Este protocolo describe la recuperación del virus Zika infeccioso a partir de un clon de ADNc infeccioso de dos plásmidos.
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Artículo de método
Este protocolo describe la recuperación del virus Zika infeccioso a partir de un clon de ADNc infeccioso de dos plásmidos.
Los clones de cDNA infecciosos permiten la manipulación genética de un virus, facilitando así el trabajo sobre vacunas, patogénesis, replicación, transmisión y evolución viral. Aquí se describe la construcción de un clon infeccioso para el virus Zika (ZIKV), que actualmente está causando un brote explosivo en las Américas. Para evitar la toxicidad a las bacterias que se observa comúnmente con los plásmidos derivados de flavivirus, se generó un sistema de dos plásmidos que separa el genoma en el gen NS1 y es más estable que las construcciones de longitud completa que no pudo ser recuperado con éxito sin mutaciones. Después de la digestión y la ligación para unir los dos fragmentos, ARN viral de longitud completa puede ser generado por transcripción in vitro con ARN polimerasa T7. Tras la electroporación del ARN transcrito en las células, se recuperó el virus que exhibía cinética de crecimiento in vitro similar y fenotipos de virulencia e infección in vivo en ratones y mosquitos, respectivamente.
El virus Zika (ZIKV, Familia Flaviviridae : Género Flavivirus ) es un flavivirus transmitido por mosquitos que llegó a Brasil en 2013-14 y posteriormente se asoció con un brote masivo de enfermedad febril que se extendió a través de las Américas 1 . Además, ZIKV se ha relacionado con graves resultados de la enfermedad, como el síndrome de Guillain-Barré en adultos y microcefalia en fetos y neonatos [ 2] . Poco se sabía acerca de ZIKV antes de su rápida propagación en el hemisferio occidental. Esto incluyó la falta de herramientas moleculares, dificultando así la investigación mecanicista. Las herramientas moleculares para los virus, como los clones de cDNA infecciosos, facilitan el desarrollo terapéutico de las vacunas y antivirales y permiten la evaluación de factores genéticos virales relacionados con la patogénesis viral diferencial, la respuesta inmune y la evolución viral.
Se sabe que los clones infecciosos de flavivirus son altamente inestables en bacterias debido a crY promotores prokaryotic yptic presentes en sus genomas 3 . Se han utilizado varios enfoques para mitigar este problema; Incluyendo la inserción de repeticiones en tándem aguas arriba de las secuencias víricas 4 , mutación de las secuencias putativas del promotor procariótico 5 , división del genoma en múltiples plásmidos 6 , vectores de bajo número de copias (incluidos los cromosomas artificiales bacterianos) 7 , 8 e inserción de intrones en el genoma viral 9 . Se ha descrito un sistema de longitud completa sin modificaciones para ZIKV; Sin embargo, este clon parecía estar atenuado en cultivo celular y en ratones 10 . Otros grupos han introducido intrones en el genoma ZIKV, permitiendo la interrupción de secuencias inestables en bacterias que pueden ser empalmadas en células de mamíferos in vitro para la producción de virus infeccioso 11, 12 . Además, se ha utilizado con éxito un sistema basado en PCR denominado Infectious Subgenomic-Amplicons para rescatar la cepa MR766 de ZIKV 13 . El enfoque aquí descrito no requiere secuencias foráneas, sino que altera el genoma en la región de alta inestabilidad mediante el uso de múltiples plásmidos, que se ha utilizado previamente con éxito con la fiebre amarilla 6 , dengue 14 , 15 y virus del Nilo Occidental 16 . Además, la adición de la secuencia de ribozima de hepatitis D en los extremos genómicos víricos facilita la creación de un extremo 3 'auténtico sin la necesidad de la adición de un sitio de linealización. Además, ambos plásmidos se construyen en un vector de número de copias bajas (pACYC177, ~ 15 copias por célula) para mitigar cualquier toxicidad residual 17 . El virus recuperado muestra un perfil de crecimiento comparable alParental en curvas de crecimiento in vitro en 8 líneas celulares que comprenden una variedad de tipos de células derivadas de mamíferos e insectos, y ha exhibido perfiles patógenos idénticos en ratones y tasas de infección, diseminación y transmisión en mosquitos 18 .
