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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Il virus dell'epatite C (HCV) è un importante agente patogeno umano che causa disturbi del fegato, tra cui cirrosi e cancro. Un sistema di coltura cellulare infettiva per l'HCV è essenziale per comprendere il meccanismo molecolare della replicazione dell'HCV e sviluppare nuovi approcci terapeutici. Qui descriviamo un protocollo per studiare le varie fasi del ciclo di replicazione dell'HCV.
Virus dell'epatite C (HCV) colpisce il 3% della popolazione mondiale e provoca gravi disturbi epatici, tra cui epatite cronica, cirrosi e carcinoma epatocellulare. HCV è un virus a RNA enveloped appartenente alla famiglia Flaviviridae. Terapia attuale non è pienamente efficace e provoca effetti collaterali negativi. Non esiste un vaccino HCV disponibili. Pertanto, è necessaria continuato sforzo per sviluppare un vaccino e migliore terapia. Un sistema di coltura cellulare HCV è fondamentale per studiare varie fasi di crescita HCV tra cui l'ingresso del virus, la replicazione del genoma, imballaggio e uscita. Nella procedura attuale presentata, abbiamo utilizzato un virus wild-type intragenotype 2a chimerico, FNX-HCV, e un virus ricombinante FNX-Rluc portando un Renilla luciferasi gene reporter per studiare la replicazione del virus. Una linea di cellule di epatoma umano (Huh-7 riferiscono) è stato utilizzato per la trasfezione in vitro di trascritti HCV RNA genomici. Surnatanti di coltura privi di cellule, lisati proteici e tRNA otale sono state raccolte in vari momenti punti post-trasfezione per valutare la crescita HCV. HCV stato replicazione del genoma è stata valutata mediante RT-PCR e visualizzando la presenza di HCV RNA a doppio filamento. L'espressione della proteina di HCV è stata verificata da blot e immunofluorescenza saggi occidentali utilizzando anticorpi specifici per le proteine HCV NS3 e NS5A. Cellule trasfettate HCV RNA rilasciate particelle infettive nella cultura surnatante e il titolo virale è stato misurato. Saggi di luciferasi sono stati utilizzati per valutare il livello di replicazione e infettività di HCV giornalista. In conclusione, vi presentiamo vari saggi virologici per la caratterizzazione delle diverse fasi del ciclo di replicazione di HCV.
Virus dell'epatite C (HCV) causa cirrosi e cancro del fegato. Essa colpisce 170 milioni di persone in tutto il mondo con 350.000 persone muoiono ogni anno 1-3. HCV è un virus a RNA filamento positivo con un genoma di 9,6 kb. Il genoma di HCV è tradotto come singola poliproteina di ~ 3000 residui amminoacidici che viene scissione proteolitica da varie proteasi cellulari e virali in 10 polipeptidi. HCV è il virus prototipo in genere Hepacivirus e appartiene alla famiglia Flaviviridae 4. Dopo l'esposizione, HCV stabilisce infezione cronica nel 80% degli individui. L'infezione è prevalentemente asintomatica e tempestiva diagnosi può consentire l'intervento terapeutico per prevenire il deterioramento del fegato. Il trattamento attuale è ottimale e nessun vaccino è disponibile 5,6.
L'eziologia di epatite C è stata descritta per la prima nel 1989 7. Studiare la replica di HCV è importante per il vaccino contro l'epatite C e la ricerca del trattamento, ma era statolungo ostacolata dalla mancanza di un efficiente sistema di coltura virale. Un clone molecolare di HCV ha dimostrato di essere contagiosa negli scimpanzé su inoculazione intraepatica 8. Successivamente, sono stati descritti repliconi HCV sub-genomici, che ha permesso di sezionare la fase di replicazione del genoma virale in un sistema di coltura cellulare 9,10. Scoperta di un HCV genotipo 2a isolare JFH-1 (Giapponese epatite fulminante-1), in grado di infettare colture cellulari ha aperto nuove strade per la ricerca replicazione di HCV 11-13. Ceppo genotipo 2a JFH-1 sistemi di coltura infettive basati basati virus chimerici inter-e intra-genotipiche e genotipo 1 HCV sono disponibili pure 14-18.
