このプロトコールは、2プラスミドの感染性cDNAクローンからの感染性Zikaウイルスの回収を記載している。
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このプロトコールは、2プラスミドの感染性cDNAクローンからの感染性Zikaウイルスの回収を記載している。
感染性cDNAクローンは、ウイルスの遺伝子操作を可能にし、したがって、ワクチン、病原性、複製、伝達およびウイルスの進化に関する作業を容易にする。ここでは、アメリカで爆発的な流行を引き起こしているZikaウイルス(ZIKV)の感染クローンの構築について説明します。フラビウイルス由来のプラスミドでよく見られる細菌への毒性を防ぐために、我々はNS1遺伝子のゲノムを分離し、突然変異を伴わずに正常に回収できなかった完全長構築物よりも安定な2プラスミドシステムを作製した。 2つの断片を連結する消化およびライゲーションの後、全長ウイルスRNAを、T7 RNAポリメラーゼを用いたインビトロ転写によって生成することができる。転写されたRNAの細胞への電気穿孔の後、同様のインビトロでの増殖速度およびインビボでの病原性および感染表現型をマウスおよび蚊でそれぞれ示したウイルスが回収された。
Zikaウイルス(ZIKV; Family Flaviviridae : Flavivirus属)は、2013-14年にブラジルに到着した蚊媒介性フラビウイルスであり、以後、アメリカ全土に広がった熱性疾患の大規模な発生に関連しています1 。さらに、ZIKVは、成人のギラン・バレー症候群や胎児や新生児の小頭症などの重篤な疾患の結果と関連している2 。西半球で急速に普及する前はZIKVについてほとんど知られていなかった。これには分子ツールの欠如が含まれており、したがって機構的研究が妨げられている。感染性cDNAクローンなどのウイルスのための分子ツールは、ワクチンおよび抗ウイルス治療の開発を容易にし、差別的ウイルス病原性、免疫応答およびウイルスの進化に関連するウイルス遺伝因子の評価を可能にする。
フラビウイルスの感染性クローンは、crのため細菌中で非常に不安定であることが知られているそれらのゲノムに存在する恒温性原核生物プロモーター3 。この問題を改善するためにいくつかのアプローチが用いられてきた。ゲノムを複数のプラスミド6に分割すること、低コピー数のベクター(細菌人工染色体を含む) 7,8およびウイルスゲノム9にイントロンを挿入することを含む、ウイルスゲノム9の上流にタンデムリピートの挿入を含む。 ZIKVについては、変更のない1つの全長システムが記載されている。しかし、このクローンは細胞培養およびマウスにおいて弱毒化されているようであった10 。他のグループは、イントロンをZIKVゲノムに組み込んで、インビトロで感染性ウイルス11の産生のために哺乳類細胞でスプライシングされ得る細菌中の不安定な配列の破壊を可能にする、 12 。さらに、感染性サブゲノム - アンプリコンと命名されたPCRベースのシステムは、ZIKV 13の原型MR766株を救済するために首尾よく使用されている。ここに記載されているアプローチは外来配列を必要とせず、以前は黄熱病6 、デング14,15および西ナイルウイルス16で成功裡に使用されている複数のプラスミドを使用することによって、不安定性の高い領域でゲノムを破壊する。さらに、ウイルスゲノム末端でのD型肝炎リボザイム配列の付加は、線状化部位の追加を必要とせずに本物の3 '末端の作製を容易にする。さらに、両方のプラスミドは、低コピー数ベクター(pACYC177、1細胞あたり約15コピー)で構築され、残留毒性を軽減する17 。回収されたウイルスは、哺乳動物および昆虫の両方から誘導された様々な細胞型を含む8細胞株におけるインビトロ増殖曲線における親ウイルスであり 、マウスにおいて同一の病原性プロファイルおよび蚊における感染、播種および感染率を示した18 。
本明細書では、感染性クローンプラスミドを増殖させ、インビトロで全長ウイルスRNA(ウイルスゲノム)を生成し 、細胞培養で感染性ウイルスを回収する方法を記載するプロトコルを詳述する。まず、バクテリアにおけるプラスミドの増殖またはローリングサークル増幅(RCA)を用いた無細菌増幅について説明する。次に、2つのプラスミドがどのように消化され、続いて完全な長さのウイルスを生成するために一緒に連結されるかを示す。最後に、転写されたRNAの産生およびその後のVero細胞への電気穿孔、続いて回収されたウイルスの滴定( 図1 )について説明する。説明されたアプローチは迅速であり、fo1〜2週間で感染性ウイルス株を回収する。
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感染性クローンプラスミドの形質転換および回収
ライゲーションのための十分なプラスミドDNAの調製
注:ライゲーションおよびその後のエレクトロポレーションには、maxiprepまたはRCAのいずれかを介して生成されなければならない十分な量のプラスミドDNAが必要です。マキシプレップは伝統的に使用されているアプローチですが、RCAはバクテリアを必要としないという利点を提供し、不安定な事象を引き起こす可能性のある細菌中のプラスミド誘発毒性の可能性を排除します。
