Nous avons établi un protocole fluorescent in situ d'hybridation pour la détection dans un génome de virus de la persistance de l'ADN dans des coupes de tissus de modèles animaux. Ce protocole permet l'étude de processus de l'infection par co-détection du génome viral, de ses produits d'ARN, et les protéines virales ou cellulaires à l'intérieur des cellules individuelles.
Cellule à l'unité co-détection d'un gène, le produit de l'ARN et des protéines régulatrices cellulaires est critique pour étudier la régulation de l'expression génique. Il s'agit d'un défi dans le domaine de la virologie, en particulier pour les virus à ADN persistants nucléaires répliquant qui impliquent des modèles animaux pour leur étude. Type de virus de l'herpès simplex 1 (HSV-1) établit une infection latente permanente dans les neurones périphériques. Virus latent sert de réservoir, d'où il réactive et induit un nouvel épisode herpétique. La biologie de la cellule de HSV-1 de latence reste mal compris, en partie en raison de l'absence de méthodes pour détecter les génomes de HSV-1 in situ dans des modèles animaux. Nous décrivons un ADN hybridation fluorescente in situ (FISH) dans l'approche détecter efficacement faible nombre de copies de génomes viraux dans des coupes de tissus neuronaux de modèles animaux infectés. La méthode repose sur démasquage antigénique à base de chaleur, et des sondes d'ADN directement marqués maison, ou des sondes disponibles dans le commerce. Nous avons développé un stai tripleapproche ning, combinant l'ADN à l'ARN FISH-FISH et immunofluorescence, en utilisant la peroxydase en fonction d'amplification du signal pour accueillir chaque exigence de coloration. Une amélioration majeure est la possibilité d'obtenir, dans les 10 sections um de tissu, les signaux basse fond qui peuvent être imagés à haute résolution par microscopie confocale et à grand champ épifluorescence classique. De plus, la coloration triple a travaillé avec une vaste gamme d'anticorps dirigés contre les protéines cellulaires et virales. Le protocole complet 2,5 jours pour accueillir anticorps et la pénétration de la sonde dans le tissu.
Type de virus de l'herpès simplex 1 (HSV-1) est un virus persistant neurotrope humain, l'établissement d'une infection latente à long terme dans les neurones du ganglion de Gasser (TG) du système nerveux périphérique, à partir de laquelle il réactive périodiquement de se répliquer et se propager. Le génome de HSV-1 est un ADN double brin de 150 kb localisation dans le noyau du neurone de l'hôte où il reste des plasmides multicopies comme chromatinized, qui ne s'intègrent pas dans le génome de la cellule hôte 1,2. Au cours de la latence, le programme génétique de HSV-1 cycle réplicatif est fortement réprimée, et l'expression des gènes est limitée à la transcription associé à la latence (LAT) locus, à partir de l'établissement de la latence initiation de réactivation 3. LAT produit une longue 8,5 kb non codantes de l'ARN transformé en un 2 ko lasso majeur stable, et plusieurs miARN 4-7. HSV-1 de latence se caractérise donc par la présence de l'ADN viral génomique, ARN LAT, et l'absence de protéines du cycle de replication détectables.
