De eerste stap in de arenavirus levenscyclus is het hechten van virale deeltjes aan gasthercellen. We rapporteren een kwantitatief (q)RT-PCR-gebaseerde test voor ultragevoelige detectie en kwantificering van arenavirus-hechtingsgebeurtenissen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
De eerste stap in de arenavirus levenscyclus is het hechten van virale deeltjes aan gasthercellen. We rapporteren een kwantitatief (q)RT-PCR-gebaseerde test voor ultragevoelige detectie en kwantificering van arenavirus-hechtingsgebeurtenissen.
Arenavirussen zijn een familie van omhulde RNA-virussen die ernstige menselijke ziekten veroorzaken. De eerste stap in de arenavirus-levenscyclus is het hechten van virale deeltjes aan gastheercellen. Hoewel virus-cel-hechting kan worden gemeten door gebruik te maken van virionen gelabeld met biotin, radioactieve isotopen of fluorescerende kleurstoffen, vereisen deze benaderingen doorgaans hoge multipliciteiten van infectie (MOI) om detectie van gebonden virus mogelijk te maken. We beschrijven een kwantitatief (q)RT-PCR-gebaseerde test die Junin-virusstam Candid 1-hechting meet via kwantificering van virion-verpakt vireel genoom-RNA. Deze test heeft verschillende voordelen, waaronder de extreme gevoeligheid en het vermogen om hechting te meten over een groot dynamisch bereik van MOI's zonder de noodzaak om inputvirus te zuiveren of labelen. Belangrijk is dat deze aanpak eenvoudig kan worden aangepast voor gebruik met andere virussen door gebruik van virusspecifieke qRT-PCR-reagentia. Verder kan deze test worden aangepast om meting van deeltjes-endocytose en genoom-decoating mogelijk te maken. Kortom, we beschrijven een eenvoudige, maar robuuste test voor zeer gevoelige meting van arenavirus-cel-hechting.
Arenavirussen zijn een familie van omhulde, enkelstrengs RNA-virussen die voornamelijk gevoerd knaagdieren aard 1-3. Hoewel deze virussen meestal vast een asymptomatische, aanhoudende infectie bij knaagdieren reservoirs 1,2, kunnen ze ernstige ziekte bij de mens veroorzaken 3. Belangrijke pathogene soorten zijn de Nieuwe Wereld Junin virus (JUNV) 4 en de Oude Wereld Lassa virus 5, waarbij de etiologische agenten van de Argentijnse hemorragische koorts in Zuid-Amerika en Lassa koorts in Afrika, respectievelijk. Lymfocytische choriomeningitisvirus (LCMV), het prototype virus van de familie 6, heeft een wereldwijde verspreiding en is verantwoordelijk voor een aantal ziektetoestanden waaronder aseptische meningitis bij immuuncompetente individuen 6, ernstige aangeboren afwijkingen bij de foetus 7 of hoge letaliteit immunosuppressieve individuen na solide-orgaantransplantatie 8,9. Het ontbreken van Verenigde StatenFood and Drug Administration (FDA) -goedgekeurd vaccins of effectieve antivirale middelen om deze virussen te bestrijden wijst op de absolute noodzaak om nieuwe strategieën voor het therapeutisch deze opkomende / re-opkomende ziekteverwekkers te ontwikkelen.
