Descriviamo l’uso di una cornea suina per testare l’efficacia antivirale dei farmaci sperimentali.
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.
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.
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…
The authors have nothing to disclose.
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
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 |