Abbiamo stabilito un protocollo di ibridazione fluorescente in situ per la rilevazione di un genoma del virus DNA persistente all'interno di sezioni tissutali di modelli animali. Questo protocollo permette studiando processo di infezione da codetection del genoma virale, i suoi prodotti di RNA e proteine virali o cellulari all'interno delle cellule singole.
Codetection singola cella di un gene, il suo prodotto RNA e proteine regolatrici cellulari è fondamentale per studiare regolazione dell'espressione genica. Questa è una sfida nel campo della virologia, in particolare per persistenti virus a DNA nucleare replicanti che coinvolgere modelli animali per il loro studio. Tipo virus herpes simplex 1 (HSV-1) stabilisce un'infezione latente permanente nei neuroni periferici. Latent virus funge da serbatoio, da cui riattiva e induce un nuovo episodio erpetica. La biologia cellulare di HSV-1 latenza rimane poco compresa, in parte a causa della mancanza di metodi per rilevare HSV-1 genomi in situ in modelli animali. Descriviamo un DNA-ibridazione in situ fluorescente (FISH) approccio efficiente rilevazione low-copia genomi virali all'interno di sezioni di tessuti neuronali provenienti da modelli animali infetti. Il metodo si basa sul-based calore antigene smascheramento, e direttamente etichettati sonde di DNA fatti in casa, o sonde disponibili in commercio. Abbiamo sviluppato un Stai triplaapproccio ning, combinando DNA-FISH con RNA-FISH e immunofluorescenza, utilizzando perossidasi basato amplificazione del segnale per soddisfare ogni esigenza di colorazione. Un miglioramento importante è la possibilità di ottenere, entro 10 micron sezioni di tessuto, segnali a bassa priorità bassa che possono essere esposte ad alta risoluzione mediante microscopia confocale e grande campo epifluorescenza convenzionale. Inoltre, la colorazione tripla lavorato con una vasta gamma di anticorpi diretti contro proteine cellulari e virali. Il protocollo completo dura 2,5 giorni per accogliere anticorpo e la penetrazione della sonda all'interno del tessuto.
Tipo virus herpes simplex 1 (HSV-1) è un virus umano neurotropo persistente, stabilendo una infezione latente a lungo termine nei neuroni dei gangli del trigemino (TG) del sistema nervoso periferico, da cui si riattiva periodicamente per replicare e diffondersi. La HSV-1 è un genoma 150 kb dsDNA localizzazione nel nucleo del neurone ospitante dove rimane plasmidi chromatinized come multicopia, che non si integrano nel genoma della cellula ospite 1,2. Durante la latenza, il programma genetico HSV-1 ciclo replicativo è fortemente represso, e l'espressione genica è limitata alla trascrizione latenza associata (LAT) locus, da stabilimento latenza apertura di riattivazione 3. LAT produce un lungo 8.5 kb non codificante RNA trasformato in un importante 2 kb lariat stabile, e molti miRNA 4-7. HSV-1 latenza è quindi caratterizzato dalla presenza del DNA genomico virale, LAT RNA, e l'assenza di proteine del ciclo replicativi rilevabili.
ONTENUTO "> I modelli animali, prevalentemente topo e coniglio, sono modelli sperimentali riassumono diverse caratteristiche di latenza umana. Uno dei principali interessi di tali modelli è che essi consentono studiare aspetti fisiologici di HSV-1 latenza in ospiti immunocompetenti. Negli ultimi decenni , molti strumenti sperimentali, quali virus e topi geneticamente modificati, sono stati sviluppati per studiare la fisiologia, genetica e biologia cellulare di HSV-1 latenza, da tessuti animali. Finora, DNA genomico virale è stata rilevata e quantificata mediante Southern blot e qPCR da dissociato TG. Tuttavia, attualmente non esiste un metodo per rilevare il HSV-1 genoma mediante ibridazione in situ su sezioni di tessuto 8. conseguenza, la latenza viene normalmente valutata su sezioni istologiche attraverso la rilevazione di RNA LAT da RNA ibridazione in situ anziché rilevazione del genoma virale. Poiché non è stato possibile caratterizzare cellule infette in base alla presenza di genomi virali, this limitazione tecnica è stato un grave inconveniente per l'analisi di molti aspetti delle interazioni ospite-virus, come il rapporto tra il genoma virale e l'espressione genica cellulare e virale o cellulo-mediata risposta immunitaria dell'ospite 9,10.Soprattutto, l'eterogeneità cellula-cellula dell'infezione latente rimane relativamente inesplorato e ha dimostrato di essere un elemento chiave della latenza nei topi e nei neuroni dei gangli sensoriali umani impiantati in topi SCID 11-17. Tipicamente, è stato dimostrato da qPCR che il HSV-1 genoma numero di copie per cellula varia da 5 a diverse centinaia. Anche se LAT appare come un regolatore chiave della latenza e la riattivazione, i dati qPCR sui neuroni isolati e in situ PCR indicato che solo un sottoinsieme di neuroni latentemente infette, a partire da 30%, esprime il locus LAT 11,12,18-21. Come la cellula ospite e l'ambiente cellulare all'interno del tessuto impatto sulla costituzione di latenza virus el'espressione genica virale rimane poco chiaro. Qui si descrive un robusto ibridazione in situ fluorescente (FISH) metodo per la rilevazione efficiente di bassa copia HSV-1 DNA genomico entro sezioni di tessuto neuronali animali. Questo metodo è stato progettato e da noi utilizzato per ottenere l'accesso a microscopia ad alta risoluzione di immagini che è necessario studiare l'interazione del genoma virale con la cellula ospite componenti intra-nucleari 22. Inoltre, si descrive un metodo di colorazione multipla per la rilevazione simultanea del DNA virale con RNA e proteine, che è uno strumento unico per descrivere le interazioni virus-ospite che regolano l'espressione genica virale. Il metodo può essere applicato anche per una vasta gamma di analisi che richiedono la rilevazione di HSV-1 genoma latente, come quantificazione neuroni infetti in gran numero di sezioni. Un passo fondamentale è quello di applicare antigene trattamento di recupero per rendere il DNA virale accessibile a ibridazione. Così, questo protocollo potrebbe anche essere efficace per il rilevamentodi altri virus dsDNA, che attualmente non rilevabili da approcci DNA-FISH convenzionali all'interno di tessuti animali.
