Kvantificeringen af antistof-afhængige Enhancement Zika virus i primære humane celler
Summary
Vi beskriver en metode til at vurdere effekten af allerede eksisterende immunitet mod dengue virus på Zika virusinfektion ved hjælp af humant serum, primære menneskeceller og infektion kvantificering af kvantitative real-time polymerase kæde reaktion.
Abstract
Den nylige fremkomst af flavivirus Zika og neurologiske komplikationer, såsom Guillain-Barrés syndrom og microcephalus i spædbørn, har medført alvorlige offentlige sikkerhed bekymringer. Blandt risikofaktorerne udgør antistof-afhængige enhancement (ADE) den største trussel, som den seneste re-fremkomsten af Zika virus (ZIKV) er primært i områder, hvor befolkningen har været udsat og er i en tilstand af pre immunitet til andre nært beslægtede flavivira, specielt dengue virus (DENV). Her, beskriver vi en protokol for kvantificere effekten af humant serumantistoffer mod DENV på ZIKV infektion i primære humane celler eller cellelinjer.
Introduction
Blandt de myg-bårne virussygdomme er Zika infektion en af de mest klinisk vigtige1. Infektionen er forårsaget af flavivirus ZIKV, som i de fleste tilfælde bruger Aedes aegypti som sin primære vektor1,2. Men der er undersøgelser, der har rapporteret Aedes albopictus som en primær vektor i nogle ZIKV udbrud3. Selv om infektion er asymptomatisk i mange tilfælde, er de mest almindelige symptomer feber, hovedpine og muskel smerter2. Der er ingen kur eller vaccine tilgængelig for ZIKV infektion og den behandling, der er mest støttende. De seneste udbrud af ZIKV i Sydamerika førte til alvorlige tilfælde af sygdommen og en ca 20-fold stigning i den neurologiske udvikling lidelse i fostre opkaldt mikrocefali2. Som Sydamerika er et område, der er endemiske for flere arboviruses som DENV og West Nile virus, er det vigtigt at undersøge, om forudgående immunitet over for andre flavivirus(es) spiller en rolle i sværhedsgraden af ZIKV infektioner og sygdomme.
Gennem tiderne, har virus udviklet forskellige strategier til at øge deres chance for infektivitet for at overtage vært celle maskiner og undertrykke den antivirale svar. Et af de mest fascinerende af alt er brug af vært pre immunsystemet antistoffer af virus til at forbedre deres replikering med fænomenet ADE4. ADE på tværs af alle fire serotyper af DENV er blevet godt undersøgt og dokumenteret at øge viral titers og sygdom resultatet5,6,7. I en tidligere in vitro-undersøgelse, har vi vist betydelig forøgelse af ZIKV replikering på grund af eksisterende DENV immunitet i primære menneskelige immunceller8. Vi viste også et relevante in vitro-metode for at kvantificere kapacitet af DENV allerede eksisterende antistoffer til at forbedre ZIKV replikering i primærelementer.
Den protokol, som vi har udviklet bruger menneskelige serumprøver, der er testet for DENV neutralisering i TCID-50 eller plaque reduktion neutralisationstest (PRNT) undersøgelser, sammen med ZIKV i biologisk relevante celler eller celler, der stammer fra væv, der ZIKV kan inficere.
Protocol
Representative Results
Discussion
Krydsreaktivitet af DENV antistoffer fører til ADE af andre DENV serotyper har hindret udviklingen af en effektiv vaccine11. ZIKV tilhører den samme familie, Flaviviridae, og har en betydelig homologi med andre flavivira, især DENV12. Det vigtigste mål for neutraliserende antistoffer for både ZIKV og DENV er kuvert protein, som deler en meget høj strukturel og kvaternære sekvens homologi mellem to vira13,14<s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde var generøst støttet af 1R21AI129881-01 (til T.M.C.), start-up midler fra de nationale nye smitsomme sygdomme laboratorier, og Boston University School of Medicine.
