RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
נתאר כאן במבחנה הדור של HBV DNA באמצעות מערכת זיהום וירוס הפטיטיס B, זיהוי רגישה מאוד שלה אינטגרציה (1-2 עותקים) באמצעות ההופכי מקונן PCR.
וירוס הפטיטיס B (HBV) הוא נישא בדם הפתוגן השכיח גרימת סרטן כבד, שחמת הכבד הנובע דלקת כרונית. הנגיף משכפל בדרך כלל דרך DNA episomal ביניים; עם זאת, שילוב של קטעים HBV DNA הגנום מארח נצפתה, אף-על-פי טופס זה אינו נחוץ לצורך שכפול ויראלי. מטרתו המדויקת, תזמון, mechanism(s) על ידי איזה HBV DNA מתרחש שילוב הוא עדיין לא ברורה, אבל לאחרונה נתונים להראות כי זה מתרחשת בשלב מוקדם מאוד לאחר ההדבקה. . הנה, הדור במבחנה וזיהוי של HBV DNA שילובי מתוארים בפירוט. פרוטוקול שלנו במיוחד מגביר עותקים בודדים של תאים וירוס DNA שילובי והיא מאפשרת כימות מוחלט וגם זוג יחיד-בסיסים ברזולוציה של הרצף צומת. טכניקה זו הוחלה על סוגי תאים שונים HBV, רגישים (כולל ראשי hepatocytes אנושי), המוטנטים HBV שונים, בשילוב עם חשיפות סמים שונים. ? למה אתה מתכוון. אנחנו חוזה טכניקה זו הופכת וזמינותו מפתח כדי לקבוע את המנגנונים המולקולריים שבבסיס של תופעה זו הרלוונטית קלינית.
HBV הוא וירוס DNA גדילי כפול שיכולים לגרום זיהום כרוני חיים ארוך, המוביל שחמת הכבד hepatocellular קרצינומה (HCC)1,2,3. בעוד ישנם מספר המנגנונים המולקולריים נהיגה HBV התמדה4 (למשל, ביציבות גבוהה של התבנית תעתיק ויראלי epigenetic), התחמקות של מעקב המערכת החיסונית, תחלופה נמוכה של hepatocytes בכבד ו המשויך הסיכון של HCC חניכה5,6 (למשל, דלקת כרונית, ההפעלה של הסלולרי להדגיש מסלולים), שילוב HBV DNA הגנום של התא המארח (מנגנון דיווח עבור שתי התופעות הללו) לקוי נחקרה . הסיבה הראשית היא חוסר מתאימים במבחנה זיהום מערכות HBV המאפשרים זיהוי אמין של אירועי שילוב. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול שפותח לאחרונה גם במבחנה הדור וגם גילוי של שילובי HBV DNA זה יכול לשמש כדי להבהיר את המנגנונים המולקולריים שבבסיס והשלכות הימנו.
היווצרות של HBV DNA אינטגרציה ושכפול של HBV נצפה בעבר בפרטים7. בקצרה, HBV נכנס hepatocytes שימוש פפטיד Co-transporting של נתרן Taurocholate (NTCP) הקולטן הסלולר העיקרי עבור זיהום8,9. Nucleocapsids HBV המכיל (rcDNA) רגוע-HBV DNA מעגלי הגנום נכנס לגרעין, איפה rcDNA מומר DNA מעגלי סגור covalently episomal (cccDNA). CccDNA גרעיני משמש תבנית תעתיק של נגיפי mRNAs ל- RNA (pgRNA) מראש גנומית10. פולימראז HBV ו pgRNA ארוזים ואז לתוך nucleocapsids החדשה (מורכבת הדימרים חלבון הליבה HBV). HBV pgRNA היא הפוכה-עיבד בתוך nucleocapsid, וכתוצאה מכך גם על הגנום rcDNA או כפול גדילי לינארי דנ א (dslDNA) הגנום11,12. אלה nucleocapsids בוגר המכיל HBV DNA הגנום סוף סוף אפוף, ייצוא virions.
