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Research Article
Mariko Kobayashi1, Ju-Youn Kim1, Vladimir Camarena2, Pamela C. Roehm3, Moses V. Chao2,4,5,6,7, Angus C. Wilson1, Ian Mohr1
1Department of Microbiology,New York University School of Medicine, 2Molecular Neurobiology Program, Skirball Institute for Biomolecular Medicine,New York University School of Medicine, 3Department of Otolaryngology,New York University School of Medicine, 4Department of Cell Biology,New York University School of Medicine, 5Department of Physiology and Neuroscience,New York University School of Medicine, 6Department of Psychiatry,New York University School of Medicine, 7Center for Neural Science,New York University School of Medicine
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
프로토콜은 헤르페스 바이러스 1 형 (HSV-1) 대기 시간과 재활 성화를 단순 공부하는 효율적이고 재현성 모델 시스템을 설명합니다. 분석은 동질적인 교감 신경 세포 배양을 고용하고 RNA 간섭 및 재조합 단백질의 표현을 포함한 다양한 도구를 사용하여 바이러스 신경 세포 상호 작용의 분자 해부을 허용합니다.
헤르페스는 타입 1 (HSV-1)은 말초 신경의 평생 잠재 감염을 수립 바이러스를 단순. 이것은 잠재 저장조는 전송을 보장하고 임상 질환에 기여하는 반복 재가입 이벤트의 소스입니다. 현재 antivirals는 잠재 저수지에 영향을주지 않으며 아무 백신은 없습니다. lytic 복제 분자 세부 사항이 잘 특성화 있지만, 뉴런에 지연 시간을 조절하는 메커니즘은 애매 남아있다. 대기 시간 우리의 현재 이해 바이러스성 유전자 요구 사항 및 면역 반응의 역할을 정의를 위해 불가 결한되어 작은 동물 모델을 이용한 생체내 연구에서에서 파생됩니다. 그러나, 그것은 살아있는 동물의 면역 또는 이외의 연결을 지원하는 세포에 의해 매개 감염의 더 일반적인 결과로부터 바이러스 신경 세포의 관계에 대한 구체적인 효과를 구별하는 것은 불가능합니다. 또한, 동물 실험은 호스트를 조작 위해 비용이 많이 드는 시간 소모와 사용 가능한 옵션 면에서 제한처리합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 신경 세포 전용 시스템은 필사적으로 지연 및 재가입의 생체내 특성에를 재현하지만, 균질성 및 접근성 측면에서 조직 문화의 혜택을 제공하는 필요합니다.
여기에 맞는 HSV-1 지연과 재활 성화를 공부 쥐 우수한 경추 신경 (SCG) (그림 1)에서 교양 기본 공감 뉴런을 이용한 체외 모델을 제시 대부분의 모든 원하는 조건의 경우. 이외의 연결을 세포를 제거하면 거의 균질 TrkA + 신경 세포 배양은 lytic 복제를 억제하는 아시 클로 비어의 존재 (ACV)에서 HSV-1에 감염됩니다. 아래 ACV 제거, 신실 대기의 인정 특징이 효율적으로 설립되어 전시 비생산적인 HSV-1 감염. 특히, lytic mRNAs, 단백질 및 전염성 바이러스도 선택의 부재에서 감지되고 있지만, 지연 - 관련 증명서 (LAT) 특급이온 핵의 연결에 지속. 바이러스성 genomes은 신경 세포 당 25의 평균 사본 번호로 유지하고 생산 PI3 - 키나 아제 / Akt 신호 또는 신경 성장 인자 1의 간단한 인출을 방해하여 복제에 시달릴 수 있습니다. 바이러스성 lytic 단백질 Us11로 융합된 재조합 HSV-1 인코딩 EGFP는 쉽게 계량되어 재가입으로 인한 복제 기능, 실시간 마커를 제공합니다. 화학 요법과 더불어, 그러한 lentiviral 벡터를 통해 RNA 간섭이나 유전자 전달과 같은 유전적인 방법론이 성공적으로 매우 어려운이 아니라면 불가능한, 동물에있는 기계론의 연구를 허용하는 시스템에 적용할 수 있습니다. 요약에서는 SCG 기반 HSV-1 대기 / 재가입 시스템은 뉴런의 HSV1 지연 및 재활 성화, 누구의 솔루션을 새로운 치료법을 개발에 신선한 통찰력을 제공할 수 있습니다 바이러스학의 오랜 퍼즐을 제어하는 분자 메커니즘을 해명하기위한 강력하고 필요한 도구를 제공합니다 대상 t그는 herpesvirus 탱크를 잠재.
