Opisano metody oceny skuteczności i toksyczności cząsteczek RNA ukierunkowanych na etapy postintegracyjne cyklu replikacji HIV-1. Metody te są przydatne do badań przesiewowych nowych cząsteczek i optymalizacji formatu istniejących.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Opisano metody oceny skuteczności i toksyczności cząsteczek RNA ukierunkowanych na etapy postintegracyjne cyklu replikacji HIV-1. Metody te są przydatne do badań przesiewowych nowych cząsteczek i optymalizacji formatu istniejących.
Terapie małymi RNA ukierunkowane na etapy postintegracyjne w cyklu replikacji HIV-1 są jednymi z głównych kandydatów do terapii genowej i mają potencjał do wykorzystania jako terapie lekowe w przypadku zakażenia HIV-1. Inhibitory pointegracyjne obejmują rybozymy, krótkie RNA spinki do włosów (sh), małe interferujące RNA (si), RNA interferencji U1 (U1i) i aptamery RNA. Wiele z nich zostało zidentyfikowanych za pomocą przejściowych testów kotransfekcji z plazmidem ekspresji HIV-1, a niektóre przeszły do badań klinicznych. Oprócz miar skuteczności, małe RNA zostały ocenione pod kątem ich potencjału do wpływania na ekspresję ludzkiego RNA, zmiany wzrostu i/lub różnicowania komórek oraz wywoływania wrodzonych odpowiedzi immunologicznych. W opisanych tutaj protokołach opisano zestaw testów transfekcji przejściowej zaprojektowanych do oceny skuteczności i toksyczności cząsteczek RNA ukierunkowanych na etapy po integracji w cyklu replikacji HIV-1. Wykorzystaliśmy te testy do identyfikacji nowych rybozymów i optymalizacji formatu shRNA i siRNA ukierunkowanych na RNA HIV-1. Metody te zapewniają szybki zestaw testów, które są przydatne do badań przesiewowych nowych RNA anty-HIV-1 i mogą być dostosowane do badań przesiewowych innych inhibitorów replikacji HIV-1 po integracji.
Ograniczeniem obecnych metod leczenia HIV-1 jest to, że muszą być one podawane przewlekle, aby zapobiec postępowi choroby. Przeszczepienie limfocytów T opornych na HIV-1 lub hematopoetycznych komórek macierzystych może zapewnić długoterminową kontrolę replikacji wirusa HIV-1 w przypadku braku terapii farmakologicznej1,2 i może być również skutecznym podejściem do uzyskania wyleczenia z HIV-13. Jednym ze sposobów uodparnienia komórek na replikację wirusa HIV-1 jest wstawienie jednego lub więcej genów kodujących RNA lub peptydy anty-HIV-1 do komórek zakażonej osoby podczas przeszczepu autologicznego4. Zaprojektowano kilka potencjalnych genów anty-HIV-1, a niektóre z nich weszły w badania kliniczne w kombinacjach dwóch, 5 lub trzech6, aby zapobiec rozwojowi oporności HIV-1 na którykolwiek pojedynczy gen.
RNA anty-HIV-1 są jednymi z najlepszych kandydatów do skojarzonej terapii genowej ze względu na ich niski potencjał do wywołania odpowiedzi immunologicznej oraz dlatego, że są transkrybowane z bardzo krótkich sekwencji genów. Niektóre RNA anty-HIV-1 zostały zaprojektowane tak, aby celować w wnikanie i integrację wirusa. Jednak większość RNA anty-HIV-1 jest ukierunkowana na etapy po integracji w cyklu życiowym wirusa (Figura 1). Inhibitory po integracji obejmują RNA wabiki, ukierunkowane na białka regulatorowe HIV-1 Tat lub Rev1, oraz RNA oparte na antysensie, ukierunkowane na różne miejsca w RNA HIV-1, takie jak rybozymy7, shRNA8 i RNA U1i9. Metody, które zostały wykorzystane do porównania skuteczności RNA anty-HIV-1, obejmują monitorowanie replikacji wirusa w komórkach transdukowanych genami kodującymi kandydujące RNA i pomiar produkcji wirusa w komórkach przejściowo transfekowanych plazmidami eksprymującymi kandydujące RNA i plazmidem ekspresji HIV-110-13. Wcześniej stosowaliśmy test produkcji HIV-1 do badania przesiewowego RNA HIV-1 pod kątem nowych miejsc docelowych rybozymu13-15. Od tego czasu metody te zostały udoskonalone w celu optymalizacji formatu cząsteczki interferencyjnej RNA wyrażonej z plazmidowego DNA jako shRNA lub dostarczonej jako syntetyczne siRNA16. Test mierzy produkcję dojrzałych wirusów z ludzkich embrionalnych komórek 293T nerki (HEK) i może być wykorzystany do porównania działania inhibitorów, które są ukierunkowane na etapy po integracji w cyklu replikacji HIV-1 (ryc. 1). W przypadku inhibitorów, które są ukierunkowane na etapy wstępnej integracji, potrzebne są alternatywne testy, takie jak test zakaźności komórek TZM-bl17 w celu oceny skuteczności przeciwwirusowej.