ontenu "> modèles animaux, principalement la souris et le lapin, sont des modèles expérimentaux récapitulant quelques éléments sur la latence chez l'homme. L'un des principaux intérêts de ces modèles est qu'ils permettent d'étudier les aspects physiologiques de HSV-1 de latence dans les sujets immunocompétents. cours des dernières décennies , de nombreux outils expérimentaux, tels que des virus et des souris génétiquement modifiées, ont été développées pour étudier la physiologie, de la génétique et de la biologie cellulaire de HSV-1 de latence, à partir de tissus animaux. Jusqu'à présent, l'ADN génomique viral a été détecté et quantifié par transfert de Southern et qPCR de dissocier les TG. Toutefois, il n'existe actuellement aucune méthode pour détecter le HSV-1 génomique par hybridation in situ sur des coupes de tissu 8. En conséquence, la latence est couramment évaluée sur des coupes histologiques par la détection de l'ARN LAT par hybridation d'ARN in situ, plutôt que la détection du génome viral. Comme il a été impossible de caractériser les cellules infectées en fonction de la présence de génomes viraux, this limitation technique a été un inconvénient majeur pour l'analyse de nombreux aspects des interactions hôte-virus, tels que la relation entre le génome viral et l'expression cellulaire et virale ou gène de l'hôte à médiation cellulaire réponse immunitaire 9,10.Plus important encore, l'hétérogénéité de l'infection latente de cellule à cellule reste relativement inexploré et a été montré pour être un élément clé de la latence chez la souris et dans les neurones ganglionnaires sensorielles humaines implantées dans des souris SCID 11-17. En règle générale, il a été montré par qPCR que le génome de HSV-1 du nombre de copies par cellule varie de 5 à plusieurs centaines. Bien que LAT apparaît comme un régulateur clé de la latence et la réactivation, les données qPCR sur les neurones isolés et en PCR in situ ont indiqué que seul un sous-ensemble de neurones infectés de manière latente, aussi bas que 30%, exprime le locus LAT 11,12,18-21. Comment la cellule hôte et l'environnement cellulaire à l'intérieur de l'impact de la mise en place sur le tissu de la latence du virus etexpression des gènes viraux reste incertaine. Nous décrivons ici un solide hybridation fluorescente in situ (FISH) de la méthode pour la détection efficace de la copie de faible HSV-1 de l'ADN génomique à l'intérieur des sections de tissus neuronaux animales dans. Cette méthode a été conçue et utilisée par nous pour obtenir l'accès à haut microscopie imagerie de résolution qui est nécessaire pour étudier l'interaction du génome viral avec les cellules de l'hôte composants intra-nucléaires 22. En outre, nous décrivons un procédé de coloration multiple pour la détection simultanée de l'ADN viral à ARN et des protéines, qui est un outil unique pour décrire les interactions virus-hôte qui régulent l'expression des gènes viraux. La méthode peut également être appliquée à un large éventail d'analyses nécessitant la détection de HSV-1 génome latent, comme la quantification des neurones infectés dans grand nombre de sections. Une étape clé est d'appliquer un traitement de récupération de l'antigène de faire l'ADN viral accessible à l'hybridation. Ainsi, ce protocole pourrait également être efficace pour la détectiond'autres virus ADN double brin, qui ne sont actuellement pas détectable par des approches ADN-FISH conventionnels dans les tissus animaux.
Le protocole décrit ici permet la détection de HSV-1 génome latent dans les neurones de coupes de tissus neuronaux de souris. Notre compréhension des voies de régulation de l'expression des gènes viraux a été limitée par l'absence de méthode pour détecter le HSV-1 de l'ADN génomique in situ dans les tissus neuronaux. Informations sur le génome nombre de copies et la proportion de neurones infectés provenaient principalement de l'analyse par PCR sur les neurones dissociés 11,1…
The authors have nothing to disclose.
Nous remercions N. Sawtell (Hospital Medical Center de Cincinnati Children, Cincinnati, Ohio, USA), S. Efstathiou (Université de Cambridge, Royaume-Uni) et James Hill (LSU Health Sciences Center, La Nouvelle-Orléans, États-Unis) pour fournir des échantillons de HSV-1 les souris et les lapins infectés, respectivement, et des réactifs; H. Masumoto (Kazusa Institut de recherche de l'ADN, Chiba, Japon) et S. Khochbin (Institut Albert Bonniot, Grenoble, France) pour des discussions utiles.
Ce travail a été financé par des subventions du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) (programme ATIP, PL, http://www.cnrs.fr), l'Agence nationale française de recherche (ANR) (ANR-05-MIIM- 008-01, CENTROLAT, http://www.agencenationale-recherche.fr ), la Fondation FINOVI ( http://www.finovi.org/:fr:start ), le Labex DEVweCAN (ANR-10-61-labx ) de l'Université de Lyon, dans le programme "Investissements d'Avenir »(ANR-11-IDEX-0007) exploité par l'ANR ( http://www.agence-nationale-recherche.fr ), l'Association pour la Recherche contre le cancer (ARC-7979 et ARC- 4910, http://www.arc-cancer.net ), la Ligue Nationale Contre le Cancer le (LNCC, http://www.ligue-cancer.net ), et l'INCa (programme EpiPro, http://www.e -cancer.fr ). FC et PL sont des chercheurs du 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 |