Questo protocollo descrive il recupero del virus infettivo da Zika da un clone infetto cDNA a due plasmide.
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Articolo metodologico
Questo protocollo descrive il recupero del virus infettivo da Zika da un clone infetto cDNA a due plasmide.
I cloni infetti cDNA consentono la manipolazione genetica di un virus, facilitando così il lavoro sui vaccini, la patogenesi, la replicazione, la trasmissione e l'evoluzione virale. Qui descriviamo la costruzione di un clone infettivo per il virus Zika (ZIKV), che attualmente sta causando uno scoppio esplosivo nelle Americhe. Per evitare la tossicità per i batteri che è comunemente osservato con i plasmidi derivati da flavivirus, abbiamo generato un sistema a due plasmidi che separa il genoma al gene NS1 ed è più stabile di quelli a piena lunghezza che non possono essere recuperati con successo senza mutazioni. Dopo la digestione e la legatura per unire i due frammenti, l'RNA virale a piena lunghezza può essere generato mediante trascrizione in vitro con T7 RNA polimerasi. Dopo l'elettroporazione di RNA trascritto nelle cellule, è stato recuperato il virus che ha mostrato simili cinetica di crescita in vitro e fenotipi di virulenza e infezione in vivo nei topi e nelle zanzare rispettivamente.
Il virus Zika (ZIKV; Family Flaviviridae : Genus Flavivirus ) è un flavivirus dalle zanzare che è arrivato in Brasile nel 2013-14 ed è stato successivamente associato ad un massiccio focolaio di malattia febbrile che si è diffuso in tutte le Americhe 1 . Inoltre, ZIKV è stato collegato a gravi conseguenze della malattia, come la sindrome di Guillain-Barré negli adulti e la microcefalia nei feti e nei neonati 2 . Poco noto su ZIKV prima della sua diffusione rapida nell'emisfero occidentale. Ciò comprendeva la mancanza di strumenti molecolari, ostacolando così la ricerca meccanicistica. Gli strumenti molecolari per i virus, come i cloni infetti cDNA, facilitano il vaccino e lo sviluppo terapeutico antivirale e consentono la valutazione dei fattori genetici virali correlati alla patogenesi virale differenziale, alla risposta immunitaria e all'evoluzione virale.
I cloni infettivi di Flavivirus sono noti per essere altamente instabili nei batteri dovuti alla crI promotori prokaryotici yptici presenti nei loro genomi 3 . Sono stati utilizzati diversi approcci per migliorare questo problema; Incluso l'inserimento di ripetizioni tandem a monte delle sequenze virali 4 , la mutazione di sequenze 5 di promoter prokaryotiche presunte, suddividendo il genoma in plasmidi multipli 6 , vettori di numeri a bassa copia (compresi i cromosomi artificiali batterici) 7 , 8 e l'inserimento di introni nel genoma virale 9 . Un sistema a tutta lunghezza senza modifiche è stato descritto per ZIKV; Tuttavia, questo clone sembrava essere attenuato nella coltura cellulare e nei topi 10 . Altri gruppi hanno introdotto gli introni nel genoma ZIKV, consentendo la distruzione di sequenze instabili nei batteri che possono essere splicate in cellule di mammiferi in vitro per la produzione di virus infettivo 11, 12 . Inoltre, un sistema basato su PCR intitolato Infectious-Subgenomic-Amplicons è stato usato con successo per salvare il prototipo MR766 ceppo di ZIKV 13 . L'approccio qui descritto non richiede sequenze straniere, ma disturba il genoma nella regione di elevata instabilità usando plasmidi multipli, precedentemente impiegati con successo con la febbre gialla 6 , i dengue 14 , 15 e i virus del West Nile 16 . Inoltre, l'aggiunta della sequenza ribozima di epatite D alle terminazioni genomiche virali facilita la creazione di un'autentica 3 'estremità senza la necessità di aggiungere un sito di linearizzazione. Inoltre, entrambi i plasmidi sono costruiti in un vettore di numero di copie basse (pACYC177, ~ 15 copie per cellula) per mitigare ogni tossicità residua 17 . Il virus recuperato mostra un profilo di crescita comparabile aVirus parenterale in curve di crescita in vitro in 8 linee cellulari comprendenti una varietà di tipi di cellule derivanti da entrambi i mammiferi e dagli insetti e ha mostrato identici profili patogeni nei topi e nelle infezioni, diffusione e velocità di trasmissione nelle zanzare 18 .
