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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Le virus de l’hépatite C (VHC) est un agent pathogène humain majeur qui provoque des troubles hépatiques, notamment la cirrhose et le cancer. Un système de culture cellulaire infectieuse du VHC est essentiel pour comprendre le mécanisme moléculaire de la réplication du VHC et développer de nouvelles approches thérapeutiques. Nous décrivons ici un protocole permettant d’étudier les différentes étapes du cycle de réplication du VHC.
L'hépatite C (VHC) affecte 3% de la population du monde et provoque des maladies graves du foie comme l'hépatite chronique, la cirrhose et le carcinome hépatocellulaire. Le VHC est un virus à ARN enveloppé de la famille des Flaviviridae. Le traitement actuel n'est pas pleinement efficace et provoque des effets secondaires indésirables. Il n'ya pas de vaccin disponible VHC. Ainsi, la poursuite des efforts est nécessaire pour développer un vaccin et une meilleure thérapie. Un système de culture cellulaire du VHC est essentielle pour l'étude des diverses étapes de la croissance de VHC, y compris l'entrée virale, la réplication du génome, à l'emballage, et la sortie. Dans la procédure actuelle présentée, nous avons utilisé un virus de type sauvage intragenotype 2a chimérique, FNX-VHC, et un virus recombinant FNX-Rluc portant un gène rapporteur de la luciférase Renilla pour étudier la réplication du virus. Une lignée cellulaire d'hépatome humain (Huh-7 repose) a été utilisé pour la transfection in vitro de transcrits ARN génomiques du VHC. Surnageants de culture sans cellules, des lysats de protéines et total ARN ont été récoltés à divers moments post-transfection pour évaluer la croissance du VHC. Génome HCV état de réplication a été évaluée par RT-PCR quantitative et la visualisation de la présence de HCV ARN double brin. L'expression de la protéine du VHC a été vérifiée par blot et immunofluorescence dosages Western en utilisant des anticorps spécifiques des protéines du VHC NS3 et NS5A. les cellules transfectées de l'ARN du VHC libérés des particules infectieuses dans le surnageant de culture et le titre viral a été mesuré. dosages de la luciférase ont été utilisées pour évaluer le niveau de réplication et l'infectiosité de reporter le VHC. En conclusion, nous présentons diverses analyses virologiques pour caractériser les différentes étapes du cycle de réplication du VHC.
L'hépatite C (VHC) provoque une cirrhose et un cancer du foie. Elle touche 170 millions de personnes dans le monde avec 350 000 personnes meurent chaque année 1-3. Le VHC est un virus à ARN à brin positif ayant une taille de génome de 9,6 kb. Le génome du VHC est traduit en une seule polyprotéine de ~ 3000 résidus d'acides aminés qui est clivée de manière protéolytique par diverses proteases cellulaires et virales en 10 polypeptides. Le VHC est le virus prototype du genre Hepacivirus et appartient à la famille des Flaviviridae 4. Lors de l'exposition, le VHC établit une infection chronique chez 80% des individus. L'infection est souvent asymptomatique et en temps opportun diagnostic peut permettre une intervention thérapeutique pour prévenir la détérioration du foie. Le traitement actuel est sous-optimale et aucun vaccin n'est disponible 5,6.
L'étiologie de l'hépatite C a été décrite pour la première en 1989 7. Etudier la réplication du VHC est important pour l'hépatite C vaccin et la recherche de traitement, mais il avait étélongue entravée par l'absence d'un système de culture virale efficace. Un clone moléculaire du VHC a été montré pour être infectieux chez les chimpanzés sur inoculation intrahépatique 8. Par la suite, des réplicons du VHC sub-génomiques ont été décrites, qui ont permis de disséquer l'étape de réplication du génome viral dans un système de 9,10 de la culture cellulaire. Découverte d'un VHC de génotype 2a isoler JFH-1 (hépatite fulminante-1 japonais), capable d'infecter la culture cellulaire a ouvert de nouvelles voies pour la recherche de la réplication du VHC 11-13. Souche de génotype 2a JFH-1 des systèmes de culture à base infectieuses basé virus chimériques inter-et intra-génotypiques et VHC de génotype 1 sont disponibles ainsi 14-18.