En el presente documento, detallamos un protocolo que describe cómo cultivar los plásmidos de clones infecciosos, genera ARN viral de longitud completa (el genoma viral) in vitro y recupera el virus infeccioso en cultivo celular. En primer lugar, se describe la propagación de los plásmidos en bacterias o sin bacterias de amplificación mediante amplificación de círculo de rodadura (RCA). A continuación, se muestra cómo se digieren los dos plásmidos y luego se ligan entre sí para generar el virus de longitud completa. Por último, se describe la producción de ARN transcrito y su posterior electroporación en células Vero, seguido de la valoración del virus recuperado ( Figura 1 ]. El enfoque descrito es rápido,R recuperación de las poblaciones de virus infecciosos en 1-2 semanas.
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1. Transformación y recuperación de plásmidos de clones infecciosos
2. Preparación de ADN plasmídico suficiente para la ligadura
NOTA: La ligadura y la electroporación subsecuente requieren una cantidad suficiente de ADN plasmídico que debe generarse a través de maxiprep o RCA. Mientras que el maxiprep es el enfoque tradicionalmente utilizado, RCA ofrece la ventaja de no requerir bacterias, eliminando así el potencial de toxicidad inducida por plásmidos en bacterias que pueden dar lugar a eventos de inestabilidad.
| Primer Nombre | Secuencia (5 '- 3') |
| ZIKV PRVABC59 1Para. | AGTTGTTGATCTGTGTGAATCAGAC |
| ZIKV Conservado 632Para. | GCCCTATGCTGGATGAGG |
| ZIKV Conserved 692Rev. | GGTTCCGTACACAACCCAAGTTG |
| ZIKV Conservado 1313Rev. | CTCCCTTTGCCAAAAAGTCCACA |
| ZIKV Conservado 1201Para. | CCAACACAAGGTGAAGCCTAC |
| ZIKV conservado 1663For. | GCAGACACCGGAACTCCACACT |
| ZIKV Conservado 2008For. | CAGATGGCGGTGGACATGC |
| ZIKV Conservado 2350Rev. | GTGAGAACCAGGACATTCCTCC |
| ZIKV conservado 2605 para. | TACAAGTACCATCCTGACTCCC |
| ZIKV Conservado 3499Rev. | GCCTTATCTCCATTCCATACCA |
| ZIKV Conservado 3961Rev. | TTGCCAACCAGGCCAAAG |
| ZIKV Conservado 4132Para. | CATTTGTCATGGCCCTGG |
| ZIKV Conservado 4561Rev. | CTATTGGGTTCATGCCACAGAT |
| ZIKV conservado 4665For. | GACCACAGATGGAGTGTACAGAGT |
| ZIKV Conservado 5189Rev. | AAGACAGTTAGCTGCTTCTTCTTCAG |
| ZIKV conservado 5219For. | GAGAGTTCTTCCTGAAATAGTCCGTGA |
| ZIKV Conservado 6086Rev. | CTTGCTTCAAGCCAGTGTGC |
| ZIKV Conservado 6119Para. | GCCTCATAGCCTCGCTCTATCG |
| ZIKV Conservado 6721Rev. | CCATTCCAAAGCCCATCTTCCC |
| ZIKV Conservado 6769Para. | CCAGCCAGAATTGCATGTGTCC |
| ZIKV Conservado 7209Rev. | ATCATTAGCAGCGGGACTCCAA |
| ZIKV Conservado 7343Para. | GTTGTGGATGGAATAGTGGT |
| ZIKV conservado 8243Para. | TGCCCATACACCAGCACTATGA |
| ZIKV PRVABC59 8893Rev. | TGCATTGCTACGAACCTTGTTG |
| ZIKV conservado 9133For. | AGCCCTTGGATTCTTGAACGAGGA |
| ZIKV PRVABC59 9673Rev. | AACGCAATCATCTCCACTGACT |
| ZIKV Conservado 9686Para. | GATGATAGGTTTGCACATGCC |
| ZIKV Conservado 10321Rev. | GTCCATGTACTTTTCTTCATCACCTAT |
| ZIKV Conservado 10455Para. | CAGGAGAAGCTGGGAAACC |
| ZIKV Conservado 10621Rev. | CAGATTGAAGGGTGGGGAAGGTC |
TABLA 1: Cebadores para la secuenciación de clones de cDNA. Los plásmidos pueden secuenciarse completamente con los cebadores enumerados. Primers marcados como "conservados" indiQue son capaces de secuenciar / amplificar todos los genotipos de ZIKV. Primers etiquetados como "PRVABC59" son específicos de esta cepa, pero también puede trabajar para otras cepas de genotipo asiático y, posiblemente, otros genotipos.