Abbiamo utilizzato con successo JFH-1 ceppo e HCV intragenotype 2a virus chimerico avere la ad alta risoluzione profili funzionali mappa di domini di proteine e cis-acting elementi RNA 19,20. In base a questo, qui si descrive un sistema efficace cultura utilizzato di routine che permettestudiando varie fasi del ciclo di replicazione di HCV e l'interazione ospite-patogeno. Vi presentiamo saggi virologici per valutare la replicazione del genoma virale e infettività de novo di intragenotype 2a HCV e un giornalista HCV basata Renilla luciferasi.
Uno schema generale del protocollo è illustrato in Figura 1.
1. Cellule
2. Virus e plasmidi costrutti
3. In Vitro HCV RNA Trascrizione
4. HCV RNA Transfezione e raccolta dei campioni
5. Trascrizione inversa-PCR quantitativa (RT-qPCR) per la valutazione delle copie HCV Genome
6. Western Blotting analisi per il rilevamento di HCV Protein Expression (Figura 3C)
7. Immunofluorescenza Assay (IFA)
8. Virus misura Titer
9. Renilla Luciferase Reporter Assay per Viral Genome Replica e Infettività
Il virus dell'epatite C è un virus a RNA. Così per scopo di manipolazione genetica, l'HCV cDNA genomico è stato clonato in un plasmide vettore batterico. Una sequenza del promotore T7 RNA polimerasi è stata introdotta immediatamente prima estremità 5 'del genoma di HCV. Uno schema generale di workflow analisi HCV è presentato nella figura 1. Per generare HCV RNA genomico con precisione 3 ', il genoma di HCV contenente plasmide è tagliato con l'enzima di restrizione XbaI e lo sbalzo singolo filamento generato è stato smussato con fagiolo mungo nucleasi digestione . La qualità del plasmide linearizzato HCV è stata valutata mediante elettroforesi su gel di agarosio (Figura 2B). Il DNA di HCV è stato sottoposto a T7 RNA polimerasi mediata trascrizione in vitro e l'RNA risultante ha prodotto un unico prodotto a 9,6 chilobasi (Figura 2C).
Abbiamo testato la cinetica di crescita di un intragenotype 2a HCV (Figura60, 3). Le cellule Huh-7.5.1 sono stati elettroporate con l'RNA trascritto in vitro di wild-type (WT) e polimerasi virus nulli. Abbiamo valutato il genoma virale senso di replica mediante RT-qPCR. I risultati indicano che il virus WT replicato il genoma efficiente (Figure 3A e 3B). Wild-type esposto 1-3 log elevato livello di replicazione del genoma rispetto a quello di Pol-virus. Il virus WT produce la proteina NS3 (Figura 3C) che è coinvolto nella scissione di proteine virali (attività di proteasi), e la replicazione del genoma (attività elicasi). Anche il virus WT espresso proteina NS5A come valutato dal saggio di immunofluorescenza (Figura 3D). Proteina NS5A è parte del complesso replicasi RNA di HCV. Per visualizzare la replicazione del genoma virale, abbiamo esaminato la presenza del doppio filamento (ds) HCV RNA utilizzando un anticorpo che riconosce specificamente dsRNA. Durante HCV amplificazione del genoma, l'RNA senso filamento è copied di anti-senso genoma, così il duplice intermedi stranded RNA sono presenti nel citoplasma della cellula infettata. La proteina NS5A e dsRNA co-localizzato nel citoplasma cellulare (Figura 3D) di cellule trasfettate WT suggerendo la replicazione virale attiva. Nel loro insieme, il virus WT stabilito la replicazione attiva nel trasfettate Huh-7.5.1 cellule.
