Utilizando luciferase e sistemas de imagem in vivo (IVIS) como um novo meio de identificar objectivos de doença antes de desenvolvimentos clínicos ocorrer. IVIS nos permitiu visualizar em tempo real a invasão de vírus encefalíticas durante vários dias, fornecendo um modelo de doença mais precisa para o estudo futuro. Também permitiu-nos identificar as características potenciais de proteção de antivirais e de vacinas mais rápido do que os modelos animais atualmente utilizados. A capacidade de utilizar animais individuais sobre múltiplos pontos temporais garante condições de polícia reduzidos, custos e morbidade global para os animais utilizados garantir um meio mais humanas e mais científica do estudo da doença.
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Artigo de método
In Vivo Imaging Systems Detecção (IVIS) de um vírus de Neuro-invasiva encefalítico
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
Os avanços modernos em tecnologia de imagem estimular o desenvolvimento eo aperfeiçoamento da forma de pesquisa viral é realizado. Inicialmente proposto por Russel e Burch em 3Rs Hume (substituição, redução, refinamento), a utilização de modelos animais na pesquisa científica está sob constante pressão para identificar novas metodologias para reduzir o uso de animais, melhorando a precisão científica ea velocidade. Um grande desafio para diretores de Hume no entanto, é a forma de garantir os estudos são estatisticamente preciso, reduzindo a morbidade das doenças animais e números totais. Estudos de eficácia de vacinas actualmente requerem um grande número de animais, a fim de ser considerado estatisticamente significativo e muitas vezes resultam em morbidade e mortalidade terminais para a identificação de protecção imunitária. Utilizamos sistemas de imagem in vivo (IVIS) em conjunto com uma enzima bioluminescente pirilampo para controlar progressivamente a invasão do sistema nervoso central (SNC) através de uma ciaphalitic vírus em um modelo murino. Tipicamente, a doença progride de forma relativamente lenta, no entanto a replicação do vírus é rápida, especialmente dentro do sistema nervoso central, e pode levar a um resultado, muitas vezes, fatal. Após a infecção intranasal de murganhos com TC83-Luc, uma estirpe de vírus atenuado da encefalite equina venezuelana modificado para expressão de um gene da luciferase, somos capazes de visualizar a replicação do vírus no cérebro, pelo menos, três dias antes do desenvolvimento de sintomas clínicos de doença. Utilizando invasão do SNC como objectivo o desenvolvimento de doença encefálica chave que são capazes de identificar rapidamente terapêutico e proteção da vacina contra TC83-Luc infecção antes de desenvolver os sintomas clínicos. Com a tecnologia IVIS somos capazes de demonstrar o teste rápido e preciso de drogas e vacinas terapêuticas, reduzindo o número de animais e da morbilidade.
Protocolo
1. Preparação animal
- Chegada Animal: Na chegada ao nível de biossegurança animal 2 (ABSL2) instalações, permitir que os animais de um mínimo de dois dias para se aclimatar ao seu novo ambiente. Após este período de repouso, o controlo dos animais para avaliar sua saúde e aparência física geral.
- Quando se utiliza repórteres fluorescentes, é importante colocar todos os sujeitos animais com uma dieta livre de alfafa para limitar a quantidade de GI autofluorescência e sinal de fundo.
- Shave animais: Para melhorar o sinal bioluminescente detectado da região craniana durante o exame; raspar as cabeças de todos os animais. Anestesiar os animais com uma mistura de gás de oxigénio e vaporizado isoflurano. Uma vez que os animais são totalmente anestesiado, use cortadores elétricos para raspar a cabeça. Terminado o barbear, os animais regressar às suas gaiolas e observar a recuperação completa dos efeitos da anestesia.
- Bio Medic DadosSistemas de inserção de transponder (BMDs) (a realizar na sequência de corte dos ratinhos enquanto que os animais são completamente anestesiados): Para um meio menos invasivos para controlar a temperatura de um implante pré-programado BMDs transponder sem fios via subcutânea na região dorsal de cada rato. Estes transponders permitir a identificação sem fio e gravação de temperatura. A seguir à implantação do transponder, aplicar um adesivo de tecido de grau veterinária para a ferida.