זיהום של hepatocytes על ידי מעטפת חלקיקים המכילים מולקולות dslDNA יכול לגרום ויראלי השתלבותם המארח תא הגנום13, מוביל לטפסים פסול השכפול של HBV DNA7,14,15. שילוב HBV DNA מתרחשת באתר של כרומוזומלית כפול גדילי DNA מעברי15. צבירת הראיות עולה כי כל אירוע אינטגרציה מתרחשת במצב בעיקרו של דבר אקראי בתוך16,17הגנום בתא המארח. בנוסף, שילוב HBV DNA מתרחשת מעט לעיתים רחוקות, בקצב של 1 לכל 104 תאים13,18,19,20. שאלות חשובות בנוגע לשילוב HBV DNA נותרו ללא מענה, במיוחד לגבי המדויק מסלולים מולקולריים המעורבים, התלות ויראלי וגורמים המארח, אנטיגנים ויראלי הביע טפסים משולב, ואת תרומתם אפשרי התמדה ויראלי7. הקמנו מודל במבחנה לשפוך אור על חלק מהשאלות האלה.
בנגישות של HBV DNA שילוב אירועים (הן לגבי קצב אינטגרציה בכל תא, למספר עותק של כל שילוב ייחודי) במבחנה HBV זיהום מודלים להפוך אותם מאתגר כדי לזהות. תא מיטוזה מוגבל במערכת שלנו במבחנה , כמו החלוקה תאים שלא תומכים זיהום יעיל. לפיכך, בניגוד ברקמות הכבד החולה שבו משובט הרחבה משמעותית של hepatocytes מתרחשת18,19,20, מאוד (1-2) עותקים של כל שילוב נוכחים בבריכה מסוים של תאים נגועים במבחנה . מצאנו גם כי שילוב מתרחשת בעיקר במהלך זיהום ראשוני של hepatocytes (וגם לא ברציפות ב נגועה באופן כרוני hepatocytes)13. בהתאם לכך, שילוב HBV DNA לא יכול להיות מוגברת על ידי פשוט culturing תאים לתקופה ארוכה יותר.
באופן כללי, שיטות השתמשת קודם לכן כדי לזהות משולב HBV DNA, כולל דרום כתם הכלאה21,22,23,24,25, Alu-PCR26,27 , בתיווך קלטת מצדו PCR28, הגנום כל רצף29,30,31,32,33, אין לי את הרגישות לזהות יחיד-עותקים של שילובים. ואנו חוקרים אחרים השתמשו ההופכי מקונן PCR (invPCR) לאתר האינטגרציה דנ א hepadnaviral ברווז וודצ'אק, כבדי אדם נגוע13,14,18,19, 35, 34,36. אחרים הציגו פרוצדורלי שינויים הטכניקה invPCR עשוי לשנות את הדור של אותות חיובי-false, להגביל את היכולת של כימות37. אם וזמינותו מתבצעת כפי שמתואר פרוטוקול זה, invPCR מייצג assay בדיקה רגישה וספציפית מזהה, מכמת (במספרים העתקה מוחלטת) שילובים HBV DNA מרובים. צומת תאים HBV DNA הוא רציף ברזולוציה זוג יחיד-בסיסים, ומאפשר bioinformatical מחקרים של נגיפי, מארח ה-DNA רצף באתרים של אינטגרציה13.
בעבר תארנו38 תוצאות של invPCR על רקמה נגועה הדנ א של HBV מופק מגוון רחב של מקורות, כולל מוקפאים snap רקמות הכבד, פרפין-מוטבע מקטעים הכבד של דגימות רקמה קטן מאוד מבודד על ידי לייזר-microdissection19. פרוטוקול זה מתאר גרסה מעודכנת של וזמינותו invPCR באמצעות DNA מופק רקמות נגזר התרבות תאים לאחר במבחנה זיהום, שבו נוצרות עותק נמוך מספרים של שילובי (1-2 עותקים לכל שילוב). ה HBV DNA שילובים יצרו במבחנה דומים לאלה שנמצאו רקמות החולה לגבי פריסתם על הגנום הסלולר ועל צומת בתוך הרצף ויראלי זה משולב13,16, רומז מסלול דומה כדי בתוך הכבד נגוע.
1. תא זיהום והפקת דנ א
2. היפוך של דנ א
3. שרשור PCR
4. PCR מוצר בידוד והפקת ג'ל
5. רצף ניתוח
ייצוג סכמטי של הטכניקה invPCR מוצג באיור1. דוגמה agarose בג'ל של invPCR מוצלח מוצג באיור 2 לפני ואחרי הבידוד מוצר ה-PCR. איור 3 מראה את הפלט ניתוח הפיצוץ מהשלב 5.1 במקרים של הגברה (i) של צומת ה-DNA וירוס-תא ו (ii) הגברה של ביניים replicative HBV DNA.
