כאן אנו מתארים מערכת הכתב החדש שפותח הפטיטיס B וירוס (HBV) לפקח בשלבים המוקדמים של מחזור החיים HBV. זה פשוט יותר במערכת במבחנה יסייע ההקרנה של תרופות אנטי-HBV משתמש באסטרטגיה תפוקה גבוהה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן אנו מתארים מערכת הכתב החדש שפותח הפטיטיס B וירוס (HBV) לפקח בשלבים המוקדמים של מחזור החיים HBV. זה פשוט יותר במערכת במבחנה יסייע ההקרנה של תרופות אנטי-HBV משתמש באסטרטגיה תפוקה גבוהה.
נכון לעכשיו, ניתן לבנות צורות רקומביננטיות של נגיפים שונים, כגון נגיף הכשל החיסוני האנושי 1 (HIV-1) ונגיף הפטיטיס C (HCV), הנושאים גנים זרים כגון מדווח או חלבון סמן בגנום שלהם. נגיפים רקומביננטיים אלה בדרך כלל מחקים נאמנה את מחזור החיים של הנגיף המקורי בתאים נגועים ומציגים את אותה תלות בטווח המארח. פיתוח נגיף רקומביננטי מאפשר סינון יעיל של מעכבים וזיהוי גורמי מארח ספציפיים. עם זאת, עד כה הבנייה של נגיף הפטיטיס B רקומביננטי (HBV) הייתה קשה בגלל מגבלות ניסיוניות שונות. המגבלה העיקרית היא גודל הגנום הקומפקטי של HBV, וגודל גנום קפדני למדי שאינו עולה על 1.3 גדלי גנום, שיש לארוז בוויריונים. לפיכך, גודלו של גן זר שיוכנס צריך להיות קטן מ-0.4 קילו-בייט אם אין לבצע מחיקה של ה-DNA של הגנום. לכן, כדי להתגבר על מגבלת גודל זו, נדרשת מחיקה של חלק מה-DNA של HBV. כאן, אנו מדווחים על בניית גן מדווח רקומביננטי המקודד HBV כדי לנטר את השלב המוקדם של מחזור השכפול של HBV על ידי החלפת חלק מאזור קידוד הליבה של HBV בגן המדווח על ידי מחיקת חלק מאזור קידוד HBV pol. זיהוי זיהום HBV רקומביננטי, המנוטר על ידי פעילות המדווח, היה רגיש מאוד וזול יותר מגילוי בשיטות הקונבנציונליות הקיימות כיום להערכת זיהום HBV. מערכת זו תהיה שימושית למספר יישומים, כולל סריקה בתפוקה גבוהה לזיהוי מעכבים נגד HBV, גורמים מארחים ותאים רגישים לנגיף.
זיהום כרוני בנגיף הפטיטיס B (HBV) מהווה גורם סיכון עיקרי למחלות כבדות כרונית 1. למרות אסטרטגיות טיפוליות נוכחיות מבוססות על אנלוגים נוקלאוטיד המעכבות פונקצית pol HBV ו / או הממשל של אינטרפרון מסוג I שמפעיל מערכת חיסונית אצל אנשים נגועים וכן בעקיפין התפשטות HBV דיכוי באמצעות פונקציות גן מגורה אינטרפרון 2, טיפולים אלה לא יכולים לחסל HBV DNA לחלוטין 3. יתר על כן, הופעתה של HBVs כי הם עמידים בפני סוכני-Pol אנטי היא דאגה 4. הממשל של תרופות אנטי-ויראליות בשילוב ישירות מיקוד השלבים השונים של וירוס הכשל החיסוני האנושי (HIV) או הפטיטיס C וירוס מחזור החיים (HCV) הוצגה לדכא בהצלחה או למגר את הנגיף (es). דומה לרעיון זה, פיתוח חומר נוגד-HBV (ים) אשר פועל ישירות על השלבים השונים של Hמחזור החיים BV חשוב לביסוס טיפולים HBV בעתיד.