Materials
| Fetal Bovine Serum | GEMINI | 100-106 | |
| iCycler | BioRad | 785BR02188 | Model No. CFX96 Optics Module |
| Microfuge 18 Centrifuge | Beckman Coulter | 367160 | |
| Nanodrop-1000 | Thermoscientific | 1072 | |
| Quantifast SYBR-One step RT-PCR kit | Qiagen | 204154 | Used for 1 step RT-qPCR |
| RNeasy RNA Isolation Kit | Qiagen | 74106 | Used for RNA extraction |
| RPMI-medium | Gibco | 11875093 |
References
- Hayes, E. B. Zika virus outside Africa. Emerging Infectious Diseases. 15, 1347-1350 (2009).
- Grard, G., et al. Zika virus in Gabon (Central Africa) – 2007: a new threat from Aedes albopictus. PLoS Neglected Tropical Diseases. 8 (2), 2681 (2014).
- Fauci, A. S., Morens, D. M. Zika Virus in the Americas–Yet Another Arbovirus Threat. New England Journal of Medicine. 374 (7), 601-604 (2016).
- Hawkes, R. A. Enhancement of the Infectivity of Arboviruses by Specific Antisera Produced in Domestic Fowls. Australian Journal of Experimental Biology and Medical Science. 42, 465-482 (1964).
- Musso, D., Gubler, D. J. Zika Virus. Clinical Microbiology Reviews. 29 (3), 487-524 (2016).
- Vaughn, D. W., et al. Dengue viremia titer, antibody response pattern, and virus serotype correlate with disease severity. The Journal of Infectious Diseases. 181 (1), 2-9 (2000).
- Khandia, R., et al. Modulation of Dengue/Zika Virus Pathogenicity by Antibody-Dependent Enhancement and Strategies to Protect Against Enhancement in Zika Virus Infection. Frontiers of Immunology. 9, 597 (2018).
- Londono-Renteria, B., et al. A relevant in vitro human model for the study of Zika virus antibody-dependent enhancement. Journal of General Virology. 98 (7), 1702-1712 (2017).
- Ganger, M. T., Dietz, G. D., Ewing, S. J. A common base method for analysis of qPCR data and the application of simple blocking in qPCR experiments. BMC Bioinformatics. 18 (1), 534 (2017).
- Renn, L. A., et al. High-throughput quantitative real-time RT-PCR assay for determining expression profiles of types I and III interferon subtypes. Journal of Visualized Experiments. (97), e52650 (2015).
- McArthur, M. A., et al. Dengue vaccines: recent developments, ongoing challenges and current candidates. Expert Review of Vaccines. 12 (8), 933-953 (2013).
- Priyamvada, L., et al. Humoral cross-reactivity between Zika and dengue viruses: implications for protection and pathology. Emerging Microbes and Infections. 6 (5), 33 (2017).
- Dai, L., et al. Molecular basis of antibody-mediated neutralization and protection against flavivirus. IUBMB Life. 68 (10), 783-791 (2016).
- Dai, L., et al. Structures of the Zika Virus Envelope Protein and Its Complex with a Flavivirus Broadly Protective Antibody. Cell Host & Microbe. 19 (5), 696-704 (2016).
- Sirohi, D., et al. The 3.8 A resolution cryo-EM structure of Zika virus. Science. 352 (6284), 467-470 (2016).
- George, J., et al. Prior Exposure to Zika Virus Significantly Enhances Peak Dengue-2 Viremia in Rhesus Macaques. Scientific Reports. 7 (1), 10498 (2017).
- Morens, D. M., Halstead, S. B. Measurement of antibody-dependent infection enhancement of four dengue virus serotypes by monoclonal and polyclonal antibodies. Journal of General Virology. 71, 2909-2914 (1990).
- Dejnirattisai, W., et al. Cross-reacting antibodies enhance dengue virus infection in humans. Science. 328 (5979), 745-748 (2010).
- Priyamvada, L., et al. Human antibody responses after dengue virus infection are highly cross-reactive to Zika virus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (28), 7852-7857 (2016).
- Charles, A. S., Christofferson, R. C. Utility of a Dengue-Derived Monoclonal Antibody to Enhance Zika Infection In Vitro. PLoS Currents. 8, (2016).
- Swanstrom, J. A., et al. Dengue Virus Envelope Dimer Epitope Monoclonal Antibodies Isolated from Dengue Patients Are Protective against Zika Virus. MBio. 7 (4), (2016).