צפוי תוצאות חיוביות פקדים: Huh7-NTCP תאים נגועים מטוהרים הפארין HBV מניות כפי שתואר לעיל (איור 1) יכול לשמש פקד חיובי. במקרה זה, מוצרי ה-PCR יחיד צריך להיות מושגת על ידי דילול 1:3 השני או השלישי של כל דגימה (תואם ל- ~ 104 תאים המקבילים לכל דילול, איור 2). -אלה דילולים, כ- 50% של מוצרים מייצגות וירוס אמיתי-תא DNA צמתים, בעוד החצי השני מייצג הגברה של HBV DNA intermediates (איור 3).
מחקרים קודמים13, מצאנו כמה מופעים של צמתי תא וירוס חוזרות ונשנות, רומז אין אתרי גנומית הסלולר של אינטגרציה HBV DNA מועדף. גם נמצא כי ^80% של תאים וירוס צמתי להתרחש בין נוקלאוטידים 1732 ו- 1832 (לפי נוקלאוטיד המספור של HBV גנוטיפ D, ההצטרפות GenBank #U95551.1), כאשר האחרון מייצג הסופית יד ימינו של הטופס dslDNA HBV. רצפים של צמתי וירוס אמיתי-תא מצא דרך השיטה שלנו ניסויים במבחנה זמינים בפומבי ב GenBank (ההצטרפות מספרים MH057851 כדי MH058006).
צפוי תוצאות שליליות פקדים: uninfected Huh7-NTCP תאים או מחוסן Huh7-NTCP תאים טרום טיפול עם Myrcludex B יכול לשמש כפקדי שלילי. ניתוח InvPCR של ה-DNA שחולצו מן התאים האלה צריך לייצר מוצרים PCR. הפעלת הדגימות שלילי-פקד באותה צלחת PCR כדוגמאות חיובית מאפשרת בדיקה של זיהום צולב במהלך תהליך מקונן-PCR. הבדיקה המחמירים ביותר של זיהום צולב הוא הפעלה של מדגם שלילי-בקרה בבארות A-D והמדגם חיובי בבארות E-H על צלחת 96-ובכן. במקרה זה, דילול הכי מרוכז של המדגם חיובי מופעל ברציפות סמוכים ישירות הדילול לפחות מרוכז של הדגימה שלילית. אם מוצרי הגברה הם נצפו בדגימות שלילי-control, מכון האמצעים הציע בדיון כדי למזער את אירועי זיהום צולב.

איור 1: איור סכמטי של תהליך invPCR כדי לזהות HBV DNA שילובים. לאחר זיהום HBV, רק מיעוט של תאים Huh7-NTCP מכילות HBV dslDNA (אדום) משולב לתוך הגנום של התא המארח (אדום), מתואר בחלק העליון. סה כ ה-DNA ואז שחולצו מן התאים (שלב 1), הפוכה (שלב 2), מוגבר על ידי ה-PCR מקוננים (שלב 3). מוצגות היחסיים של האתרים אנזים הגבלה (המש BsiHKAI ואני) בצומת DNA תאי וירוס נכרת. הדמות היא ממאמרו של הפרסום הקודם13. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2: Agarose ג'ל אלקטרופורזה והפקת ג'ל עוקבות invPCR מוצלח. "M" מייצג את הסולם סמן הדנ א. כל שורה של 12 מייצג משכפל טכני-לדילול יחיד על הצלחת ה-PCR. ניתן להפעיל את שתי דגימות DNA הופכיים לכל PCR צלחת/agarose ג'ל. מוצרים PCR עבור כל דילול אמור titrate בחוץ ב ~ 1:3 יחס. הפקת המוצרים מן דילולים מרוכז לפחות שני איפה להקות יחיד ניתן בקלות לבודד מספיקה בדרך כלל, כפי שיעור אינטגרציה HBV DNA נקבעת על-ידי טיטור מובילים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3: הפיצוץ אנליזה של רצפים המוצר invPCR. כפי ספינלי ארוך של רצף מופקים מן סנגר רצף, המקור של רצפי DNA הוא בדרך כלל ברורה וחד משמעית. יישור חזקה HBV ו הגנום הסלולר נצפית בתחומים שונים של הקובץ רצף FASTA המופקים סנגר רצף בחלונית העליונה ', רומז צומת ה-DNA תאי וירוס אמיתי. בחלונית התחתונה, מיישר הרצף רק על שברי הגנום HBV, מציעה מוצר שנוצר על ידי ההגברה של HBV DNA הגנום שסודר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
בוגרות הוא המועמד שותף, שותף ממציא פטנטים מגן Myrcludex B כמו מעכב כניסה HBV/HDV. טי. מצהיר שאין ניגודי אינטרסים.