1. 쥐 태아에서 SCG 뉴런의 분리 및 문화
이 프로토콜을 이해하는 데 유용한 컨텍스트를 제공하고,하기 이전 문학의 광범위한 토론을위한 그 체외 배양, 플레이트 코팅 기판, 그리고 혈청 프리 미디어의 구성 요소에 SCG의 기초를 포함하여 SCG 신경 세포 문화의 설립 방법, 독자는 참고 문헌 2-4라고합니다.
* SCG는 분기점을 둘러싸는 불투명, 노란 지방 조직에 비해 투명하고 무색이다. 신경 구를 수집하기 전에 잔여 지방 조직 및 혈액 혈관의만큼을 제거하십시오.
* 잔여 collagenase가 interfe합니다문화 접시에 세포 부착에 필요한 콜라겐 기판과 함께 다시.
* 이것이 세포를 손상하므로 아닌 이상 - 씹다에주의하십시오. 트립신과 collagenase 치료가 성공했다면 십오 최대 위아래로 21 G 바늘과 사이클 및 23 G 바늘 든 세 사이클이 충분해야합니다.
항생제는 성장 미디어에서 생략되기 때문에 * 그것은 좋은 무균 조직 배양 기술을 채용하는 것이 중요합니다. 또한, 서로 다른 공급 업체로부터 공급 콜라겐 사이에 상당한 변화가있을 수 있습니다. 우리는 Millipore에서 쥐의 꼬리 콜라겐을 사용하여 일괄 처리에 걸쳐 일관된 결과가 있었 잖아요.
곰팡이 또는 세균 오염과 * 문제는 문화의 첫 24 시간 이내 분명 있습니다. 이전 도금 미디어 교체에 대한 미생물의 성장을 위해 신중하게 잘 각각을 검사합니다. 우물만이 제한된 수의 영향을받는 경우, 그들은 PBS로 씻어서 실험을 진행하기 위해서는 건조 묽은 표백제 솔루션으로 치료할 수 있습니다. 우리는 우물의도 제한된 수의 미생물 오염을 가지고 어떠한 실험을 반복하는 것이 좋습니다. 광범위한 미생물 오염이 96 잘 접시에서 관찰되는 경우 실험은 중단되어야한다.
2. 컬트를 SCG의 감염지연의 HSV-1 Us11-EGFP와 설립과 ures
기본적인 바이러스 전파, 결정 바이러스 titer 및 감염 (방어)의 다수를 포함한 virological 기법에 대한 유용한 배경은 독자가 5를 참조라고합니다. herpesvirus 생물학의 논의 내용은 리더가 6 참조라고합니다. 마지막으로, 독자는 SCG 뉴런의 알파 herpesvirus lytic 감염에 관한 이전 예제, 기타 프로토콜 및 추가 배경 및 지연과 재활 성화를 공부하기위한 프로토콜의 adaptations과 비교를위한 7-10 레퍼런스라고합니다.
*이 전직입니다항상 신경 세포의 불필요한 물리적 조작을 최소화하기 위해 ceedingly 중요합니다. 간단히 제거하고 미디어를 교체 또는 바이러스 주식과 감염은 매우 부드럽게 천천히 수행되어야합니다. 그렇지 않으면, 결과 기계적인 스트레스는 부정적인 뉴런의 생존 능력에 따라 영향을 미칠 수 있습니다.