| プライマー名 | シーケンス(5 '〜3') |
| ZIKV PRVABC59 1。 | AGTTGTTGATCTGTGTGAATCAGAC |
| ZIKV Conserved 632For。 | GCCCTATGCTGGATGAGG |
| ZIKVは692Revを保存しました。 | GGTTCCGTACACAACCCAAGTTG |
| ZIKV保存1313Rev。 | CTCCCTTTGCCAAAAAGTCCACA |
| ZIKV保存された1201For。 | CCAACACAAGGTGAAGCCTAC |
| ZIKV保存された1663For。 | GCAGACACCGGAACTCCACACT |
| ZIKVは2008年に保存されました。 | CAGATGGCGGTGGACATGC |
| ZIKVは2350Revを保存しました。 | GTGAGAACCAGGACATTCCTCC |
| ZIKV保存された2605For。 | TACAAGTACCATCCTGACTCCC |
| ZIKVは3499Revを保存しました。 | GCCTTATCTCCATTCCATACCA |
| ZIKV保存3961Rev。 | TTGCCAACCAGGCCAAAG |
| ZIKV保存4132For。 | CATTTGTCATGGCCCTGG |
| ZIKVは4561Revを保存しました。 | CTATTGGGTTCATGCCACAGAT |
| ZIKV保存4665For。 | GACCACAGATGGAGTGTACAGAGT |
| ZIKV保存5189Rev。 | AAGACAGTTAGCTGCTTCTTCTTCAG |
| ZIKV保存5219用。 | GAGAGTTCTTCCTGAAATAGTCCGTGA |
| ZIKV保存された6086Rev。 | CTTGCTTCAAGCCAGTGTGC |
| ZIKVは6119のために保存されています。 | GCCTCATAGCCTCGCTCTATCG |
| ZIKV保存された6721Rev。 | CCATTCCAAAGCCCATCTTCCC |
| ZIKV保存6769For。 | CCAGCCAGAATTGCATGTGTCC |
| ZIKVは7209Revを保存しました。 | ATCATTAGCAGCGGGACTCCAA |
| ZIKV節約7343For。 | GTTGTGGATGGAATAGTGGT |
| ZIKV 8243用に保存されています。 | TGCCCATACACCAGCACTATGA |
| ZIKV PRVABC59 8893Rev。 | TGCATTGCTACGAACCTTGTTG |
| ZIKVは9133Forを保存しました。 | AGCCCTTGGATTCTTGAACGAGGA |
| ZIKV PRVABC59 9673Rev。 | AACGCAATCATCTCCACTGACT |
| ZIKVは9686用に保存されています。 | GATGATAGGTTGCACATGCC |
| ZIKVは10321Revを保存しました。 | GTCCATGTACTTTTCTTCATCACCTAT |
| ZIKV保存された10455For。 | CAGGAGAAGCTGGGAAACC |
| ZIKV保存された10621Rev。 | CAGATTGAAGGGTGGGGAAGGTC |
表1:cDNAクローンを配列決定するためのプライマー。プラスミドは、記載されたプライマーを用いて完全に配列決定することができる。 「保存された」インディ(indi)としてマークされたプライマーそれらがZIKVのすべての遺伝子型を配列決定/増幅する可能性が高いことを示す。 「PRVABC59」と命名されたプライマーはこの株に特異的であるが、他のアジアの遺伝子型株および場合によっては他の遺伝子型についても機能し得る。
インビトロで転写されたRNAの調製
4.エレクトロポレーションによる感染性ウイルスの救出
5.回収されたウイルスの滴定
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ここに記載されたプロトコルは、感染性クローン由来Zikaウイルスの回収を可能にする。非常に不安定な全長バージョン(データは示されていない)と比較して、2プラスミドの感染性クローンシステムを操作することは、慎重に行う場合には容易である。 2つの別個の断片の消化およびライゲーションの後、T7ポリメラーゼによるインビトロ転写を用いてキャップされたRNAを生成し、次いでこれをVero細胞に電気穿孔する( 図1 )。正しいプラスミド配列は、ミニプレップ( 図2a )に続くプロキシとしての制限消化およびRCAまたはマキシプレップを用いた大規模DNA産生後のサンガー配列決定を用いてモニターすることができる。配列決定によるクローンの確認の後、感染性ウイルスの回収は消化、ライゲーション、 インビトロ転写および最後にエレクトロポレーションのみを必要とする。これらのステップは1日で実行できます。正しいダイジェストアガロース...
