Summary

Espianto di tessuto corneale suino per studiare l'efficacia degli antivirali Herpes Simplex Virus-1

Published: September 20, 2021
doi:

Summary

Descriviamo l’uso di una cornea suina per testare l’efficacia antivirale dei farmaci sperimentali.

Abstract

Virus e batteri possono causare una varietà di difetti della superficie oculare e degenerazione come ferite e ulcere attraverso l’infezione corneale. Con una sieroprevalenza che varia dal 60-90% in tutto il mondo, l’Herpes Simplex Virus di tipo 1 (HSV-1) provoca comunemente lesioni mucocutanee della regione orofacciale che si manifestano anche come lesioni e cecità associata all’infezione. Mentre gli attuali farmaci antivirali sono efficaci, l’emergere di resistenza e persistenza di effetti collaterali tossici richiede lo sviluppo di nuovi antivirali contro questo agente patogeno onnipresente. Sebbene la valutazione in vitro fornisca alcuni dati funzionali riguardanti un antivirale emergente, non dimostrano la complessità del tessuto oculare in vivo. Tuttavia, gli studi in vivo sono costosi e richiedono personale qualificato, specialmente quando si lavora con agenti virali. Quindi i modelli ex vivo sono passaggi efficienti ma poco costosi per i test antivirali. Qui discutiamo un protocollo per studiare l’infezione da HSV-1 utilizzando cornee suini ex vivo e un metodo per trattarle localmente usando farmaci antivirali esistenti e nuovi. Dimostriamo anche il metodo per eseguire un test della placca utilizzando HSV-1. I metodi dettagliati possono essere utilizzati per condurre esperimenti simili per studiare infezioni che assomigliano al patogeno HSV-1.

Introduction

Le persone che soffrono di infezioni oculari spesso incorrono in perdita dellavista 1. Con un’elevata sieroprevalenza in tutto il mondo, gli individui infetti da HSV soffrono di infezioni oculari ricorrenti che portano a cicatrici corneali, cheratite stromale e neovascolarizzazione2,3,4,5. Le infezioni da HSV hanno anche dimostrato di causare meno frequentemente, una serie di condizioni gravi tra i pazienti immunocompromessi e non trattati come l’encefalite e la morbilità sistemica6,7,8. Farmaci come aciclovir (ACV) e i suoi analoghi nucleosidici hanno mostrato un successo costante nel frenare l’infezione da HSV-1 e persino controllare la riattivazione, ma l’uso prolungato di questi farmaci è associato a insufficienza renale, anomalie fetali e incapacità di limitare l’emergere di resistenza ai farmaci ai ceppi virali in evoluzione9,10,11,12,13. Le complessità associate alle infezioni oculari da HSV-1, sono state precedentemente studiate in vitro utilizzando monostrati e colture 3D di cellule corneali umane e in vivo utilizzando infezioni oculari murine o di coniglio. Mentre questi modelli in vitro forniscono dati significativi sulle componenti biologiche cellulari delle infezioni da HSV-1, tuttavia, non riescono a imitare l’intricata complessità del tessuto corneale e fanno poco per illuminare la diffusione dendritica del virus14. Al contrario, sebbene i sistemi in vivo siano più perspicaci nel mostrare la diffusione dell’infezione nelle cornee e le risposte di attivazione immunitaria durante l’infezione da HSV-1, vengono con l’avvertenza che richiedono investigatori addestrati e grandi strutture per la cura degli animali per trascurare gli esperimenti.

Qui usiamo le cornee suini come modello ex vivo per esaminare il sistema di ferite indotte dall’infezione da HSV-1. Sia la potenziale farmacologia di alcuni farmaci che la biologia cellulare e molecolare del sistema della ferita causata dall’infezione possono essere studiate attraverso colture di espianto tissutale. Questo modello può anche essere modificato per l’uso per altre infezioni virali e batteriche pure. In questo studio, le cornee suini sono state utilizzate per testare l’efficacia antivirale di una piccola molecola preclinica, BX795. L’uso di cornee suini è stato preferito a causa della facilità di accesso e dell’economicità. Inoltre, i modelli corneali suini sono buoni modelli di occhi umani con le cornee facili da isolare, adeguatamente dimensionate per l’infezione e la visualizzazione e robuste da gestire15. Le cornee suini sono anche paragonabili alla complessità dei modelli corneali umani sia nella permeabilità trans corneale che nell’assorbimento sistemico15. Utilizzando questo modello per lo studio, siamo stati in grado di chiarire come BX795 sia degno di ulteriori indagini come inibitore competente dell’infezione da virus HSV-1 e si aggiunge alla letteratura di classificarlo come potenziale composto antivirale a piccola molecola16.