* 입니다만는 Vero 세포를 12 단계 1.14에 잘 따라 놓는 도금, 살아있는 세포의 수가 상패 분석을 수행하여 결정 바이러스 titer를 사용하여 계산됩니다. 이 계산은 단지 운영 의미에서 유용합니다전체 휴대폰 번호로 씨앗은 오염 glia, 그리고 섬유아 세포 함께 뉴런이 포함되어 있습니다. 이러한 오염 나누어 세포 백신 mitotic 요원과 치료에 의해 살해대로 살아남은 뉴런에 대한 방어 효과가 실제로 큽니다. 5,000 초기부터 수량에서 - 6000 라이브 세포, 약 1,000 뉴런은 안티 mitotic 요원 (같은 trypsinizing와 직접적인 세포 계수에 의해 평가)와 치료 후에도 남아 있습니다. 의 연결을 문화를 감염 때 사용할 입니다만 최적화된 하나의 바이러스 주식 준비에서 다음 다소 다를 수 있습니다. 바이러스의 모든 새 준비, 우리는 다른 방어의 1에서 2로 제한된 범위를 테스트하는 것이 좋습니다. 여기서 목표는 신경 세포의 생존과 inducible의 재활 성화 이벤트 (섹션 3에서 정의한)의 최대 다수 결과시 최소 효과를 가지고 하나를 식별하는 것입니다. Us11-EGFP 바이러스는 빠르게 조건 최적화에 특히 유용하지만 그 중 하나가 또한 플라크 분석이나 quanti 같은 다른 설치 했어요 사용할 수 있습니다tative PCR. 그것이 순수하고 일상적으로 수행되지 아니지만, 세포 생존을 줄이고 불순물을 제거하는 자당 쿠션을 통해 정화 바이러스를 사용하는 데 도움이 될 수 있습니다.
* 그것은 감염 미디어를 변경할 때 매우 부드럽게 될 매우 중요하다. 우물 벽에보다 잘 하단의 피펫의 팁을 겨냥해서 미디어 가볍게 세포로 아래로 미끄러 수 있습니다. 피펫의 미디어에도 급속한 방출은 기판에서 axons를 분리하고 세포가 세포의 시트로 일반적으로 오프 슬라우시킬 수있는 충분한 힘을 생성할 수 있습니다. 뉴런 분리 (20~30%)의 제한된 경우에만, 결과는 세포가 건강하게 나타 제공하는 최소한입니다. 단독 뉴런은 시간이 지남에 다시 첨부 가능성이 있지만 axons 더 이상 멋지게 연장되지 않습니다D 새로운 axons가 regrow 것입니다. 최적되지 않지만 우물의 단지 제한된 수의 영향을받는 경우 실험 진행할 수 있습니다. 뉴런의 광범위한 분리 (70~80%)이있다면, 우리는 실험에 영향을 잘 (들)을 포함하지 않는 것이 좋습니다. 우물의 대다수 70~80% 단독 뉴런을 포함한다면, 우리는 실험을 종료하는 것이 좋습니다. 뉴런이 아직 다시 첨부 수도 있지만, 그들은 일반적으로 대형 대단히 짧은 시간을 형성합니다. 이것은 개별 활성화 뉴런의 적절한 평가를 복잡. 우리는 분리된 뉴런과 우물이 재활 성화 율은 우물에 대한 뉴런의 차등 준수 영향을받지 않겠다고 보장하기 위해 관찰되었다 어떤 실험을 반복하는 것이 좋습니다.
또한, 항상 부드럽게로서 가능성이 아니라 문화를 처리하는 것이 중요합니다. 불필요한, 갑작스런 움직임 (반복 개통을 포함하고 인큐베이터 챔버 도어 여기서 종결) 또는 강제 미디어 응용 프로그램이 사용자로부터 기계적 응력ould 타협 가능성이 주어진 실험에 자발적 재활 성화의 unacceptably 높은 속도의 결과로, HSV-1 대기 시간을 지원하는 문화 능력.