Il protocollo qui descritto permette il rilevamento di HSV-1 genoma latente all'interno dei neuroni di sezioni di tessuto neuronali di topo. La nostra comprensione dei percorsi che regolano l'espressione genica virale è stata limitata dalla mancanza di metodo per rilevare HSV-1 DNA genomico in situ all'interno dei tessuti neuronali. Informazioni sul numero di copie del genoma e la proporzione dei neuroni infetti è venuto soprattutto da PCR sui neuroni dissociati 11,12. Nel chiarire il r…
The authors have nothing to disclose.
Ringraziamo N. Sawtell (Centro Medico dell'Ospedale Pediatrico di Cincinnati, Cincinnati, Ohio, USA), S. Efstathiou (Università di Cambridge, UK) e James Hill (LSU Health Sciences Center, New Orleans, USA) per la fornitura di campioni provenienti da HSV-1 topi e conigli infettati, rispettivamente, e per i reagenti; H. Masumoto (Kazusa DNA Research Institute, Chiba, Giappone) e S. Khochbin (Institut Albert Bonniot, Grenoble, Francia) per le discussioni utili.
Questo lavoro è stato finanziato da sovvenzioni dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) (programma ATIP, a PL, http://www.cnrs.fr), l'Agenzia Nazionale Francese di Ricerca (ANR) (ANR-05-MIIM- 008-01, CENTROLAT, http://www.agencenationale-recherche.fr ), la Fondazione FINOVI ( http://www.finovi.org/:fr:start ), il LABEX DEVweCAN (ANR-10-labx-61 ), della Université de Lyon, nell'ambito del programma "Investissements d'Avenir "(ANR-11-IDEX-0007) gestito dalla ANR ( http://www.agence-nationale-recherche.fr ), l'Association pour la Recherche contre le Cancer (ARC-7979 e ARC- 4910, http://www.arc-cancer.net ), la Ligue Nationale Contre le Cancer (LNCC, http://www.ligue-cancer.net ) e Inca (programma EPIPRO, http://www.e -cancer.fr ). FC e PL sono ricercatori CNRS.
Balb/c mice | Janvier, France | 6 week-old females | |
HSV-1 strains | SC16 strain (wild type) | See Labetoule, M. et al. (2003) Invest Ophthalmol Vis Sci 44: 217–225, for details on HSV-1 strain and virus stock preparation. | |
Ketamine hydrochloride | Sigma | K2753 | Intraperitoneal injection of a solution containing Ketamine (100mg/kg) and Xylazine (10mg/kg) |
Xylazine hydrochloride | Sigma | X1251 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma | 158127 | Suspend 4g of PFA in 90mL of water. Add 50µL of 1N NaOH, and heat at 60°C in a water bath with agitation. PFA dissolves in about 30min. Add 10mL of 10X PBS. This solution can be prepared in advance and stored at -20 °C in 5mL tubes. Caution. Manipulate under a fume hood. |
Physiological Saline | Sigma | 07982-100TAB-F | |
1X PBS, pH 7.4 (sterile) | Life Technologies | 10010-015 | |
Sucrose | Sigma | 84100 | Prepare a 20% sucrose solution in 1X PBS. |
Cryosectionning embedding medium – Tissue-Tek OCT Compound – | SAKURA | 4583 | |
Large vector DNA purification kit | Qiagen | 12462 | To purify Cosmid or BAC vector containing HSV-1 genome and store at -20°C |
Nick translation kit | Roche Applied Sciences | 10 976 776 001 | |
Cy3-dCTP | GE Healthcare | PA53021 | Protect from light |
0.5M EDTA | Sigma | E6758 | |
G50 Mini spin column | GE Healthcare | 27-5330-01 | |
Salmon sperm DNA 10mg/mL | Invitrogen / Life Technologies | 15632-011 | |
Ethanol molecular biology grade | Sigma | 87047 | Prepare a 70% solution |
Salmon sperm DNA | Invitrogen / Life Technologies | 15632-011 | |
Formamid Molecular biology grade | Sigma | F9037 | Caution. Manipulate under fume hood. |
HSV-1 biotinylated commercial probe | Enzo Life Sciences | ENZ-40838 | |
ImmEdge hydrophobic pen | Vector Laboratories | H-4000 | |
20X Saline Sodium Citrate (SSC) | Sigma | S6639 | Prepare a 2X SSC solution in ddH20. |