נתאר כאן במבחנה הדור של HBV DNA באמצעות מערכת זיהום וירוס הפטיטיס B, זיהוי רגישה מאוד שלה אינטגרציה (1-2 עותקים) באמצעות ההופכי מקונן PCR.
עבודה זו קיבלה מימון מהמרכז גרמנית זיהום מחקר (DZIF), TTU הפטיטיס פרויקטים 5.807 של 5.704, TRR179 דויטשה פתוח (DFG) (TP 15), והמרכז האוסטרלי HIV ומחקר וירולוגיה הפטיטיס.
. אנחנו חבים פרופסור ויליאם מייסון על חלקו בפיתוח השיטה invPCR המקורי של הוכחת את זה אלינו. ברצוננו להודות ד"ר יי ני, פלוריאן Lempp א. ריאגנטים (שורות תאים ו HBV inoculum). אנו להכיר אניה Rippert, פרנציסקה Schlund, שרה Engelhardt, ד ר קתרין Schöneweis לקבלת סיוע טכני. אנחנו אסירי תודה מרים Kleinig עבור הגהה, פרופסורים ניקולס Shackel, ראלף Bartenschlager עבור תמיכה שוטפת
| דולבקו s PBS | PAA | H15-002 | |
| DMEM בינוני | Thermo Fisher Scientific | 41965 | |
| סרום בקר עוברי | PAA | A15-151 | הפעלת חום לפני השימוש |
| פניצילין, 10,000 U/mL; סטרפטומיצין 10 מ"ג/מ"ל, 100 פעמים; | PAA | P11-010 | |
| L-גלוטמין, 200 מ"מ | PAA | M11-004 | |
| טריפסין, 0.5 מ"ג/מ"ל; EDTA, 0.22 מ"ג/מ"ל, 1& | PAA | L11-004 | |
| PEG, MW 8000 | Sigma-Aldrich | 89510 | מלאי ב-40% w/v ב-1xPBS, חיטוי לפני השימוש |
| DMSO לספקטרוסקופיה | Merck | 102950 | |
| Tenofovir disoproxil | Sigma-Aldrich | CDS021622 | להתמוסס ב-DMSO |
| Lamivudine | Sigma-Aldrich | L1295 | להתמוסס |
| בערכת רקמות DMSO NucleoSpin | Macherey Nagel | 740952.250 | |
| NanoDrop 2000/2000c ספקטרולפוטומטר | תרמו פישר מדעי | ND-2000 | |
| NCOHF | NEB | R3193L | |
| T4 DNA ligase | NEB M0202T | ||
| נתרן דודציל סולפט | סיגמא-אולדריץ' | L3771 | |
| נתרן כלוריד | סיגמא-אולדריץ' | 433209 | |
| Dextran (35-45 kDa) | Sigma-Aldrich | D1662-10G | |
| אתנול מוחלט | Sigma-Aldrich | 32205-1L-D | |
| BsiHKAI | NEB | R0570L | |
| SphI-HF | NEB | R3182L | |
| Amplitaq Gold Taq kit | Thermo Fisher Scientific | 4331816 שימוש ראשון nest PCR | |
| שטיחי איטום סיליקון ללוחות PCR 96 בארות | Biorad | 2239442 | |
| DNAZap PCR פתרון פירוק DNA | Thermo Fisher Scientific | AM9890 | |
| 96 בארות PCR לוחות | Sigma Aldrich | CLS6509 SIGMA | |
| משכפל 96 פינים | Thermo Fisher Scientific | 250520 | |
| GoTaq Flexi PCR kit | Promega | M8295 | השתמש עבור PCR קן שני, השתמש במאגר ירוק לטעינה קלה של ג'ל אגרוז |
| Biozym LE Agarose | Biozym | 840004 | |
| ערכת מיצוי ג'ל QIAEX II | QIAGEN | 20051 |