I progressi della ricerca HCV era stato limitato a causa della mancanza di un sistema di coltura cellulare infettiva. La scoperta di JFH-1 ceppo di HCV e la successiva caratterizzazione di ceppi di laboratorio chimerici ci hanno permesso di indagare l'intero ciclo di replicazione di HCV nelle cellule in coltura tra cui l'ingresso del virus, la traduzione dell'RNA, la replicazione del RNA e la formazione della progenie virale contagiosa. Per valutare il titolo HCV e infettività de novo, abbiamo inoculato il surnatante coltura cellulare raccolti dal RNA transfettate cellule HCV. L'infezione da HCV è stata visualizzata rilevando la proteina NS5A HCV e calcolatoil titolo virale contando il foci infettivi (Figura 4). Abbiamo preso in considerazione gruppo isolato di celle (oltre 2 celle) positivo per NS5A come un unico fuoco. I risultati indicano che il virus WT è contagioso e produce oltre 10 4 fuochi formano unità / ml di particella infettiva.
Abbiamo anche stabilito un virus HCV giornalista ospitare Renilla luciferasi (Rluc) gene reporter (Figura 5A). Un HCV giornalista può essere utilizzato per testare molti virus mutanti così come per alta Opere saggi di screening. Ecco a voi la valutazione dei fenotipi di crescita del WT e virus Pol-giornalista. Se il genoma virale replica, l'attività della luciferasi aumenterebbe straordinario di post trasfezione. L'aumento dei livelli di replicazione del genoma possono essere dedotte da una maggiore attività di luciferasi. Quindi, l'attività di luciferasi fornisce indirettamente la misurazione del livello di replicazione del genoma. I lisati raccolti da WT o Pol-viRNA ral cellule trasfettate a tempi indicati sono stati testati per le attività di luciferasi. Al 6 ore dopo la trasfezione, sia WT e Pol-virus avevano attività luciferasi simili, indicando simile livello di ingresso di RNA trasfettate che era stato tradotto (Figura 5B). Tuttavia a 48 ore e 96 ore dopo la trasfezione, il virus WT presentano un aumento di livelli di replicazione del genoma rispetto a quello di Pol-virus. Inoltre, il virus WT prodotta proteina NS3 virale come verificato mediante analisi Western blot (Figura 5C). Successivamente, abbiamo testato l'infettività del virus WT e Pol-giornalista inoculando ingenui Huh-7.5.1 celle con i surnatanti cell-free raccolti da 48 ore e 96 ore colture cellulari postali transfettate. Il Pol-virus ha avuto l'attività luciferasi-livello di base, mentre il virus WT aveva 2-3 registro più alto livello di replica a quello del virus Pol-reporter (Figura 5D). I risultati dimostrano che abbiamo una robusta HCV cul cellule infettive re sistema.

Figura 1. Schema generale del flusso di lavoro di analisi replicazione di HCV. Linearizzazione HCV costrutto di plasmide contenente T7 RNA polimerasi promotore (T7P) sottoposti a trascrizione in vitro. Il genoma dell'HCV RNA purificato viene elettroporata in Huh-7.5.1 cellule e placcato in fiaschi e piastra a 48 pozzetti. A 4 ore, 48 ore e 96 ore dopo la trasfezione, l'RNA cellulare e surnatanti di coltura vengono raccolte da fiaschi. Le cellule da piastra a 48 pozzetti sono utilizzati per la raccolta lisato proteico e sono fissati per il saggio di immunofluorescenza. Numero di copie del genoma analisi mediante RT-qPCR, titolo virale blotting e misurare occidentale sono fatto per valutare la replicazione di HCV.
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Figura 2. Produzione di HCV RNA genomico mediante trascrizione in vitro dei DNA plasmidici costruiti. A) l'organizzazione genomica dei virus chimerici J6CF/JFH-1 intragenotype 2a, FNX-HCV e FNX-HCV Pol null. La regione ceppo J6CF (5'NTR a parte NS2) è raffigurato in grigio scuro e la regione ceppo JFH-1 (parte del NS2 a 3'NTR) viene visualizzato in grigio chiaro. NS5B polimerasi mutazione dominio catalitico (GDD a AAG) è indicato da un asterisco. B) I passaggi coinvolti nella generazione linearizzata HCV plasmide. Picture Gel mostra le linearizzate, smussati DNA plasmidici indeterminato prodotte da Xba I e fagioli mung nucleasi digestione, pronti per la trascrizione in vitro. 0,8% gel di agarosio è stato utilizzato per risolvere il DNA. C) immagine Gel raffigura le HCV RNA genomici prodotte mediante trascrizione in vitro usando il sistema RNA polimerasi T7. WT: wild-type; Pol-: null Polymerase; M:marcatore.

