Aptidão replicação viral é definida como a capacidade de um vírus para produzir progenitura infecciosa num dado ambiente 1 e é um factor importante na determinação da prevalência de uma variante do vírus a nível da população ao longo do tempo 2. Como estudos in vivo aptidão não era possível com os vírus humanos patogénicos, tais como VIH-1, vários in vitro e ex vivo, os ensaios de aptidão de replicação foram desenvolvidos para estudar os efeitos sobre a aptidão resultantes da resistência à droga e mutações de escape imune, epistasia e a evolução de populações virais 3-6. Entre os diferentes ensaios de aptidão, ensaios de competição de crescimento são reconhecidos para produzir medidas mais sensíveis e válidas de diferenças de fitness, como duas ou mais variantes virais competir para a mesma população de células justamente sob as mesmas condições ambientais, como ocorre in vivo 1,7,8. Antes de iniciar o crescimento experiências de competição, vários variables necessita de ser determinado, incluindo a utilização de diferentes multiplicidades de infecção (MOI), relação de entrada viral, e tempo de amostragem para análise. Estudamos os efeitos desses parâmetros na cinética de crescimento viral e sobre o resultado de experimentos de competição, e identificaram fatores-chave necessários para as medições robustas de HIV-1 em cultura de células de fitness 9.
Além das variáveis de ensaio, há uma variedade de métodos para a quantificação variantes virais em experiências de competição de crescimento. Massa de 10,11 ou 12,13 clonal sequenciação foi usado para determinar o rácio dos vírus que competem com base nas frequências de nucleótidos no sítio (s) de interesse. Aptidão Relativa é derivada de mudanças nesta relação ao longo do tempo. Este método é conveniente como serviços de sequenciação de DNA estão amplamente disponíveis. O alelo-específico sequenciamento paralelo método (PASS) permite sequenciamento em múltiplos locais ea detecção de recombinantes 14 , Mas também requer especificamente desenvolvidos reagentes e sistemas de detecção. Essencialmente, estes métodos foram desenvolvidos para estudar estirpes virais com um pequeno número de diferenças de nucleótidos de uma região de interesse. Outros métodos utilizam um gene repórter pequeno 15 ou mutações sinônimas 4,16-18 como marcas para distinguir os vírus concorrentes por seqüenciamento, os ensaios de rastreamento de heteroduplexes (HTA) 4,7,17,19 ou reverter em tempo real reação em cadeia da polimerase transcrição-quantitativa (RT-qPCR) 15,16,18,20, todos os quais podem ser aplicados para estudar estirpes competindo independentemente de similaridade de sequência. É necessário um passo adicional para introduzir marcas em genomas virais e o ensaio de RT-qPCR também requer reagentes e instrumentos específicos. Descobrimos que a granel Sanger rendimentos seqüenciamento resultados comparáveis 9.
Seguindo competição crescimento, aptidão replicação virai é apresentada como a aptidão relativa, ou uma relação entre t aptidãoWO variantes virais. A aptidão relativa de um vírus pode ser definido como a proporção final de uma variante virai normalizado pela sua proporção no inoculo inicial ou como a diferença da taxa de crescimento líquido entre os dois vírus concorrentes. Descobrimos que este último método, utilizando pontos de dados longitudinais apenas dentro da fase de crescimento exponencial, produziu os resultados mais robustos 9,20.
Os ensaios in vitro de fitness são utilizados principalmente para estudar biológicos clones 6-8 e clones moleculares infecciosos do HIV-1. Este último, sendo passíveis de manipulação genética, são muitas vezes utilizados para estudar o efeito sobre a aptidão de mutações particulares ou sequências específicas de interesse 3-5,21,22. Os seguintes protocolos de descrever um fluxo de trabalho a partir do ponto de construção de novo de comprimento total de HIV-1 utilizando os clones moleculares infecciosos de HIV-1 vectores contendo uma sequência de etiqueta, a introdução de mutações de interesse, fazendo reservas virais e estabelecer uma cinética de crescimento viral, Para a realização do ensaio de competição e o cálculo do crescimento aptidão relativa (Figura 1).
Usando nossos procedimentos otimizados, criamos três recombinantes de HIV-1 mutantes e determinou a sua aptidão de replicação. O clone molecular recombinante foi construído substituindo a região do gene de HIV-1 gag-p24 de pNL4-3, um plasmídeo contendo um genoma de comprimento total infeccioso do HIV-1 estirpe NL4-3 de laboratório, com um COTB sintético (Centro-OF- Árvore, subtipo B) sequência gag-p24 23 para criar a estirpe protótipo. Mudanças aminoácidos individuais (T186M, T242N, e I256V) foram então introduzidas para criar três clones mutantes. Cada mutante foi competiu contra o vírus protótipo de observar o impacto da aptidão de cada mutação na dada fundo genético. Os três mutantes demonstrado diferentes níveis de fsitness replicação de leve a significativamente menor do que o vírus protótipo. A mutação T242N foi previamente relatado para ter quen moderadass custar 24-26, semelhante ao resultado mostrado neste estudo. O custo da aptidão das outras duas mutações não tinha sido previamente relatado.