באופן כללי, הקמת פשוט במערכת התרבות חוץ גופית של הנגיף היעד מקל על הפיתוח של תרופות אנטי-וירוס. עם זאת, ישנם לפחות שני מחסומים לפיתוח מערכות תרבות במבחנה להקרין תרופות אנטי-HBV. הראשון הוא העדר מערכת תרבית תאים נוח במבחנה עבור זיהום HBV / התפשטות. שלא כמו וירוסים אחרים, כגון HIV HCV, אשר מופצים בשורות תאים הוקמו, קשה לטפח HBV במבחנה בשל מגבלות ניסוי כוללים מגוון מארח צר. השימוש במערכות תרבית תאים ספציפיות כגון שורת תאי hepatoma אדם HepaRG, שהוא רגיש לזיהום HBV, 5, 6, 7 פותחו כדי להתגבר על בעיות אלה. יתר על כן, תאי PXB, מבודדים מן-טאי האוריקינאזמהונדס activator plasminogen PE / עכברים SCID מחוסן עם hepatocyte אדם מן המעלה הראשונה (PHH), הוצגו להיות רגישים לזיהום HBV ושכפול 8. עם זאת, רמות שכפולות HBV ב HepaRG תלויות מדינת ההתמיינות אחרי התרבות, אשר יכול לגרום לתוצאות עקביות irreproducible של רמות HBV זיהום / שכפול. PXB משמש בדרך כלל ניסויי זיהום HBV אך מוגבל בגלל זמינותו. שורת תאי ביטוי HBV מושרה טטרציקלין, HepAD38, גם נעשתה שימוש נרחב ללמוד שכפול HBV, אבל מערכת זו מאפשרת רק הערכה לאחר שעתוק ולא צעד כניסת HBV זיהום 9. לאחרונה, זיהוי של פוליפפטיד cotransporting נתרן taurocholate (NTCP) כמו קולטן פונקציונלי עבור HBV אפשרה פיתוח של מערכת התרבות משתנה HBV 10. אכן, ביטוי NTCP בתאי hepatocarcinoma שאינם רגישים כגון Huh7 וHepG2 מאפשרת זיהום HBV 10 וכך, הבחירה של שורות תאים רגישים HBV הורחבה, לפתרון רב מהמגבלות ניסיון. הבעיה השנייה היא חוסר מערכת assay פשוט להעריך זיהום HBV ושכפול. הערכת זיהום HBV מתבצעת לרוב על ידי ניתוח HBV DNA, RNA וחלבונים. עם זאת, כימות של סמנים אלה של הווירוס הוא גוזל זמן, לעתים קרובות יקר ולא תמיד פשוט. לכן, הפיתוח של מערכת assay פשוטה, כגון שימוש גן כתב, אולי להתגבר על בעיות הקשורות במערכות assay HBV.
עם זאת, מכיוון שהגודל הגנום כי ניתן לארוז לתוך קפסיד HBV מוגבל - פחות מ -3.7 kb 11 - בגודל של גן כתב צריך להיות קצר ככל האפשר. יתר על כן, נוכחותם של אלמנטי ציס מרובים הפזורים לאורך הגנום, שחיוניים שכפול נגיפי, מגבילה את המשרות פנויות ב sertion של גן הכתב לתוך הגנום. כמה דיווחים ניסו להכניס גנים זרים, כולל HIV-1 טאט, חלבון פלואורסצנטי ירוק, DsRed, לתוך הגנום HBV 11, 12, 13. עם זאת, HBVs רקומביננטי אלה אינם יעילים לסינון HBV זיהום / שכפול, או להקרנת התפוקה הגבוהה של גורמים המשפיעים HBV זיהום / שכפול. זאת בעיקר בגלל הפריון הנמוך של וירוסים רקומביננטי והעוצמת המופחתים של ביטוי גני כתב הנגרם על ידי ייצור וירוס יעיל.
כדי להתגבר על בעיות אלה, בנינו HBV כתב עם תשואה גבוהה של ייצור וירוס. וירוס זה רגיש מאוד לניטור בשלבים המוקדמים של מחזור שכפול HBV, מן הכניסה שעתוק. כדי להשיג זאת, NanoLuc (NL) נבחר גן סמן בגלל זה הוא (חומצות אמינו 171) קטנות מהונדסות כתב זורחclass = "Xref"> 14. יתר על כן, NL הוא כ 150-לקפל בהירים יותר גחלילית או בלוציפראז Renilla, והתגובה הזורחת היא ATP-עצמאית, דבר המצביעה על כך אחוזי הצלחת השווא יהיו נמוכים להקרנת תפוקה גבוהה. יעילות הייצור של HBV רקומביננטי הוא כ 1/5 של ההורה HBV, ובדומה לרמות דיווחו לאיתור וירוסים הקודם רקומביננטי HBV; עם זאת, את הבהירות של NL מתגברת בעיות פריון וירוס, כך שהוא יכול לשמש להקרנה ההמונית של תרופות אנטי-HBV.