3. 재가입 및 평가
1에 설명된대로 * 여러 재활 성화 행사, 문화에 발생할 수 있습니다. reac으로 인한 바이러스 전염의 주요 재가입 이벤트를 구별하려면 tivation는 encapsidation 억제제 WAY-150138을 추가할 수 있습니다. encapsidation를 차단함으로써, 전염성 바이러스가 생산하고 재가입으로 인한 전염되지 않는가 불가능합니다. 따라서, WAY-150138의 면전에서 감지된 EGFP 신호가 잘 1,13-15 그을음 문화 내에서 독립적인 재활 성화 이벤트의 수를 반영합니다. WAY-150138는 상용에만 HSV-1 패튼 변형에 대한 효과적이고하지 않습니다. WAY-150138에 대한 대안으로서 다음 중 하나를 사용하여 고려하십시오 : I)가 인접 세포로 확산하는 기능에 장애 돌연변이 바이러스가 활용할 수 있으며, EGFP가 계속 존재에 IE를 발기인으로 표현된다 II) 기자 바이러스 IE의 유전자 산물에 대한 감독 immunofluorescence 이용한 항체 이어 후반 유전자 발현 (및 전염성 바이러스 제작) 방지하는 PAA 또는 ACV와 3) 치료, ACV니다.
4. 분석을 사용하여 재가입을 평가하기위한 대체 방법
개인, 한 실험에서 ontent "> 결과는 SCG의 단일 준비에서 얻을 수 있습니다. 각 복제가 하나의 SCG 배치를 사용하여 실시되었다로서 복제 실험을 한 독립 SCG의 준비를 수행할 수 있습니다.5. 대표 결과
그림 2A 1 μm의 제품 trichostatin이 (TSA), 재가입 16-18의 알려진 유도가, 야생 형 H와 latently 감염된 문화를 SCG에 적용되는 예제를 보여줍니다SV1 EGFP-Us11 기자의 변형. TSA로 재가입은 2 일 이내에 최대 50 % 도달, 5 일 우물의 약 60 %의 재활 성화에 의한 대지. 베이스 라인 ( '자발적') 재가입이 실험에서 약 10 %이며, 일반적으로 체외 시스템에서 이것을 사용 10-20%에서 범위. 최대 재가입 수준은 재활 성화 유도 인자가 활용되는에 따라 다릅니다. 대부분의 재활 성화 inducers들은 생산적인 바이러스 복제를 방해하지 않기 때문에 실험 기간 동안 적용, 그러나 이것은 경험적으로 판단해야 할 수 있습니다. 뉴런의 생존에 영향을하거나 바이러스 생산적인 생활주기의 완료를 방해하는 시약을 포함한 다른 inducers은 과도 펄스 응용 프로그램이 다시 활성화를 유도할 수 필요할 수 있습니다.
그림 2A에 묘사된 실험의 각 우물에 EGFP-Us11의 축적은 대기로부터 재가입 지표이지만, 그것은 구분하지 않는다 여부개별 뉴런의 Us11-EGFP 신호가 독립적인 재활 성화 행사 또는 문화를 통해 활성화 바이러스의 확산에서 파생됩니다. 각도의 독립 재가입 이벤트를 진행 뉴런의 개수를 평가하기 위해, 문화는 길을-150138, 특히 바이러스의 DNA 게놈 13-15의 encapsidation을 방지하여 바이러스 확산을 차단 화합물 사전 처리되었습니다. 감염된 교감 신경 세포 배양은 WAY-150138와 TSA로 유도된 재활 성화로 치료되었다. EGFP-긍정적인 뉴런의 상당 숫자는 독립적인 재활 성화 이벤트의 숫자 (그림 2B) 각 문화마다 발생하는 것을 보여주는, DMSO-대우 제어 문화에 비해 TSA-대우 우물에서 발견되었다.
우리의 분석에서는 Us11-EGFP 기자는 내생 Us11 발기인 11 일부터 표시됩니다. Us11이므로는 "진정한 늦은"또는 γ이 바이러스성 lytic 유전자, 바이러스의 DNA 복제는 강력한 expressi 필요합니다에. EGFP-Us11 축적은 PI3 - 키나 아제 억제제 LY294002로 재활 성화에 시달릴 문화에서 바이러스의 DNA 중합 효소 억제제 phosphonoacetic 산 (PAA)에 의해 손상되기 때문에 이것은 그림 3과 그림한다.