Nous avons utilisé avec succès JFH-1 et le VHC souche intragenotype 2a virus chimère pour obtenir la haute résolution profilage fonctionnelle carte de domaines protéiques et éléments agissant en cis d'ARN 19,20. Selon cette étude, nous décrivons ici un système de culture efficace couramment utilisé qui permetl'étude de différentes étapes du cycle de replication du VHC et de l'interaction hôte-pathogène. Nous présentons des tests virologiques pour évaluer la réplication du génome viral et de l'infectiosité de novo intragenotype 2a du VHC et un VHC de journaliste en Renilla.
Un schéma général du protocole est illustré sur la figure 1.
Une. Cells
2. Virus et constructions plasmidiques
3. L'ARN du VHC in vitro de transcription
4. L'ARN du VHC transfection et prélèvement d'échantillons
5. Transcription inverse-PCR quantitative (RT-qPCR) pour l'évaluation des copies VHC génomique
6. Western Blot L'analyse pour la détection du VHC Protein Expression (figure 3C)
7. Immunofluorescence (IFA)
8. Mesure Virus Titer
9. Renilla Reporter Essai de génome viral de réplication et de l'infectiosité
Virus de l'hépatite C est un virus à ARN. Ainsi, à des fins de manipulation génétique, l'ADNc génomique du VHC a été cloné dans un vecteur plasmidique bactérien. Une séquence de promoteur de l'ARN polymerase T7 a été introduit juste avant l'extrémité 5 'du génome de HCV. Un schéma général de l'analyse du HCV flux de travail est présentée en figure 1. Pour générer l'ARN génomique du VHC avec précision l'extrémité 3 ', le génome du VHC contenant le plasmide est coupé avec Xba I enzyme de restriction et le surplomb simple brin généré a été émoussée par la nucléase de haricot mungo digestion . La qualité du plasmide linéarisé par le VHC a été évaluée par électrophorèse sur gel d'agarose (figure 2B). L'ADN du VHC a été soumis à la T7 RNA polymérase médiation dans la transcription in vitro et l'ARN résultant a donné un seul produit à 9,6 kilobases (figure 2C).
Nous avons testé la cinétique d'une intragenotype VHC 2a (figure de croissance60, 3). Les cellules Huh-7.5.1 électroporation avec l'ARN transcrit in vitro de type sauvage (WT) et les virus null polymérase. Nous avons évalué la réplication du génome viral de sens par RT-qPCR. Les résultats ont indiqué que le virus WT répliqué efficacement le génome (figures 3A et 3B). Le type sauvage présentait niveau de une à trois log plus élevé de la réplication du génome par rapport à celle de la Pol-virus. Le virus WT produit la protéine NS3 (figure 3C) qui est impliquée dans le clivage de la protéine virale (activité de la protéase), et la réplication du génome (de l'activité d'hélicase). De plus, le virus WT exprimé protéine NS5A évaluée par immunofluorescence (figure 3D). protéine NS5A est une partie du complexe de réplicase d'ARN du VHC. Pour visualiser la réplication du génome viral, nous avons examiné la présence de l'ARN double brin (ds) du VHC en utilisant un anticorps qui reconnaît spécifiquement l'ARN double brin. Pendant VHC amplification du génome, l'ARN du brin sens est copied au génome anti-sens, ainsi les intermédiaires de l'ARN à double brin sont présents dans le cytoplasme de la cellule infectée. La protéine NS5A et ARNdb co-localise dans le cytoplasme cellulaire (Figure 3D) de cellules transfectées WT suggérant la replication virale active. Dans l'ensemble, le virus WT établi réplication active dans transfectées Huh-7.5.1 cellules.