- Coleta basal: Antes de infecção, gravar uma temperatura basal e peso para todos os animais. Coleta de sangue para análise de teste de placa de neutralização de redução (PRNT) através de retro-orbitais (RO) sangrar enquanto os ratos estão sob anestesia. Após a coleta de sangue, aplique pomada veterinária antibiótico para reduzir infecção secundária potencial bacteriana. Esta colecção de base deverá ser completado com consideração para o número de vezes que os animais são colocados sob anestesia devido ao stress em ratos. Futuras coleções ro should ser concluída após imagem, enquanto o mouse ainda está sob anestesia. O sangue coletado de um máximo de RO deve ser em torno de 200 ul.
- Infecção: ratinhos lugar sob anestesia, como descrito anteriormente. Inocular por via intranasal com uma dose de 5x10 6 a 5x10 7 pfu TC83-Luciferase em um volume total de 40 ul de diluição de fosfato salino tamponado (PBS) por meio de infecção intranasal. Após a infecção, coloque os ratos dentro de sua gaiola habitação e observar a recuperação.
2. Imagens de animais
Disclaimer: Mantenha ratos dentro de sua unidade habitacional, o gabinete de segurança biológica (CSB), ou a caixa de contenção XIC em todos os momentos. Os BSCs aprovados para este protocolo são uma classe B1 ou B2 Tipo II.
- Injectar todos os animais com 10 ul por grama de peso do corpo do intraperitoneal (IP), a luciferina, a uma concentração de 15 mg / ml.
- Os ratinhos que receberam Ampligen são para ser injected IP a uma dose de 12,5 mg de peso corporal / kg a infecção -4 hr pós ou 48 hr após a infecção com base no seu grupo.
- Antes da injecção com a luciferina, separar os ratos em grupos de três para garantir um bom ajuste dentro da caixa de contenção XIC-3.
- Para todas as imagens, a utilizar uma pomada ocular / lubrificante para evitar a secagem da córnea durante todo o procedimento.
- Abra o software LivingImage e pressione Inicializar para preparar a caixa de imagem; economia auto set, tempo de exposição ao automóvel (tempo de exposição em auto é um novo recurso do software LivingImage 3.2 e mais recente), ver campo para C, e filtro para abrir; campo de vista é baseada no número de murganhos que você está imagiologia e de filtro pode ser optimizada, conforme necessário para outros projectos de imagiologia.
- Confirmar que os filtros de carvão de ar não expiraram, o tanque de oxigênio está cheio, o reservatório e isoflurano é preenchido. Coloque pequenas tiras de fita isolante no XIC-3 icaixa solation que ajuda com a redução da circulação de animais durante o exame.
- Injectar os ratos com IP luciferina, como descrito na seção 2.1 e lugar dentro da câmara de indução isoflurano (com a tampa aberta) por 3-5 min.
- Após 5 min, fechar a tampa da câmara de indução e iniciar o fluxo de isoflurano. O anestésico é operado a cerca de 3-5% com o conjunto de taxa de fluxo de oxigénio em cerca de 2,0 L / min. Depois de completamente inconsciente esperar um adicional de 30 seg e transferir os animais para a caixa de isolamento XIC-3. Verifique se o gabinete de biossegurança a ser utilizada permite a segura eliminação de isoflurano como esse procedimento irá envolver perda de isoflurano da câmara de indução (a unidade IVIS contém suas próprias passivos latas Fair e da caixa de contenção XIC-3 conecta diretamente à entrada / saída soquetes para garantir o fluxo contido anestésico).
- Transfira os ratos com base em chip / número de grupo na caixa de isolamento XIC-3 com o conector de isoflurano em anexo umd abrir. Posicione os ratos para que eles são dispostos em decúbito esternal com a cabeça suavemente descansando sobre as tiras de fita.
- Limpe a caixa de contenção XIC com as mãos de etanol, spray e fundo da XIC-3 com cavicide, e transferir para a câmara de imagem IVIS. Reconectar a anestesia para a caixa de contenção, uma vez dentro da unidade de imagem.
- Depois de 10 min após a injecção de luciferina, a imagem dos ratinhos através do software de imagem viva.
- Seguindo imagem inicial com um filtro aberto, iniciar uma imagem 3-Dimensional DLIT utilizando a análise de seqüência e configuração Assistente de imagem para bioluminescente da luciferase firefly. Este processo de imagem terá 4-5 minutos e deve ser completada em um campo de visão relevante para o número de ratinhos desejados.
- Ex vivo-análise é possível após necropsia e coleta do cérebro. Coloque o cérebro em uma placa de Petri estéril, escorrer 50-100 ul de estoque luciferina em cima, e lugar dentro da imaging caixa.