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ここでは、ZIKVの二部感染性cDNAクローンシステムを回収する方法について説明します。以前に説明されたZIKVのクローンは、減衰するか、イントロンの追加を必要とし、プラスミドを大きくし、昆虫細胞でのレスキューを妨げます。感染性ウイルスは、哺乳類または昆虫細胞のいずれかで2プラスミドクローンシステムを使用して回収できます(データは示していません)。さらに、このシステムから回収されたウイルスは、いくつかの細胞株、免疫不全マウスモデル、および蚊で野生型ウイルスと同様に振る舞います。
フラビウイルスゲノム3には不可解な細菌プロモーターが存在するため、完全長フラビウイルスクローンは扱いが難しく、一般的にプラスミドの突然変異、挿入、欠失、または再構成を引き起こします。私たちは、ZIKVゲノムを2つのプラスミドに分離し、ウイルスNS1遺伝子に存在する毒性配列を破壊することで、これらの懸念を軽減しようとしました。その結果、より安定したシステムとなり、変更を取り入れることにも適していました。このクローンシステムを用いて、ZIKVゲノムにいくつかの点...
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著者は何も開示することはない。
著者らは、クローン由来ウイルスの特徴づけを支援してくれたKristen Bullard-Feibelman、Milena Veselinovic、ClaudiaRückertに感謝したいと思います。この研究は、NIHのAI114675(BJG)およびAI067380(GDE)の下での国立アレルギーおよび感染症研究所の助成によって部分的に支持された。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| NEB Stable CompetentE. coli | New England BioLabs | C3040H | |
| カルベニシリン、二ナトリウム塩 | 各種 | ||
| Zyppy プラスミド Miniprep Kit | Zymo Research | D4036 | |
| ZymoPURE プラスミド Maxiprep Kit | Zymo Research | D4202 | |
| SalI-HF | New England BioLabs | R3138S | 20,000 units/ml |
| NheI-HF | New England BioLabs | R3131S | 20,000 units/ml |
| ApaLI | New England BioLabs | R0507S | 10,000 units/ml |
| EcoRI-HF | New England BioLabs | R3101S | 20,000 units/ml |
| BamHI-HF | New England BioLabs | R3136S | 20,000 units/ml |
| HindIII-HF | New England BioLabs | R3104S | 20,000 units/ml |
| illustra TempliPhi 100 Amplification Kit | GE Healthcare Life Sciences | 25640010 | |
| NucleoSpin Gel and PCR Clean-up | Macherey-Nagel | 740609.5 | |
| Shrimp Alkaline Phosphatase (rSAP) | New England BioLabs | M0371S | 1,000 units/ml |
| Alkaline Phosphatase, Calf Intestinal (CIP) | New England BioLabs | M0290S | 10,000 units/ml |
| T4 DNAリガーゼ | ニューイングランドバイオラボ | M0202S | 400,000ユニット/mL |
| HiScribe T7 ARCA mRNAキット | ニューイングランドバイオラボ | E2065S | |
| ベロ細胞 | ATCC | CCL-81 | |
| ECM 630 ハイスループットエレクトロポレーションシステム | BTX | 45-0423 | その他のマシンも可。 |
| 寒天入りLBブロス(ミラー) | シグマ | L3147 | 自家製も可能です。 |
| Terrific Broth | Sigma | T0918 | 自家製にもなります。 |
| ペトリ皿 | セルトリート | 229693 | |
| 培養チューブ | VWR インターナショナル | 60818-576 | |
| T75 フラスコ | セルトリート | 229340 | |
| T182 フラスコ | セルトリート | 229350 | |
| 1x PBS | コーニング | 21-040-CV | |
| RPMI 1640 L-グルタミン | コーニング | 10-040-CV | |
| L-グルタミンと 4.5 g/L グルコースを含む DMEM | Corning | 10-017-CV | |
| ウシ胎児血清 (FBS) | Atlas Biologicals | FP-0500-A | |
| Tragacanth Powder | MP Bio | MP 104792 | |
| Crystal Violet | Amresco | 0528-1006 | |
| エタノール変性 | VWR International | BDH1156-1LP | |
| 6 ウェルプレート | Celltreat | 229106 | |
| 12ウェルプレート | Celltreat | 229111 | |
| Sequencing Oligos | IDT | 表1 | |
| Qubit 3.0 | ThermoFisher | Qubit 3.0 | その他の方法も可します。 |
| Qubit dsDNA BR Assay Kit | ThermoFisher | Q32850 | 他の方法も使用できます。 |
| Qubit RNA HS Assay Kit | ThermoFisher | Q32852 | 他の方法も可します。 |
| クラスIIバイオセーフティキャビネット | N/A | これは | 生きたウイルスの作業に必要です。 |
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