Progrès dans la recherche sur le VHC a été limitée en raison de l'absence d'un système infectieuse de culture cellulaire. La découverte de JFH-1 souche de VHC et la caractérisation ultérieure des souches de laboratoire chimériques nous a permis d'étudier les cycles de réplication du VHC entière dans la culture de cellules, y compris l'entrée virale, la traduction de l'ARN, la réplication de l'ARN et la formation de la descendance virale infectieuse. Pour évaluer le titre d'infectivité VHC et de novo, on a inoculé les surnageants de cultures cellulaires récoltés à partir de cellules transfectées avec de l'ARN du VHC. L'infection par le VHC a été visualisée par la détection de la protéine NS5A du VHC et calculéle titre viral par comptage des foyers infectieux (figure 4). Nous avons considéré grappe isolée de cellules (plus de 2 cellules) positif pour NS5A comme un seul foyer. Les résultats indiquent que le virus WT est contagieux et produit plus de 10 foyers formant 4 unités / ml de particules infectieuses.
Nous avons également créé un virus rapporteur du VHC hébergement Renilla (Rluc) gène rapporteur (figure 5A). Un VHC rapporteur peut être utilisé pour tester grand nombre de virus mutants ainsi que pour la haute teneur des essais de criblage. Ici, nous présentons l'évaluation des phénotypes de WT et virus Pol-rapporteurs croissance. Si le génome viral se réplique, l'activité de la luciférase augmenterait heures supplémentaires après la transfection. Les niveaux de replication du génome accrus peuvent être déduites à partir de l'activité accrue de la luciférase. Par conséquent, l'activité de la luciférase fournit indirectement la mesure du niveau de la réplication du génome. Les lysats récoltés de WT ou Pol-viral ARN des cellules transfectées à des points de temps indiqués ont été testées pour les activités de luciférase. A six heures après la transfection, à la fois WT et Pol-virus avaient des activités de luciférase similaires, ce qui indique le niveau d'entrée de l'ARN transfecté similaire qui avait été traduite (Figure 5B). Cependant, à 48 h et 96 h post-transfection, le virus WT montré des niveaux de réplication du génome a augmenté par rapport à celui de Pol-virus. En outre, le virus WT produit la protéine NS3 du virus tel que vérifié par analyse Western blot (figure 5C). Par la suite, nous avons testé l'infectivité des virus WT et Pol-rapporteurs en inoculant des cellules naïves Huh-7.5.1 avec les surnageants sans cellules recueillies à partir de 48 h et 96 cultures de cellules post-transfectées h. Le Pol-virus ont une activité de la luciférase niveau de base, alors que le virus avait WT niveau 2-3 journal plus élevé de réplication de celle du virus Pol-reporter (figure 5D). Résultats démontrent que nous avons un solide VHC infectieux cultu cellulaire re système.

Figure 1. Contour général de la replication du VHC analyse flux VHC construction de plasmide contenant le promoteur T7 ARN polymerase (T7P) soumis à une transcription in vitro. Linéarisé. Le génome du VHC ARN purifié est introduit par électroporation dans des cellules Huh-7.5.1 et plaqué dans des flacons et plaque de 48 puits. À 4 h, 48 h et 96 h post-transfection, l'ARN cellulaire et surnageants de culture sont prélevés des flacons. Les cellules de la plaque de 48 puits sont utilisés pour la récolte lysat de protéine et sont fixés pour immunofluorescence. l'analyse du nombre de copies de génome par RT-PCR quantitative, Western blot titre viral et de mesure sont effectuées pour évaluer la replication du VHC.
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Figure 2. Production d'ARN génomiques du VHC par transcription in vitro de l'ADN de plasmides construits. A) Organisation génomique des J6CF/JFH-1 intragenotype 2a virus chimériques, FNX-VHC et FNX-VHC Pol nulle. La région de souche J6CF (5'NTR à une partie de NS2) est représentée en gris foncé et la région de souche JFH-1 (partie de NS2 à 3'NTR) est affichée en gris clair. Polymérase NS5B domaine catalytique mutation (GDD à l'AAG) est indiqué par un astérisque. B) Les étapes de génération linéarisé VHC plasmide. image de gel montre les linéarisées, émoussé ADN plasmidiques indéterminée produites par Xbal et mungo digestion à la nucléase de haricots, prêt pour la transcription in vitro. Gel d'agarose à 0,8% a été utilisée pour la résolution de l'ADN. C) Gel d'image représente les ARN génomiques du VHC produites par transcription in vitro en utilisant le système d'ARN polymerase T7. WT: de type sauvage; Pol-: null polymérase; M:marqueur.