- Finalize uma imagem aberta de segunda filtro em 15-17 de infecção pós min após a conclusão da imagem DLIT. Assegurar a análise de sequência é desligado eo campo de visão e configurações de filtro são retornados às configurações anteriores.
3. Ratos de retorno e análise de dados
- Desligue o vaporizador isoflurano e transferir a caixa de contenção XIC de volta para o armário de biossegurança.
- Coloque os ratos de volta dentro de sua unidade habitacional, perto do topo, borrife o exterior com desinfetante apropriada e lugar de volta na prateleira habitação.
- Garantir ratos se recuperaram totalmente da anestesia.
- Repetir o procedimento acima, como a experiência requer até imagiologia foi concluída.
- Desinfectar o BSC, desligue o equipamento, e transferir todos os dados para um local fora do laboratório para análise posterior.
- Analisar os dados e gerar três imagens tridimensionais baseadas em resultados IVIS UTIlisador o software LivingImage.
- Garantir que a imagem é devidamente orientada e iluminação / cor equilíbrio está definido. Dentro da paleta de ferramentas as opções incluem Ajuste de imagem, Correções, Informação, Imagem e Ferramentas de ROI.
- Utilize formas de ROI para identificar os pontos fortes de sinal específicos baseados em localização.
- Reconstruir a topografia da superfície para realçar o corpo do mouse, inicializar reconstrução DLIT 3D, e usar ajuste linear para definir o mapa de órgãos, para a recomposição topográfica.
- Análise de titulação mais viral pode ser concluído através de coleta de sangue e de órgãos. Titulação neste estudo foi concluído através de homogeneização do tecido cerebral em modificado águias médio (MEM). O homogenato foi diluído em série e que infectou uma placa de 6 poços de células Vero para 1 hr. As células foram cobertas com uma camada agarose/2xMEM 1,5% e incubadas durante 2 dias a 37 graus. As células foram fixadas com formalina a 10% durante 30 minutos e coradas comvioleta de cristal.
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Resultados
Com um vírus geneticamente modificado, TC83-Luciferase, vimos um aumento na intensidade do sinal bioluminescente como a replicação do vírus se move da região nasal para o SNC central (Figura 1). Devido à elevada taxa de replicação viral, esperamos ver altos níveis de sinal de bioluminescência (Figura 2A) que dependem do vector e a resposta dos animais imunes ao vector. Esperamos que este aumento de sinal para prosseguir até atingir um pico, entre 5-7 dias após a infecção, em combinação ...
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Discussão
Embora este protocolo abrange os aspectos de imagem para análise in vivo, é importante reconhecer o vector bioluminescente como factor-chave para estudos futuros. Nossa utilização de TC83, uma estirpe de vacina atenuada de VEEV, como um vector para a expressão de luciferase assegura que grandes quantidades da enzima estão a ser produzidos, devido à elevada taxa de replicação do vírus no SNC como previamente descritos 1-4. Enquanto a adição de um segundo promotor subgenómico e os resultados d...
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Divulgações
Não há conflitos de interesse declarados.
Agradecimentos
Instituto de Ciências Translacional UTMB-NIH concessão 1UL1RR029876-01 e Prather Alisha por sua assistência com edição de vídeo para este manuscrito.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Nome do reagente | Companhia | Número de catálogo | Comentários (opcional) |
| D-luciferina | |||
| Isoflurano | |||
| Xenogen IVIS Sistema (Spectrum) | Caliper Life Sciences | ||
| XGI-8-gás Sistema de Anestesia | Caliper Life Sciences | ||
| XIC-3 caixa de contenção | Caliper Life Sciences | ||
| LivingImage 4,0 Software | Caliper Life Sciences | ||
| Telemetria / identificação fichas | Bio Medic Data Systems | IPTT-300 | Identificação animal e TemperATUREZA |
| BD seringa TB Integra 1ml com 26 gx 3/8 agulha " | Fisher Scientific | 305279 | |
| Vet adesivo de tecido de Bond | Fisher Scientific | NC9259532 | |
| Vetropolycin Pomada oftálmica | Produtos Veterinários Webster | 78444656 | |
| Fosfato de Dulbecco Buffered Saline 1X | Invitrogen | 14190-144 | |
| BMDs Chip Leitor | Bio Medic Data Systems | DAS-7007S | |
| DAS-HOST Software | Bio Medic Data Systems | Usado para fazer download de informações da sonda |
Referências
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Reimpressões e permissões