Figura 3. Valutare i fenotipi di crescita dei costrutti HCV. A) valutare la cinetica di replicazione del genoma di wild-type (WT) e polimerasi nullo (Pol)-virus. Il numero di copie del genoma di RNA senso filamento valutata mediante RT-qPCR sono presentati nel grafico a barre. Le copie del genoma virale di Pol-virus diminuiti nel periodo di tempo che indica replica fenotipo carente. B) genoma Relativa livello replica di tipo selvaggio HCV è confrontata con quella di Pol-virus. C) Analisi Western blot dell'espressione della proteina di HCV. Proteina NS3 di HCV viene rilevato e beta-actina è usato come controllo cellulare. D) saggio di immunofluorescenza per studiare la replicazione virale. A 96 ore post-elettroporazione le cellule sono state fissate e sottoposti a immunostaining per le proteine HCV NS5A e RNA a doppia elica (ds RNA), un marker per HCV RNA intermedi di replicazione. I nuclei sono state visualizzate con colorazione Hoechst (barra Scala 50 micron). HPT:. ore dopo la trasfezione Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4. Esaminare l'infettività di HCV wild-type e la misurazione titolo virale. A) le cellule Naïve Huh-7.5.1 sono stati utilizzati per gli studi di infezione. Il supernatante privo di cellule raccolte a 48 e 96 ore dopo la trasfezione (HPT) di HCV RNA sono stati sottoposti a 10 volte diluizione seriale e aggiunto alle cellule in una piastra da 96 pozzetti in triplicato. 72 ore dopo l'infezione, le cellule sono state fissate e immunoistochimica per la proteina HCV NS5A. Le cellule con NS5A colorazione positiva (rosso) sono infettati con il virus. Per valutare Foci gruppo di formatura (FFU), i fuochi positivo alla massima diluizione sono stati contati. Pannelli rappresentativi di immagini vengono visualizzate (barra Scala 100 um). B) valori medi e deviazioni standard di titolo virale in FFU per millilitro sono mostrati nel grafico. La polimerasi mutante nullo non produce particelle infettive. WT: wild-type; Pol-:. Nullo Polymerase cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 5. Valutare la replicazione del genoma e l'infettività di HCV giornalista. A) Un cartone animato di intragenotype 2a virus chimerico giornalista è presentato. Il gene luciferasi Renilla è infram inseritoe tra 5'NTR e il nucleo. B) La cinetica di replicazione del genoma di wild-type e virus reporter di Pol-mutante al momento indicata punti post-trasfezione è mostrato nel grafico. Lisati proteici sono state raccolte in 6 ore, 48 ore e 96 punti di tempo ora per la misurazione Renilla luciferasi attività enzimatica. La media e la deviazione standard calcolata dai valori in triplicato Renilla luciferasi (RLV) per ciascun virus sono presentati nel grafico. C) pannello Western blotting mostra l'espressione della proteina NS3 di HCV. Un antigene non specifico rilevato da anticorpo primario NS3 agisce come controllo di caricamento. Wild-type (WT) virus giornalista produce elevato livello di proteina NS3. D) Analisi di infettività del virus. Naïve Huh-7.5.1 cellule sono state inoculate con il surnatante privo di cellule ottenute da coltura transfettate a 48 ore e 96 hr punti di tempo. Renilla attività luciferasi di cellule infette sono stati misurati a 48 ore dopo l'infezione.Valori medi con deviazione standard sono mostrati nel grafico. Il virus Pol-reporter infettato le cellule avevano solo livello di attività luciferasi sfondo, mentre WT virus giornalista espone elevato livello di infettività.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Il virus dell'epatite C (HCV) è un importante agente patogeno umano che causa disturbi del fegato, tra cui cirrosi e cancro. Un sistema di coltura cellulare infettiva per l'HCV è essenziale per comprendere il meccanismo molecolare della replicazione dell'HCV e sviluppare nuovi approcci terapeutici. Qui descriviamo un protocollo per studiare le varie fasi del ciclo di replicazione dell'HCV.