De arenavirus genoom bestaat uit twee enkelstrengige RNA-segmenten, de grote (L) (~ 7,2 kb) en klein (S) (~ 3,6 kb) segmenten 10. De S-segment codeert het virale nucleoproteïne (NP) en envelop glycoproteïne (GP), terwijl de L-segment codeert voor het virale polymerase (L) en matrix eiwit (Z). De SL en genomische RNA segmenten (vRNA's) worden verpakt in virions 10-12. De eerste stap van arenavirus infectie hechting van virale partikels aan gastheercellen via een interactie tussen de virale huisarts en de bijbehorende gastheercel receptoren die voor JUNV, omvat de menselijke transferrinereceptor 1 (hTfR1) 13,14. Na bevestiging worden JUNV deeltjes in de cel genomen via clathrine-gemedieerde endocytose 15.Deeltjes dan verkeer naar de late endosoom waar de lage pH van dit compartiment het startsein voor de activering van GP 16,17. Eenmaal geactiveerd, de GP-gecodeerde fusiepeptide inserts in de endosomale membraan, het initiëren van fusie tussen de virale en endosomale membranen. Succesvolle combinatie resulteert in het vrijkomen van het virion verpakt vRNA's in het cytoplasma, waar ze dienen als matrijzen voor genomische replicatie en transcriptie. Wanneer voldoende hoeveelheden virale structurele proteïnen en vRNA's worden gegenereerd, nieuwe deeltjes monteren en de knop van de geïnfecteerde cel naar de levenscyclus 18 ronden.
Tot de ontdekking van nieuwe strategieën vergemakkelijken het therapeutisch pathogene arenavirussen, heeft onze fractie gericht op de identificatie van gastheer factoren die kritiek zijn voor viruspropagatie, maar overbodig voor de gastheer. In dit verband vaststellen van de precieze fase (n) van de virale levenscyclus worden gecontroleerd door deze gastheerfactoren moet de leidraadontwikkeling van antivirale strategieën. Hierin beschrijven we een kwantitatief (q) RT-PCR gebaseerde bepaling die kan worden gebruikt om arenavirus-celhechting voor de identificatie of geselecteerde gastheer- en / of antivirale moleculen beïnvloeden deze eerste fase van virale ingang 19 meten. Alternatieve benaderingen arenavirus-celhechting te meten hebben gekenmerkt virionen gelabeld met biotine 20, fluorescerende kleurstoffen 21, of radioactieve isotopen 22. Nadelen van deze methoden kan de vereiste grote hoeveelheden toegevoegd virus (bijvoorbeeld hoge multipliciteit van infectie (MOI)), het gebruik van radioactiviteit en / of aanvullende behandelingsstappen aan toegevoegd virus (bijvoorbeeld concentratie en / of het etiket van virus) te bereiden omvatten . Met name het gebruik van hoge MOI maakt het moeilijk om onderscheid te maken productief versus niet-productieve gehechtheid gebeurtenissen 15,23. De qRT-PCR-gebaseerde test die hier beschreven kunnen attachment gebeurtenissen detecteren met behulp van zo weinig als 20 plaque voorming eenheden (PVE) virus, wat zich vertaalt in een MOI van 0,0004 voor een 48-wells plaat. Daarom is de sterke gevoeligheid van de test overwint de behoefte aan hoog traagheidsmoment en virussen etikettering of concentratiestappen. Verder kan de assay i) ingericht om virion endocytose meten en afgifte van virusgenoom in het cytoplasma volgende fusie en ii) aangepast zijn voor andere virussen door de ontwikkeling van virus-specifieke qRT-PCR reagentia (voor voorbeelden zie 24-27).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Let op: Het is essentieel dat de beschreven protocol worden uitgevoerd met strikte pre-PCR-techniek (zie 28 voor een uitstekend overzicht over hoe het opzetten van een pre-PCR laboratorium en hoe experimenten uit te voeren met behulp van een goede pre-PCR-techniek). Het is absoluut noodzakelijk dat alle reagentia en apparatuur zijn vrij van versterkte DNA dat de qPCR doelsequentie en dat er passende controles zijn om een dergelijke besmetting op te sporen. Een overzicht van het protocol wordt weergegeven in figuur 1.
