspezifische Antigen wirkt als Ladekontrolle. Wildtyp (WT)-Reporter-Virus produziert hohe NS3-Protein. D) Analyse der Infektiosität des Virus. Naive Huh-7.5.1-Zellen wurden mit dem zellfreien Überstand von transfizierten Kultur bei 48 h und 96 h Zeitpunkten erhalten geimpft. Wurden Renilla Luciferase-Aktivitäten von infizierten Zellen bei 48 Stunden nach der Infektion gemessen.Mittelwerte mit Standardabweichung werden in dem Diagramm gezeigt. Die Pol-Reporter-Virus infizierten Zellen hatten nur Hintergrundniveau der Luciferase-Aktivität, während WT-Reporter-Virus zeigte hohe Infektiosität.
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Hepatitis-C-Virus (HCV) ist ein wichtiger menschlicher Krankheitserreger, der Lebererkrankungen, einschließlich Leberzirrhose und Krebs, verursacht. Ein HCV-infektiöses Zellkultursystem ist essentiell, um den molekularen Mechanismus der HCV-Replikation zu verstehen und neue Therapieansätze zu entwickeln. Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Untersuchung verschiedener Stadien des HCV-Replikationszyklus.
Wir danken F. Chisari für die Bereitstellung der Huh-7.5.1-Zelllinie. Wir danken Justine Ho für die Bearbeitung des Manuskripts. Diese Arbeit wurde durch den Cedars-Sinai Medical Center Institutional Programmatic Research Award und das National Center for Advancing Translational Sciences, Grant UL1TR000124 to V.A. unterstützt.
| Dulbecco' s modifizierter Eagle" s Medium (DMEM) | Fisher Scientific | 10-017-CV | |
| Nicht essentielle Aminosäure | Fisher Scientific | MT25025CI | |
| HEPES | Life Technologies | 15630080 | |
| Glutamax | Life Technologies | 35050061 | |
| Opti-MEM Reduziertes Serummedium, ohne Phenol Red | Life Technologies | 11058-021 | |
| Huh-7.5.1 | Das Scripps Research Institute | Die Zelllinie wurde freundlicherweise von Dr. Francis Chisari Dr. Arumugaswami im Rahmen einer ausgeführten MTA zwischen dem Scripps Research Institute und dem Cedars-Sinai Medical Center zur Verfügung gestellt | |
| Plasmide (pFNX-HCV, pFNX-HCV Pol null, pFNX-Rluc und pFNX-Rluc Pol null) | Cedars-Sinai Medical Center | Die HCV-Plasmide wurden von Dr. Arumugaswami unter Verwendung von überlappenden Oligonukleotiden synthetisiert. | |
| XbaI | New England Biolabs Inc. | R0145S | |
| Mungobohnen-Nuklease | New England Biolabs Inc. | M0250S | |
| T7 RiboMAX Express Large Scale RNA Production System | Promega | P1320 | |
| Rneasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | Nanodrop 2000|
| Thermo Scientific | Nanodrop 2000 | ||
| Elektroporationsküvette (4 mm) | Bioexpress | E-5010-4 | |
| Gene Pulser Xcell Total System | Bio-Rad | 165-2660 | |
| monoklonaler Anti-dsRNA-Antikörper für Mäuse J2 | Deutsch & Wissenschaftliche Beratung Kft. | 10010200 | |
| Ziege Anti-Kaninchen IgG Alexa Fluor 488 | Life Technologies | A11008 | |
| Ziege Anti-Kaninchen IgG Alexa Fluor 594 | Life Technologies | A11020 | |
| PVDF Membran Paket | Bio-Rad | 162-0263 | |
| Blotting Grade Blocker Fettfreie Trockenmilch | Bio-Rad | 170-6404XTU | |
| Tween-20 | Bio-Rad | 170-6531XTU | |
| Anti-Hepatitis C Virus NS3 Antikörper [8 G-2] | Abcam | ab65407 | |
| Anti-Hepatitis C Virus NS3 Antikörper [H23] | Abcam | ab13830 | |
| Ziege Anti-Maus IgG, konjugiert mit Meerrettichperoxidase (HRP) | Jackson ImmunoResearch Laboratories Inc. | 115-035-003 | |
| Amersham ECL Prime Western Blotting-Detektionsreagenzien | GE Healthcare Life Sciences | RPN2236 | |
| SUPERSCRIPT III RT | Life Technologies | 18080085 | |
| SYBR QPCR SUPERMIX W/ROX | Life Technologies | 11744500 | |
| ViiA 7 Real-Time-PCR-System | Life Technologies | NA | |
| Renilla Luciferase Assay System-Kit | Promega | E2810 | |
| RNase-freies DNase | Promega | M6101 | |
| GloMax-Multi-Nachweissystem (Luminometer) | Promega |