Qui abbiamo un protocollo che descrive come coltivare i plasmidi infetti del clone, generare in vitro l' RNA virale a piena lunghezza (il genoma virale) e recuperare il virus infettivo nella coltura cellulare. In primo luogo, descriviamo la propagazione di plasmidi in batteri o amplificazione senza batteri usando l'amplificazione del cerchio di rotolamento (RCA). Successivamente, mostriamo come i due plasmidi vengono digeriti e successivamente legati insieme per generare virus a piena lunghezza. Infine, descriviamo la produzione di RNA trascritto e la sua successiva elettroporazione in cellule Vero, seguita da una titolazione del virus recuperato ( Figura 1 ). L'approccio descritto è rapido, permettendo perR recupero di scorte di virus infettive in 1-2 settimane.
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1. Trasformazione e recupero dei plasmidi di cloni infettivi
2. Preparazione di un sufficiente DNA plasmidico per la legatura
NOTA: La legatura e la successiva elettroporazione richiedono una quantità sufficiente di DNA plasmidale che deve essere generato tramite maxiprep o RCA. Mentre il maxiprep è l'approccio tradizionalmente utilizzato, RCA offre il vantaggio di non richiedere batteri, eliminando così il potenziale di tossicità indotta dal plasmide nei batteri che possono causare eventi di instabilità.
| Nome primario | Sequenza (5 '- 3') |
| ZIKV PRVABC59 1For. | AGTTGTTGATCTGTGTGAATCAGAC |
| ZIKV Conservato 632For. | GCCCTATGCTGGATGAGG |
| ZIKV Conservato 692Rev. | GGTTCCGTACACAACCCAAGTTG |
| ZIKV Conservato 1313Rev. | CTCCCTTTGCCAAAAAGTCCACA |
| ZIKV Conservato 1201For. | CCAACACAAGGTGAAGCCTAC |
| ZIKV Conservato 1663For. | GCAGACACCGGAACTCCACACT |
| ZIKV Conservato 2008For. | CAGATGGCGGTGGACATGC |
| ZIKV conservato 2350Rev. | GTGAGAACCAGGACATTCCTCC |
| ZIKV Conservato 2605Per. | TACAAGTACCATCCTGACTCCC |
| ZIKV Conservato 3499Rev. | GCCTTATCTCCATTCCATACCA |
| ZIKV Conservato 3961Rev. | TTGCCAACCAGGCCAAAG |
| ZIKV Conservato 4132For. | CATTTGTCATGGCCCTGG |
| ZIKV Conservato 4561Rev. | CTATTGGGTTCATGCCACAGAT |
| ZIKV Conservato 4665For. | GACCACAGATGGAGTGTACAGAGT |
| ZIKV Conservato 5189Rev. | AAGACAGTTAGCTGCTTCTTCTTCAG |
| ZIKV Conservato 5219For. | GAGAGTTCTTCCTGAAATAGTCCGTGA |
| ZIKV Conservato 6086Rev. | CTTGCTTCAAGCCAGTGTGC |
| ZIKV Conservato 6119Per. | GCCTCATAGCCTCGCTCTATCG |
| ZIKV Conservato 6721Rev. | CCATTCCAAAGCCCATCTTCCC |
| ZIKV Conservato 6769Per. | CCAGCCAGAATTGCATGTGTCC |
| ZIKV Conservato 7209Rev. | ATCATTAGCAGCGGGACTCCAA |
| ZIKV Conservato 7343Per. | GTTGTGGATGGAATAGTGGT |
| ZIKV Conservato 8243Per. | TGCCCATACACCAGCACTATGA |
| ZIKV PRVABC59 8893Rev. | TGCATTGCTACGAACCTTGTTG |
| ZIKV conservato 9133For. | AGCCCTTGGATTCTTGAACGAGGA |
| ZIKV PRVABC59 9673Rev. | AACGCAATCATCTCCACTGACT |
| ZIKV Conservato 9686For. | GATGATAGGTTTGCACATGCC |
| ZIKV Conservato 10321Rev. | GTCCATGTACTTTTCTTCATCACCTAT |
| ZIKV Conservato 10455Per. | CAGGAGAAGCTGGGAAACC |
| ZIKV Conservato 10621Rev. | CAGATTGAAGGGTGGGGAAGGTC |
Tabella 1: Primer per il sequenziamento di cloni cDNA. I plasmidi possono essere sequenziati interamente con i primer elencati. Primeri contrassegnati come indici "conservati"Che sono probabilmente in grado di sequenziare / amplificare tutti i genotipi di ZIKV. I primer contrassegnati come "PRVABC59" sono specifici a questo ceppo ma possono anche funzionare per altri ceppi di genotipo asiatici e forse altri genotipi.