3. Preparación del ARN transcrito in vitro
4. Rescate del Virus Infeccioso por Electroporación
5. Titulación del virus recuperado
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El protocolo descrito aquí permite la recuperación de virus Zika derivados de clones infecciosos. Manipular el sistema de clones infecciosos de dos plásmidos es sencillo cuando se realiza con cuidado, en comparación con las versiones de longitud completa que son altamente inestables (datos no mostrados). Después de la digestión y la ligación de las dos piezas distintas, ARN tapado se produce utilizando la transcripción in vitro con T7 polimerasa que luego se electropora...
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Aquí describimos un método para la recuperación de un sistema de clonación de ADNc infeccioso bipartito para ZIKV. Los clones descritos anteriormente para ZIKV sufren de atenuación o requieren la adición de intrones, lo que hace que los plásmidos sean más grandes y evita el rescate en las células de insectos. El virus infeccioso se puede recuperar utilizando el sistema de clones de dos plásmidos en células de mamíferos o insectos (datos no mostrados). Además, el virus recuperado de este sistema se comporta de manera simi...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores desean agradecer a Kristen Bullard-Feibelman, a Milena Veselinovic ya Claudia Rückert por su ayuda en la caracterización del virus derivado de clones. Este trabajo fue apoyado en parte por subvenciones del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, NIH bajo las concesiones AI114675 (BJG) y AI067380 (GDE).
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| NEB Stable CompetentE. coli | New England BioLabs | C3040H | |
| Carbenicillina, Sal Disódica | Varios | ||
| Kit de Minipreparación de Plásmidos Zyppy | Zymo Research | D4036 | |
| ZymoPURE Plasmid Maxiprep Kit | Zymo Research | D4202 | |
| SalI-HF | New England BioLabs | R3138S | 20,000 unidades/ml |
| NheI-HF | New England BioLabs | R3131S | 20.000 unidades/ml |
| ApaLI | New England BioLabs | R0507S | 10.000 unidades/ml |
| EcoRI-HF | New England BioLabs | R3101S | 20.000 unidades/ml |
| BamHI-HF | New England BioLabs | R3136S | 20.000 unidades/ml |
| HindIII-HF | New England BioLabs | R3104S | 20.000 unidades/ml |
| illustra TempliPhi 100 Kit de amplificación | GE Healthcare Life Sciences | 25640010 | |
| NucleoSpin Gel y limpieza de PCR | Macherey-Nagel | 740609.5 | |
| Camarones Fosfatasa alcalina (rSAP) | New England BioLabs | M0371S | 1.000 unidades/ml |
| Fosfatasa alcalina, ternera intestinal (CIP) | New England BioLabs | M0290S | 10.000 unidades/ml |
| ADN T4 Ligasa | New England BioLabs | M0202S | 400,000 unidades/mL |
| HiScribe T7 ARCA mRNA Kit | New England BioLabs | E2065S | |
| Células Vero | ATCC | CCL-81 | |
| ECM 630 Sistema de electroporación de alto rendimiento | BTX | 45-0423 | Se aceptan otras máquinas. |
| LB Caldo con agar (Miller) | Sigma | L3147 | También se puede hacer en casa. |
| Excelente caldo | Sigma | T0918 | También se puede hacer en casa. |
| Placa de Petri | Celltreat | 229693 | |
| tubos de cultivo VWR | International | 60818-576 | |
| Matraces T75 | Celltreat | 229340 | |
| Matraces T182 | Celltreat | 229350 | |
| 1x PBS | Corning | 21-040-CV | |
| RPMI 1640 con L-glutamina | Corning | 10-040-CV | |
| DMEM con L-glutamina y 4,5 g/L de glucosa | Corning | 10-017-CV | |
| Suero fetal bovino (FBS) | Atlas Biologicals | FP-0500-A | |
| Tragacantth Powder | MP Bio | MP 104792 | |
| Crystal Violet | Amresco | 0528-1006 | |
| Etanol Desnaturalizado | VWR International | BDH1156-1LP | |
| Placa | de 6 pocillosCelltreat | 229106 | |
| placa de 12 pocillos | Celltreat | 229111 | |
| Secuenciación Oligos | IDT | , consulte la tabla 1 | |
| Qubit 3.0 | ThermoFisher | Qubit 3.0 | otros métodos son aceptables. |
| Qubit dsDNA BR Assay Kit ThermoFisher | Q32850 | otros métodos son aceptables. | |
| Qubit RNA HS Assay Kit ThermoFisher | Q32852 | otros métodos son aceptables. | |
| El gabinete de bioseguridad de clase II | varía | N/A | Esto es necesario para el trabajo con virus vivos. |
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