Figure 3. Évaluer les phénotypes de constructions VHC de croissance. A) L'évaluation de la cinétique de réplication du génome de type sauvage (WT) et la polymérase nulle virus (Pol-). Les nombres de copies de génome d'ARN brin sens évaluée par RT-PCR quantitative sont présentés dans le graphique à barres. Les virales copies du génome de Pol-virus diminué au cours de la période de temps indiquant la réplication phénotype déficient. B) Relative niveau de la réplication du génome de type sauvage du VHC est comparée à celle de la Pol-virus. C) Western d'analyse de blot de l'expression des protéines du VHC. protéine NS3 du HCV est détecté et la bêta-actine est utilisé comme contrôle cellulaire. D) de dosage par immunofluorescence pour étudier la replication virale. À 96 h après l'électroporation, les cellules sont fixées et soumises à une immunostaining pour la protéine NS5A du VHC et l'ARN double brin (ds RNA), un marqueur pour l'ARN du VHC intermédiaires de replication. Les noyaux ont été visualisés avec Hoechst tache (barre d'échelle 50 pm). hpt:. heures post-transfection S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4. Examen de l'infectiosité du VHC de type sauvage et de mesurer titre du virus. A) Des cellules Huh-Naïve 7.5.1 ont été utilisées pour des études d'infection. Le surnageant exempt de cellules recueillies en 48 et 96 h post-transfection (HPT) de l'ARN du VHC ont été soumis à 10 fois la dilution en série et ajoutés aux cellules dans une plaque à 96 puits en triple. 72 heures après l'infection, les cellules ont été fixées et immunocoloré pour la protéine NS5A du VHC. Les cellules avec NS5A coloration positive (rouge) sont infectées par le virus. Pour évaluer foyers unité de formation (FFU), les foyers positif à la dilution la plus élevée a été prise en compte. Panels représentatifs d'images sont affichés (barre d'échelle 100 um). B) Les valeurs moyennes et les écarts types de titre viral par millilitre dans FFU sont présentés dans le graphique. La polymerase mutant nul n'a pas de produire des particules infectieuses. WT: de type sauvage; Pol-:. Null Polymerase S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5. L'évaluation de la réplication du génome et l'infectiosité de reporter le VHC. A) Une bande dessinée de virus rapporteur chimérique intragenotype 2a est présenté. Le gène de la luciférase de Renilla est inséré Inframe entre 5'NTR et le noyau. B) La cinétique de réplication du génome de type sauvage et les virus rapporteurs Pol-mutants à l'heure indiquée souligne post-transfection est représentée dans le graphique. lysats de protéines ont été récoltées à 6 h, 48 h et 96 points de temps h pour mesurer Renilla activité enzymatique de la luciférase. La moyenne et l'écart-type calculé à partir des valeurs en triple de la luciférase de Renilla (RLV) pour chaque virus sont présentés dans le graphique. C) panneau Western blot montre la protéine NS3 du HCV expression. Un antigène non spécifique détecté par l'anticorps primaire NS3 agit en tant que témoin de chargement. De type sauvage (WT) virus rapporteur produit un niveau élevé de protéine NS3. D) Analyse de l'infectiosité du virus. Naïve Huh-7.5.1 cellules ont été inoculés avec le surnageant acellulaire obtenu à partir de la culture transfectées à 48 h et de 96 points de temps de h. Renilla activités de la luciférase de cellules infectées ont été mesurées à 48 heures après l'infection.Les valeurs moyennes avec écart-type sont présentés dans le graphique. Le virus Pol-reporter cellules infectées n'avaient que le niveau d'activité de la luciférase de fond, alors que le virus WT rapporteur expose de haut niveau de l'infectiosité.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Le virus de l’hépatite C (VHC) est un agent pathogène humain majeur qui provoque des troubles hépatiques, notamment la cirrhose et le cancer. Un système de culture cellulaire infectieuse du VHC est essentiel pour comprendre le mécanisme moléculaire de la réplication du VHC et développer de nouvelles approches thérapeutiques. Nous décrivons ici un protocole permettant d’étudier les différentes étapes du cycle de réplication du VHC.