3. Preparazione di RNA trascritto in vitro
4. Salvataggio del virus infettivo mediante elettroporazione
5. Titolazione del virus recuperato
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Il protocollo qui descritto consente di recuperare il virus Zika derivato dal clone infettivo. La manipolazione del sistema clone infettiva a due plasmidi è semplice quando viene eseguita con cura, rispetto alle versioni a piena lunghezza che sono altamente instabili (dati non mostrati). Dopo la digestione e la legatura dei due pezzi distinti, il RNA ricoperto viene prodotto usando la trascrizione in vitro con la T7 polimerasi, che viene poi elettroporato in cellule Ver...
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Qui descriviamo un metodo per il recupero di un sistema di clone bipartito di cDNA infettivo per ZIKV. I cloni precedentemente descritti per ZIKV soffrono di attenuazione o richiedono l'aggiunta di introni, rendendo i plasmidi più grandi e impedendo il salvataggio nelle cellule degli insetti. Il virus infettivo può essere recuperato utilizzando il sistema di clonazione a due plasmidi in cellule di mammifero o di insetto (dati non mostrati). Inoltre, il virus recuperato da questo sistema si comporta in modo simile al viru...
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Gli autori non hanno niente da rivelare.
Gli autori vorrebbero ringraziare Kristen Bullard-Feibelman, Milena Veselinovic e Claudia Rückert per la loro assistenza nella caratterizzazione del virus derivato dal clone. Questo lavoro è stato sostenuto in parte da sovvenzioni dell'Istituto Nazionale di Allergia e Malattie Infettive, NIH con sovvenzioni AI114675 (BJG) e AI067380 (GDE).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| NEB Stable CompetentE. coli | New England BioLabs | C3040H | |
| Carbenicillina, sale disodico | vari | ||
| Zyppy Plasmid Miniprep Kit | Zymo Research | D4036 | |
| ZymoPURE Plasmid Maxiprep Kit | Zymo Research | D4202 | |
| SalI-HF | New England BioLabs | R3138S | 20.000 unità/ml |
| NheI-HF | New England BioLabs | R3131S | 20.000 unità/ml |
| ApaLI | New England BioLabs | R0507S | 10.000 unità/ml |
| EcoRI-HF | New England BioLabs | R3101S | 20.000 unità/ml |
| BamHI-HF | New England BioLabs | R3136S | 20.000 unità/ml |
| HindIII-HF | New England BioLabs | R3104S | 20.000 unità/ml |
| illustra Kit di amplificazione TempliPhi 100 | GE Healthcare Life Sciences | 25640010 | |
| NucleoSpin Gel e PCR Clean-up | Macherey-Nagel | 740609.5 | |
| Fosfatasi alcalina per gamberetti (rSAP) | New England BioLabs | M0371S | 1.000 unità/ml |
| Fosfatasi alcalina, intestinale di vitello (CIP) | New England BioLabs | M0290S | 10.000 unità/ml |
| DNA T4 Ligasi | New England BioLabs | M0202S | 400.000 unità/mL |
| Kit mRNA HiScribe T7 ARCA | New England BioLabs | E2065S | |
| Vero cells | ATCC | CCL-81 | |
| ECM 630 Sistema di elettroporazione ad alta produttività | BTX | 45-0423 | Sono accettabili altre macchine. |
| LB Brodo con agar (Miller) | Sigma | L3147 | Può essere fatto in casa pure. |
| Il fantastico brodo | Sigma | T0918 | può essere fatto in casa pure. |
| Petri Dish | Celltreat | 229693 | |
| Provette per coltura | VWR International | 60818-576 | |
| Palloni T75 | Celltreat | 229340 | |
| Palloni T182 | Celltreat | 229350 | |
| 1x PBS | Corning | 21-040-CV | |
| RPMI 1640 con L-glutammina | Corning | 10-040-CV | |
| DMEM con L-glutammina e 4,5 g/L di glucosio | Corning | 10-017-CV | |
| Siero fetale bovino (FBS) | Atlas Biologicals | FP-0500-A | |
| Polvere di adragante | MP Bio | MP 104792 | |
| Crystal Violet | Amresco | 0528-1006 | |
| Etanolo denaturato | VWR International | BDH1156-1LP | |
| Piastra | a 6 pozzettiCelltreat | 229106 | |
| piastra a 12 pozzetti | Celltreat | 229111 | |
| Sequenziamento Oligos | IDT | vedi tabella 1 | |
| Qubit 3.0 | ThermoFisher | Qubit 3.0 | altri metodi sono accettabili. |
| Kit di analisi Qubit dsDNA BR | ThermoFisher | Q32850 | altri metodi sono accettabili. |
| Kit di analisi Qubit RNA HS | ThermoFisher | Q32852 | altri metodi sono accettabili. |
| La cabina di biosicurezza di classe II | varia | N/A | Questo è necessario per il lavoro con virus vivi. |
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