Triton X-100 | Sigma | T8787 | Prepare a 10% stock solution in water and store at +4°C. Prepare the 0.5% solution in 1X PBS right before use. |
10mM sodium citrate pH 6.0 | Sigma | S1804 | Prepare a 100mM stock solution (10X). Weigh 10,5g of citric acid (MW 210.14. Caution, irritant and toxic, wear appropriate mask and gloves), and dissolve in 400mL water. Adjust pH at 6.0 with 1N NaOH (caution, irritant, wear gloves). Adjust to 500mL with distilled water. Dilute 10 times in distilled water before use. |
Acetic Acid | Sigma | 320099 | |
Methanol, molecular biology grade | Sigma | 322415 | |
Dextran sulfate – MW 500 000 | Euromedex | EU0606-A | |
Denhardt's solution (100X) | Euromedex | 1020-A | |
Rubber Cement "FixoGum" | Marabut | 290110000 | |
DNA purification kit – Qiaquick PCR purification kit – | Qiagen | 28104 | |
T7 in vitro transcription kit | Ambion / Life Technologies | AM1314 | |
Biotin-16-UTP | Roche Applied Sciences | 11388908910 | |
RNA purification mini-column | Qiagen | 73404 | |
Ribonucleoside Vanadyl Complex | New England Biolabs | S1402S | |
H2O2 | Sigma | H3410 | Prepare a 3% solution in distilled water. Store at +4 °C and protect from light. |
Yeast tRNA | Invitrogen | 15401011 | prepare a 10mg/mL solution in RNAse free water |
Normal Goat Serum | Invitrogen | PCN5000 | |
Primary antibodies | Any supplier | The following primary antibodies were used in the result section: anti-mouse CENP-A (rabbit mAb C51A7, Cell Signaling Technologies), and anti-ATRX H-300 (Santa Cruz Biotechnology) | |
Secondary fluorescent antibodies | Invitrogen / Life Technologies | The fluorescent secondary antibodies routinely used in our protocol are AlexaFluor labeled goat antibodies (IgG H+L). The antibody used in the result section is an anti-rabbit goat antibody labaled with AlexaFluor 488 (reference A11001) | |
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit – Streptavidin + AlexaFluor 350 (blue fluorescence) | Invitrogen / Life Technologies | #T20937 | TSA kits are also available from Perkin Elmer |
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit – Streptavidin + AlexaFluor 488 (green fluorescence) | Invitrogen / Life Technologies | #T20932 | |
Hoechst 33342 | Invitrogen / Life Technologies | H3570 | Prepare a 0.5µg/mL solution in 1X PBS immediatly before use. Discard the remaining solution. |
22x50mm coverslip. n°1.5 glass. | Electron Microscopy Sciences | 72204-04 | |
Mounting medium with anti-fading agent – Vectashield – | Vector Laboratories | H-1000 | Another conventional product is Fluoromount G from electron microscopy Science |
Superfrost glass slides | FisherScientific | 12-550-15 | |
EQUIPMENT | |||
Equipment / material | Company | Reference | Note |
Needle for infection | Glass micropipette hot drawn. Home made. | ||
Dissection equipement | Moria, France | Microsurgical scissors and forceps | |
Peristaltic pump | Cole Palmer Instruments | Easyload Masterflex | |
Micro-syringe pump device (Nano Pump) | kdScientific | KDS310 | |
Cryostat | Leica France | CM 1510-1 | |
-80 °C freezer | Sanyo | Ultra Low -80°C | |
Domestic microwave oven | |||
Dry block heater | Eppendorf | 022670204 | |
Incubator Slide moat | Boekel Scientific | 240000 | |
Coplin Jar | Dominique Dutscher | 68512 | |
Staining glass container | Dominique Dutscher | 68506 | |
Fluorescent microscope | Zeiss | The images presented in the result section were collected with a Zeiss AxioObserver with objective x40 LD NeoFluor N.A 0.6, and x100 PlanApochromat N.A 1.3. Filter set #38, #43 and #43. HXP 120 fluorescence light source. Photometrics CoolSNAP HQ2 CCD camera. Signal will be more easily observed on a recent high efficiency microscope such as Zeiss AxioImager/AxioObserver series, Nikon Ti-E/Ni-E series or Leica DM/DMI6000 series |