Protocol

Tutto il tessuto suino utilizzato in questo studio è stato fornito da un’organizzazione privata di terze parti e nessuna delle manipolazioni degli animali è stata eseguita dal personale dell’Università dell’Illinois a Chicago. 1. Materiali Reagenti Utilizzare i seguenti reagenti per il test della placca: metilcellulosa in polvere, dmEM (Dulbecco’s modified eagle’ medium), siero bovino fetale (FBS), penicillina e streptomicina (P/S) per il test della pla…

Representative Results

Per comprendere l’efficacia degli antivirali sperimentali, devono essere ampiamente testati prima di essere inviati per studi clinici umani in vivo. A questo proposito, devono essere identificati i gruppi di controllo positivo, controllo negativo e test. La trifluorothymidina (TFT) è stata a lungo utilizzata come trattamento preferito per trattare l’herpes cheratite topicamente16. Usato come controllo positivo, i gruppi corneali trattati con TFT mostrano una minore diffusione dell’infezione. Come…

Discussion

Ricerche precedenti hanno dimostrato che BX795 ha un ruolo promettente come agente antivirale contro l’infezione da HSV-1; inibendo la chinasi 1 (TBK1)16che lega il serbatoio. Sia il TBK1 che l’autofagia hanno svolto un ruolo nell’aiutare a inibire l’infezione da HSV-1 come dimostrato sulle cellule epiteliali corneali umane. BX795 ha dimostrato di essere massimamente efficace con l’attività antivirale ad una concentrazione di 10μM e utilizzando sia l’analisi western blot che l’analisi della plac…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo studio è stato supportato da sovvenzioni NIH (R01 EY024710, RO1 AI139768 e RO1 EY029426) a D.S. A.A. è stato supportato da una sovvenzione F30EY025981 del National Eye Institute, NIH. Lo studio è stato condotto utilizzando le cornee suine ottenute dalla società Park Packing, 4107 Ashland Avenue, New City, Chicago, IL-60609

Materials

30 G hypodermic needles. BD 305128
500 mL glass bottle. Thomas Scientific 844027
Antimycotic and Antibiotic (AA) GIBCO 15240096 Aliquot into 5 mL tubes and keep frozen until use
Benchtop vortexer. BioDot BDVM-3200
Biosafety cabinet with a Bio-Safety Level-2 (BSL-2) certification. Thermofisher Scientific Herasafe 2030i
Calgiswab 6" Sterile Calcium Alginate Standard Swabs. Puritan 22029501
Cell scraper – 25 cm Biologix BE 70-1180 70-1250
Crystal violet Sigma Aldrich C6158 Store the powder in a dark place
Dulbecco’s modified Eagle’s medium – DMEM GIBCO 41966029 Store at 4 °C until use
Ethanol Sigma Aldrich E7023
Fetal bovine serum -FBS Sigma Aldrich F2442 Aliquot into 50 mL tubes and keep frozen until use
Flat edged tweezers – 2. Harward Instruments 72-8595
Freezers –80 °C. – Thermofisher Scientific 13 100 790
Fresh box of blades. Thomas Scientific TE05091
Guaze Johnson & Johnson 108 square inch folder 12 ply
HSV-1 17GFP grown in house Original strain from Dr. Patricia Spears, Northwestern University. GFP expressing HSV-1 strain 17
Insulin, Transferrin, Selenium – ITS GIBCO 41400045 Aliquot into 5 mL tubes and keep frozen until use
Magnetic stirrer. Thomas Scientific H3710-HS
Metallic Scissors. Harward Instruments 72-8400
Micropipettes 1 to 1000 µL. Thomas Scientific 1159M37
Minimum Essential Medium – MEM GIBCO 11095080 Store at 4 °C until use
OptiMEM  GIBCO 31985047 Store at 4 °C until use
Penicillin/streptomycin. GIBCO 15140148 Aliquot into 5 mL tubes and keep frozen until use
Phosphate Buffer Saline -PBS GIBCO 10010072 Store at room temperature
Porcine Corneas Park Packaging Co., Chicago, IL 0 Special order by request
Procedure bench covers – as needed. Thermofisher Scientific S42400
Serological Pipettes Thomas Scientific P7132, P7127, P7128, P7129, P7137
Serological Pipetting equipment. Thomas Scientific Ezpette Pro
Stereoscope Carl Zeiss SteREO Discovery V20
Stirring magnet. Thomas Scientific F37120
Tissue culture flasks, T175 cm2. Thomas Scientific T1275
Tissue culture incubators which can maintain 5% CO2 and 37 °C temperature. Thermofisher Scientific Forma 50145523
Tissue culture treated plates (6-well). Thomas Scientific T1006
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red GIBCO 25-300-062 Aliquot into 10 mL tubes and keep frozen until use
Vero cells American Type Culture Collection ATCC CRL-1586

Referencias

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Citar este artículo
Yadavalli, T., Volety, I., Shukla, D. Porcine Corneal Tissue Explant to Study the Efficacy of Herpes Simplex Virus-1 Antivirals. J. Vis. Exp. (175), e62195, doi:10.3791/62195 (2021).

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