הקרנת חומרים אנטי-HBV באמצעות hepatocytes העיקרי, HepaRG, HepAD38 ו hepatocytes-transduced NTCP יכול להיות שימושי לצורך ההקרנה של תרופות אנטי-HBV ידי השיטה המקובלת (ים). עם זאת, המערכת המתוארת כאן יש יתרונות שונים כגון טיפול פשוט, רגישות גבוהה, ועלות נמוכה להקרנה. יתרונות אלה מתאימים מבחני תפוקה גבוהים לפתח אילו חומרי HBV חדשים למטרות טיפוליות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפקה 1. של HBV רקומביננטי המקודד את החלבון Reporter
2. זיהום של HBV רקומביננטי
.3 ניתוח
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1 מציג סכמה של הגנום HBV, RNAs עבד, חלבוני וירוס ובאזור הקידוד שלהם על הגנום. גן הכתב ומיקומו בגנום מסומן גם. איור 2 מציג את פלסמיד כתב HBV ו עוזרים פלסמיד המכיל את הגן המדווח. כתב pUC1.2HBV / NL נבנה על ידי מחיקת עמדות נוקלאוטיד 223-811 מאתר ייזום שעתוק של mRNA preCore של pUC1.2HBV 16 ולאחר מכן החדרת גן הכתב. PUC1.2HBVdelta עם מוטציות נקודתיות ברצף encapsidation האות נוצר על ידי PCR mu...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הגנום HBV יש ארבע מסגרות קריאה פתוחות עיקריות (ORFs) כולל הליבה, פולימראז, המשטח ו- X ORFs (איור 1). תמלול של ארבעה HBV ORFs מוסדר בחוזקה על ידי ארבעה יזמים: אמרגן precore / ליבה המכילים שפר שני, אמרגן S1, אמרגן האמרגן ו- X S2 המכיל משפר לי 18. תעתיקי 3.5 קילו ו 3.4 kb מתורגמים לחלבונים PreCore ו- Core, בהתאמה. החלבון לעטוף גדול (L) מופק mRNA subgenomic הגדול (2.5 kb), ואת באמצע (M) וחלבונים משטח קטן (S) מתורגמים פרוטוקול מן קצר יותר (2.1 k...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי תוכנית המחקר על הפטיטיס של הסוכנות היפנית למחקר ופיתוח רפואי (AMED) ועל ידי מענקים למחקר מדעי ממשרד החינוך, התרבות, הספורט, המדע והטכנולוגיה (MEXT) של יפן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Nano-Glo Luciferase Assay Regent | Promega | N1110 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין תמיסה מעורבת | נקלאי | טסק 09367-34 | |
| MEM תמיסת חומצות אמינו לא חיוניות | Thermo Fisher Scientific | 11140050 | |
| DMEM | Thermo Fisher Scientific | 11995065 | |
| Opti-MEM I סרום מופחת בינוני | תרמו פישר 31985070 | ||
| 100 מ"מ/צלחת מצופה קולגן | Iwaki | 4020-010 | |
| Lipofectamine 3000 Transfection Reagent | Thermo פישר סיינטיפיק | L3000001 | |
| פוליאתילן גליקול (PEG) 6000 | סיגמא-אולדריץ' | 81255 | |
| פוליאתילן גליקול (PEG) 8000 | Sigma-Aldrich | 89510 | |
| NaCl | Nacalai tesque | 31319-45 | |
| 0.5 מול/ליטר EDTA Solution | Nacalai tesque | 06894-14 | |
| Tris-HCl | Nacalai tesque | 35434-21 | |
| Millex-HP, 0.45 μ m, polyethethersulfone, פילטר | Merck Millipore | SLHP033RS | |
| דימתיל סולפוקסיד (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| קולגן מצופה 96 בארות | צלחת קורנינג | NO3585 | |
| ליזה פסיבית 5x מאגר | Promega | E1941 | |
| GloMax 96 מיקרופלייט לומינומטר | Promega | E6501 | |
| סוכרוז | Nacalai tesque | 30403-55 | |
| צלחת לומינומטר | גריינר ביו-אחד | 655075 | |
| HepG2-NTCP1-myc-clone22 | - | - | התייחסות 15 |
| pUC1.2HBV דלתא אפסילון | - | - | התייחסות 15 |
| pUC1.2HBV/NL | - | - | התייחסות 15 |
| שפופרת 50 מ"ל | Violamo | 1-3500-02 | |
| Anti-Myc נוגדן | Sigma-Aldrich | C3956 | |
| HBIG | יפן ארגון מוצרי דם-IFN | ||
| -β | Mochida פרמצבטיקה | 14987224005413 | |
| הפרין | סיגמא-אולדריץ' | H3393 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.