Ringraziamo F. Chisari per aver fornito la linea cellulare Huh-7.5.1. Ringraziamo Justine Ho per l'editing del manoscritto. Questo lavoro è stato supportato dal Cedars-Sinai Medical Center Institutional Programmatic Research Award e dal National Center for Advancing Translational Sciences, Grant UL1TR000124 to V.A.
| Dulbecco' s Eagle modificato' s medium (DMEM) | Fisher Scientific | 10-017-CV | |
| Aminoacido non essenziale | Fisher Scientific | MT25025CI | |
| HEPES | Life Technologies | 15630080 | |
| Glutamax | Life Technologies | 35050061 | |
| Opti-MEM Siero ridotto Medium, senza fenolo rosso | Life Technologies | 11058-021 | |
| Huh-7.5.1 | Lo Scripps Research Institute | La linea cellulare è stata gentilmente fornita dal Dr. Francis Chisari al Dr. Arumugaswami nell'ambito dell'MTA eseguito tra lo Scripps Research Institute e il Cedars-Sinai Medical Center | |
| Plasmids (pFNX-HCV, pFNX-HCV Pol null, pFNX-Rluc e pFNX-Rluc Pol null). | Cedars-Sinai Medical Center | I plasmidi HCV sono stati sintetizzati dal Dr. Arumugaswami utilizzando oligonucleotidi sovrapposti. | |
| XbaI | New England Biolabs Inc. | R0145S | |
| Fagiolo verde nucleasi | New England Biolabs Inc. | M0250S | |
| T7 RiboMAX Express Sistema di produzione di RNA su larga scala | Promega | P1320 | |
| Rneasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | |
| Nanodrop 2000 | Thermo Scientific | Nanodrop 2000 | |
| Cuvetta per elettroporazione (4 mm) | Bioexpress | E-5010-4 | |
| Gene Pulser Xcell Total System | Bio-Rad | 165-2660 | |
| anticorpo monoclonale anti-dsRNA di topo J2 | Italiano & Consulenza Scientifica Kft. | 10010200 | |
| Capra anti-coniglio IgG Alexa Fluor 488 | Life Technologies | A11008 | |
| Capra anti-coniglio IgG Alexa Fluor 594 | Life Technologies | A11020 | |
| Pacchetto membrana PVDF | Bio-Rad | 162-0263 | |
| Blotting Grade Blocker Latte secco scremato | Bio-Rad | 170-6404XTU | |
| Tween-20 | Bio-Rad | 170-6531XTU | |
| Anticorpo NS3 contro il virus dell'epatite C [8 G-2] | Abcam | ab65407 | |
| Anticorpo NS3 contro il virus dell'epatite C [H23] | Abcam | ab13830 | |
| IgG anti-topo di capra coniugate con perossidasi di rafano (HRP) | Jackson ImmunoResearch Laboratories Inc. | 115-035-003 | |
| Reagenti per il rilevamento di blotting occidentale Amersham ECL Prime | GE Healthcare Scienze della vita | RPN2236 | |
| SUPERSCRIPT III RT | Life Technologies | 18080085 | |
| SYBR QPCR SUPERMIX W/ROX | Life Technologies | 11744500 | |
| Sistema di PCR in tempo reale ViiA 7 | Life Technologies | Kit | del sistema di test della luciferasi NA|
| Renilla Promega | E2810 | ||
| DNase senza RNasi | Promega | M6101 | |
| Sistema di rilevamento GloMax-Multi (luminometro) | Promega |