Vi beskriver bruken av en porcin hornhinne for å teste den antivirale effekten av eksperimentelle legemidler.
Virus og bakterier kan forårsake en rekke okulære overflatefeil og degenerasjon som sår og sår gjennom hornhinneinfeksjon. Med en seroprevalens som spenner fra 60-90% over hele verden, Herpes Simplex Virus type-1 (HSV-1) ofte forårsaker mucocutaneous lesjoner i den orofaciale regionen som også manifesterer seg som lesjoner og infeksjon-assosiert blindhet. Mens nåværende antivirale legemidler er effektive, krever fremveksten av motstand og utholdenhet av giftige bivirkninger utvikling av nye antivirale midler mot dette allestedsnærværende patogenet. Selv om in vitro-vurdering gir noen funksjonelle data om et fremvoksende antiviralt, viser de ikke kompleksiteten til okulært vev in vivo. In vivo-studier er imidlertid dyre og krever opplært personell, spesielt når du arbeider med virale midler. Derfor er ex vivo-modeller effektive, men rimelige trinn for antiviral testing. Her diskuterer vi en protokoll for å studere infeksjon ved HSV-1 ved hjelp av porcine corneas ex vivo og en metode for å behandle dem topisk ved hjelp av eksisterende og nye antivirale legemidler. Vi demonstrerer også metoden for å utføre en plakkanalyse ved hjelp av HSV-1. Metodene som er beskrevet kan brukes til å utføre lignende eksperimenter for å studere infeksjoner som ligner HSV-1-patogenet.
Personer som lider av okulære infeksjoner pådrar seg ofte synstap1. Med høy seroprevalens over hele verden lider HSV-infiserte individer av tilbakevendende øyeinfeksjoner som fører til hornhinnen arrdannelse, stromal keratitt og neovascularization2,3,4,5. HSV-infeksjoner har også vist seg å forårsake sjeldnere, en rekke alvorlige tilstander blant immunkompromitterte, ubehandlede pasienter som encefalitt og systemisk sykelighet6,7,8. Legemidler som Acyclovir (ACV) og dens nukleosidanaloger har vist konsistent suksess med å dempe HSV-1-infeksjon og til og med kontrollere reaktivering, men langvarig bruk av disse stoffene er forbundet med nyresvikt, fosteravvik og manglende begrensning av fremveksten av legemiddelresistens mot utviklende virusstammer9,10,11,12,13. Kompleksiteter forbundet med HSV-1 okulære infeksjoner, har tidligere blitt studert in vitro ved hjelp av monolayers og 3D-kulturer av menneskelige hornhinneceller og in vivo ved hjelp av murine eller kanin okulære infeksjoner. Mens disse in vitro-modellene gir betydelige data om de cellulære biologiske komponentene i HSV-1-infeksjoner, klarer de imidlertid ikke å etterligne den intrikate kompleksiteten i hornhinnen vev og gjør lite for å belyse den dendrittiske spredningen av viruset14. Derimot, selv om in vivo-systemer er mer innsiktsfulle i å vise infeksjon spredt i hornhinner og immunaktiveringsresponser under HSV-1-infeksjon, kommer de med advarselen om at de krever trente etterforskere og store fasiliteter for dyrepleie for å overse forsøkene.
Her bruker vi porcin hornhinner som en ex vivo modell for å undersøke HSV-1 infeksjon indusert sår system. Både den potensielle farmakologien til visse legemidler samt sårets celle- og molekylærbiologi forårsaket av infeksjonen kan studeres gjennom vevsekstlantkulturer. Denne modellen kan også endres for bruk til andre virus- og bakterieinfeksjoner også. I denne studien ble porcin hornhinnen brukt til å teste den antivirale effekten av et preklinisk lite molekyl, BX795. Bruken av svine corneas ble foretrukket på grunn av enkel tilgang og kostnadseffektivitet. I tillegg er porcin hornhinnemodeller gode modeller av menneskelige øyne med hornhinnen lett å isolere, tilstrekkelig størrelse for infeksjon og visualisering og robust for å håndtere15. Porcin hornhinnen er også sammenlignbar med kompleksiteten av menneskelige hornhinnen modeller i både trans hornhinnen permeabilitet og systemiskabsorpsjon 15. Ved å bruke denne modellen til studien var vi i stand til å belyse hvordan BX795 er verdig videre undersøkelse som en kompetent hemmer av HSV-1 virusinfeksjon og legger til litteraturen for å klassifisere den som en potensiell antiviral forbindelse med små molekyler16.
Tidligere forskning har vist at BX795 har en lovende rolle som antiviralt middel mot HSV-1-infeksjon; ved å hemme TANK-bindende kinase 1 (TBK1)16. Både TBK1 og autofagi har spilt en rolle i å hemme HSV-1 infeksjon som demonstrert på humane hornhinnen epitelceller. BX795 ble vist å være maksimalt effektiv med antiviral aktivitet i en konsentrasjon på 10μM og ved hjelp av både vestlig blotanalyse og viral plakkanalyse av viktige virusproteiner, BX795 ble vist å hemme HSV-1 infeksjon som ka…
The authors have nothing to disclose.
Denne studien ble støttet av NIH-tilskudd (R01 EY024710, RO1 AI139768 og RO1 EY029426) til D.S. A.A. ble støttet av et F30EY025981-stipend fra National Eye Institute, NIH. Studien ble utført ved hjelp av svine corneas hentet fra Park Packing company, 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 |