1 그림. HSV-1 지연과 재활 성화를 공부 체외 시스템에서 교양 신경 세포를 사용하여 일반적인 실험 프로토콜을 보여주는 도식. 1) E21 쥐에서 우수한 경추 신경 (SCG)를 해부 후 dissociated 뉴런은 96 잘 요리 도금하고 안티 mitotic로 치료 요원들은 비의 연결 세포를 제거합니다. 2) 시험 관내 (DIV) 6 일 후에 문화가 존재 아시 클로 비어 (ACV), 항바이러스 약물에 바이러스 인코딩된 Us11 늦은 유전자 (EGFP-HSV-1)에 융합 EGFP를 포함 재조합 HSV-1에 감염됩니다 블록 lytic 복제. 3) 일 14함으로써 (DIV 14), 아시 클로 비어가 제거되고 EGFP 표현발견되지 않습니다. 문화가 안정적으로 일개월 이상 이러한 방식으로 유지되어야하거나 테스트 변수는 대기에서 재가입을 자극하는 능력을 평가하기 위해 추가할 수 있습니다. 변수는 어느 유전자에 특정한 shRNA 또는 ectopically 표현 단백질을 표현하는 작은 분자의 화학 억제제, 가용성 neurotrophin이나 세포 표면 단백질에 대한 항체, 또는 lentivirus의 형태가 될 수 있습니다. 재가입 그때 실시간으로 EGFP-긍정적인 우물에서 점수에 의해 모니터링된다.

그림 2. TSA는 SCG 문화에 HSV-1을 reactivates. 그림 1에 설명된대로 SCG 문화가 latently 감염되었다. DIV 14 살이 ACV는 미디어는 1 μm의 제품 trichostatin를 포함하는으로 제거하고 대체되었습니다 (TSA).에게 () 문화는 시각 5 일 기간 동안 약물 치료 후 매일 형광 현미경을 사용하여 득점했다. reactivat를 겪고 우물의 비율실험 과정 이상의 이온은 DMSO 제어 처리의 문화에 비해 표시됩니다. 재활 성화의 비율은 96도 문화 판 20 위 밖으로 EGFP-긍정적인 우물의 숫자로 계산되었다. 오차 막대는 평균의 표준 오차를 나타냅니다. (B) Latently 감염 문화는 TSA와 바이러스의 DNA encapsidation의 저해제, WAY-150138 (20 μg / ml) 쇼핑로 치료되었다. EGFP + 뉴런의 갯수는 DMSO와 WAY-150138 대우 컨트롤에 대한 약물 치료 후 48 시간을 비교했다. 각 데이터 포인트 잘 문화 1,000 뉴런의 EGFP + 뉴런 밖의 비율을 나타냅니다. 바 잘에서 EGFP의 평균 비율 + 뉴런 보여줍니다.

그림 3. EGFP의 detecion 바이러스는 DNA 복제에 따라 달라집니다. SCG 문화 latently 후 LY29004, 재가입 1의 알려진 유도 10 μm의 대우에 감염되었다. LY (파란색) WA에 의해 유도된 재가입S는 바이러스의 DNA 합성 억제제, phophonoacetic 산성, PAA (300μg/ml, 빨강)와 함께 두 화합물 (녹색)로 치료가 이들에 비해.
관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.
프로토콜은 헤르페스 바이러스 1 형 (HSV-1) 대기 시간과 재활 성화를 단순 공부하는 효율적이고 재현성 모델 시스템을 설명합니다. 분석은 동질적인 교감 신경 세포 배양을 고용하고 RNA 간섭 및 재조합 단백질의 표현을 포함한 다양한 도구를 사용하여 바이러스 신경 세포 상호 작용의 분자 해부을 허용합니다.
우리는이 원고를 개선하는 데 도움이 그들의 사려깊은 제안 리뷰어 감사드립니다. 이 작품은 NIH에서 MVC (NS21072, HD23315) ACW (GM61139, S10RR017970)와 메신저 (AI073898, GM056927)에 교부금에 의해 지원되었다. MK는 NIH 연수 보조금 (5T32 AI007180)에 의해 부분적으로 지원되었다.
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