1. Bereid Media en Seed cellen in 48-well platen
2. Carry Out Virus-cel Attachment
Opmerking: Het virus gebruikt in dit protocol, JUNV stam Spontaan # 1 (C # 1), is met succes gebruikt als een levend verzwakt vaccin voor de preventie van de ziekte JUNV 29. JUNV C # 1 was afgeleid van de virulente stam JUNV XJ via seriële passage zowel in vivo als in vitro en verschilt van de parentale stam door XJ 12 aminozuren 30. Because JUNV C # 1 is een bioveiligheidsniveau (BSL) -2-rated ziekteverwekker, moet het werk beschreven voor dit gedeelte worden uitgevoerd met de juiste BSL-2 praktijken 31. Dit omvat het gebruik van persoonlijke beschermingsmiddelen (bijvoorbeeld bescherming van de ogen, laboratoriumjas, dubbele handschoenen), een klasse II bioveiligheid kast, en zorgt ervoor dat alle institutionele opleiding en goedkeuringen nodig is om veilig te behandelen dit organisme hebben ontvangen.
3. Viral RNA Extraction
4. qRT-PCR Meting van virale genoom
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Om de gevoeligheid en dynamisch bereik van de qPCR test aan te tonen, werden bekende hoeveelheden van een plasmide dat codeert voor het NP-gen van JUNV C # 1 (range 5-5 x 10 7 exemplaren) onderworpen aan qPCR zoals beschreven in paragraaf 4 van het protocol. De test is gevoelig en betrouwbaar kan detecteren zo weinig als 5 kopieën van het doelnucleïnezuur (figuur 2). Verder is het dynamische bereik van de assay is groot en, zoals getoond in figuur 2
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het protocol beschrijven we is eenvoudig en robuust op voorwaarde dat de volgende kritische beschouwingen in acht worden genomen. Ten eerste moet een strikte pre-PCR-techniek worden toegepast (zie 28 voor een uitstekende beoordeling). Het is absoluut noodzakelijk dat alle reagentia en apparatuur zijn vrij van versterkte DNA dat de qPCR doelsequentie en dat er passende controles zijn om een dergelijke besmetting op te sporen. Ten tweede, voor het virus-celhechting deel van het protocol, het virus, cellen en ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen.
Wij danken Markus Thali, Nathan Roy, Christopher Ziegler, Emily Bruce, en Benjamin King nuttige discussies en de National Institutes of Health voor de ondersteuning van deze studies door middel van subsidies T32 AI055402 (JK), R21 AI088059 (JB) en P20RR021905 (JB) .
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| DMEM | Life Technologies | 11965-118 | |
| Penicillin-Streptomycin | Life Technologies | 15140-163 | 100x |
| HEPES Buffer Solution | Life Technologies | 15630-130 | 100x |
| PBS pH 7.4 | Life Technologies | 10010-023 | 1x |
| Vero E6 cells | American Type Culture Collection | CRL-1586 | |
| Costar 48-well plate | Corning | 3548 | |
| RNeasy mini kit | Qiagen | 74106 | do not mix buffers RLT or RW1 with bleach |
| QIAshredder homogenizer | Qiagen | 79654 | |
| Taqman Universal PCR Master Mix | Life Technologies | 4326614 | |
| Multiscribe Reverse Transcriptase (50U/µl) | Life Technologies | 4311235 | |
| dNTP Mixture (10 mM; 2.5 mM each dNTP) | Life Technologies | N808-0260 | |
| GeneAmp 10X PCR Buffer II and 25 mM MgCl2 solution | Life Technologies | N808-0010 | |
| RNase Inhibitor (5000U/100 µl) | Life Technologies | N808-0119 | |
| RT primer 5’-AAGGGTTTAAAAAT GGTAGCAGAC-3’ | Integrated DNA Technologies | 250 nmol DNA oligo | standard desalting |
| Forward qPCR primer 5’-CATGGAGGTCAAACAACTTCCT-3’ | Life Technologies | 4304971 | standard desalting |
| Reverse qPCR primer 5’-GCCTCCAGACATGGTTGTGA-3’ | Life Technologies | 4304971 | standard desalting |
| TaqMan Probe 5’-6FAM-ATGTCATCGGATCCTT-MGBNFQ-3’ | Life Technologies | 4316033 | HPLC purified |
| MicroAmp Fast Optical 96-well reaction plate (0.1 mL) | Life Technologies | 4346906 | |
| StepOnePlus Real-Time PCR System | Life Technologies | 4376598 | or other qPCR instrument |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.