Główne obawy dotyczące bezpieczeństwa dostarczania RNA anty-HIV-1 w klinice obejmują potencjalne niezamierzone skutki dla ludzkich RNA lub białek oraz aktywację wrodzonych czujników odpornościowych. Aby ocenić toksyczność siRNA anty-HIV-1, użyliśmy testu żywotności komórek w różnych liniach komórkowych16. Zmierzyliśmy również aktywację dwuniciowych czujników immunologicznych RNA, kinazy białkowej R aktywowanej RNA (PKR) i receptora Toll podobnego 3 (TLR3), a także ekspresję genu stymulowanego interferonem, ADAR1 p150. Testy te można wykorzystać do potwierdzenia, że skuteczność RNA anty-HIV-1 nie wynika z pośredniego wpływu na żywotność komórek lub aktywację czujnika immunologicznego. Są one również przydatne w wykluczaniu potencjalnych RNA o potencjalnej toksyczności z dalszego rozwoju.
W poniższych protokołach opisane są procedury identyfikacji nowych terapeutycznych RNA i optymalizacji formatu istniejących. Metody te są przydatne do badań przesiewowych inhibitorów replikacji HIV-1 opartych na RNA i mogą być dostosowane do badań przesiewowych innych inhibitorów po integracji, takich jak małe cząsteczki ukierunkowane na eksport wirusowego RNA18 za pośrednictwem Rev lub systemy CRISPR/Cas zaprojektowane do celowania w zintegrowane DNAHIV-1 19.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Komórki i transfekcje
2. Test produkcji wirusa
3. Test żywotności komórek
4. Test aktywacji immunologicznej
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ogólny schemat procedur przedstawiono na Rysunku 2, natomiast przykładowy plan transfekcji dla trzech badanych RNA oraz RNA kontrolnego zamieszczono na Rysunku 2B>. W przypadku produkcji wirusa i testów żywotności komórek, wynik dla każdej badanej konstrukcji jest normalizowany względem kontroli negatywnej. Powtórzenia są transfekowane w zestawach, tak aby każde badane RNA było normalizowane względem przypisanej mu kontroli negatywnej. Postępowanie to ma ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisany test produkcji HIV-1 został przeprowadzony przy użyciu komórek HEK293T (ryc. 2) i jest podobny do testów stosowanych do badań przesiewowych RNA HIV-1 pod kątem skutecznych miejsc docelowych rybozymu13, shRNA10,29, siRNA30 i U1i RNA11,31 . Stosując różne metody ilościowego określania produkcji HIV-1, w większości badań mierzono produkcję wirusa 48 godzin po jednoczesnej transfekcji plazmidu ekspresji HIV-1 z kandydującymi RNA. Po wytworzeniu HIV-1 niedoj...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Praca przedstawiona tutaj była wspierana przez Kanadyjskie Instytuty Badań nad Zdrowiem (CIHR) (granty DCB-120266, PPP-133377 i HBF-348967 dla A.G.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| DMEM HyClone | GE Healthcare | SH30243.01 | |
| FBS HyClone | GE Healthcare | SH30396.03 | |
| Penicylina/Streptomycyna Gibco | Thermo Fisher | 15140-122 | |
| Płytki do hodowli komórkowych, 96 dołków, 24 dołki, 6 dołków. | Corning | 353075, 353047, 353043 | |
| Mikrorurki Axygen | Corning | 311-08-051 | |
| Niskocząsteczkowy Poly I:C | InvivoGen | 3182-29-6 | |
| DharmaFECT-1 | Dharmacon | T-2001-01 | odczynnik do transfekcji do syntetycznych RNA |
| TransIT-LT1 | Mirus | MIR 2300 | odczynnik do transfekcji plazmidów |
| Nonidet P40 (NP-40) | USB | 19628 | |
| [32P]dTTP | Perkin Elmer | BLU505H | |
| matryca poli(A) RNA | Sigma-Aldrich | 10108626001 | |
| oligo(dT)12-18 Starter DNA | Thermo Fisher | 18418-012 | |
| Papier do maty filtracyjnej DEAE | Perkin Elmer | 1450-522 | |
| Licznik scyntylacyjny mikropłytek | Perkin Elmer | 1450-024 | |
| MTT | Sigma-Aldrich | M-2128 | |
| DPBS HyClone | GE Healthcare | SH30028.02 | |
| Spektrofotometr mikropłytkowy | Bio-rad | 1706930 | |
| Tabletki buforowe do lizy | Roche | 4693159001, 4906837001 | inhibitory proteaz i fosfataz |
| Mikrowirówka | Eppendorf | 5415R | |
| Odczynnik Bradford | Bio-rad | 500-0006 | |
| Żelowa komora biegowa | Hoefer | SE600 | |
| Półsucha komórka transferowa | Bio-rad | 1703940 | |
| Drabinka białkowa EZ-Run | Thermo Fisher | BP3603-500 | |
| Membrana nitrocelulozowa | Bio-rad | 162-0094 | |
| BSA | Sigma-Aldrich | A9647-1006 | |
| Roztwór do usuwania przeciwciał | Millipore | 2504 | |
| ECL - Pierce | Thermo Fisher | ||
| Przeciwciało | od dr B.L. Bassa | ||
| Przeciwciało fosfo-T446-PKR | Abcam | ab32036 | |
| fosfo-S396-IRF3 | Sygnalizacja komórkowa | Przeciwciało | |
| PKR | od dr A. Hovanessian | ||
| Millipore | MAB1501 | ||
| Koza znakowana peroksydazą anty-królik | KPL | 474-1506 | |
| Koza znakowana peroksydazą anty-mysie | KPL | 474-1806 | |
| Ponceau S | Sigma-Aldrich | 6226-79-5 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.