Nous remercions F. Chisari d’avoir fourni la lignée cellulaire Huh-7.5.1. Nous tenons à remercier Justine Ho pour l’édition du manuscrit. Ce travail a été soutenu par le Cedars-Sinai Medical Center Institutional Programmatic Research Award et le National Center for Advancing Translational Sciences, Grant UL1TR000124 à V.A.
| Dulbecco' Eagle modifié' s milieu (DMEM) | Fisher Scientific | 10-017-CV | |
| Acide aminé non essentiel | Fisher Scientific | MT25025CI | |
| HEPES | Life Technologies | 15630080 | |
| Glutamax | Life Technologies | 35050061 | |
| Opti-MEM Sérum réduit, sans phénol Red | Life Technologies | 11058-021 | |
| Huh-7.5.1 | L’Institut de recherche Scripps | La lignée cellulaire a été aimablement fournie par le Dr Francis Chisari au Dr Arumugaswami dans le cadre d’un MTA exécuté entre l’Institut de recherche Scripps et le Cedars-Sinai Medical Center | Plasmides (pFNX-HCV, pFNX-HCV Pol null, pFNX-Rluc et pFNX-Rluc Pol null)  ;|
| Les | plasmides du VHC ont été synthétisés par le Dr Arumugaswami à l’aide d’oligonucléotides qui se chevauchent. | ||
| XbaI | New England Biolabs Inc. | R0145S | |
| Nucléase de haricot mungo | New England Biolabs Inc. | M0250S | |
| T7 RiboMAX Express Système de production d’ARN à grande échelle | Promega | P1320 | |
| Rneasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | |
| Nanodrop 2000 | Thermo Scientific | Nanodrop 2000 | |
| Cuvette d’électroporation (4 mm) | Bioexpress | E-5010-4 | |
| Gene Pulser Xcell Total System | Bio-Rad | 165-2660 | |
| anticorps monoclonal anti-ARNdb de souris J2  ; | Anglais & Conseil scientifique Kft. | 10010200 | |
| IgG anti-lapin pour chèvre Alexa Fluor 488 | Life Technologies | A11008 | |
| IgG anti-lapin pour chèvre Alexa Fluor 594 | Life Technologies | A11020 | |
| Emballage de membrane PVDF | Bio-Rad | 162-0263 | |
| Bloqueur de qualité buvard Lait écrémé en poudre | Bio-Rad | 170-6404XTU | |
| Tween-20 | Bio-Rad | 170-6531XTU | |
| Anticorps anti-virus de l’hépatite C NS3 [8 G-2] | Abcam | ab65407 | |
| Anticorps anti-virus de l’hépatite C NS3 [H23] | Abcam | ab13830 | |
| IgG anti-souris de chèvre conjuguées à la peroxydase de raifort (HRP)  ; | Jackson ImmunoResearch Laboratories Inc. | 115-035-003 | |
| Amersham ECL Prime Western Réactifs de détection par transfert | GE Healthcare Life Sciences | RPN2236 | |
| SUPERSCRIPT III RT  ; | Life Technologies | 18080085 | |
| SYBR QPCR SUPERMIX W/ROX | Life Technologies | 11744500 | |
| ViiA 7 système de PCR en temps réel | Life Technologies | NA | |
| Renilla Luciferase Assay Kit | Promega | E2810 | |
| RNase-Free DNase | Promega | M6101 | |
| GloMax-Multi Detection System (luminomètre) | Promega |