Etablering af Viral infektion og analyse af Host-Virus interaktion i Drosophila Melanogaster

Nye virale infektioner, især af arboviruses, såsom den Chikungunya virus¹, Dengue virus, gul feber virus² og Zikavirus³, har været en stor trussel mod folkesundheden ved at forårsage pandemier ⁴. således en bedre forståelse af virus-vært interaktion er blevet stadig vigtigere for epidemiske kontrol og behandling af virale sygdomme hos mennesker. For dette mål, skal mere passende og effektive modeller oprettes til at efterforske de mekanismer, der ligger til grund for virusinfektion.

Frugtflue, Drosophilamelanogaster (D. melanogaster), sørger et kraftfuldt system for at undersøge virus-vært interaktion^5,6 og har vist sig for at være en af de mest effektive modeller til at studere menneskets virussygdomme^{7 , 8 , 9}. stærkt bevarede antiviral signalering veje og uforlignelige genetiske værktøjer gør flyver en stor model for at give betydelige resultater med reelle konsekvenser for menneskers antiviral undersøgelser. Derudover fluer er nemt og billigt at opretholde i laboratoriet og er bekvemt for omfattende screening af roman regulerende faktorer^6,10 i virus og værten under infektion.

Fire store stærkt bevarede antiviral veje (fx., RNA interferens (RNAi) vej¹¹, JAK-STAT vej¹², NF-κB vej og autophagy vej¹³) er godt undersøgt i Drosophila i de seneste år⁶. RNAi-vej er en bred antiviral mekanisme, der kan undertrykke de fleste former for virus infektion^6,14. Afbrydelse af denne vej af mutation i gener som Dicer-2 (Dcr-2) eller Argonaute 2 (AGO2) kan føre til øget virus titer og vært dødelighed^15,16,17. JAK-STAT pathway har været impliceret i kontrol af infektion med en virus fra familien Dicistroviridae og familien Flaviviridae i insekter, fx., Drosophila C virus (DCV) i fluer¹⁶ og West Nile-virus (VNV) og Dengue Virus i myg^18,19. Drosophila vejafgift (homologe til den menneskelige NF-κB vej) og immundefekt (IMD) veje (svarende til den menneskelige NF-κB og TNF pathway) er begge involveret i forsvaret virus invasionen^{20,21, 22}. autophagy er en anden bevarede mekanisme, der er involveret i reguleringen af viral infektion, som er godt præget i Drosophila^23,24. Således, identifikation af nye regulerende faktorer af disse veje og dissekere krydstale mellem disse antiviral signalering og andre biologiske veje som stofskifte, aldring, neurale reaktion og så videre, kan være nemt at sætte op i Drosophila system.

Selv om mest veletablerede viral smitsomme modeller i Drosophila er induceret af RNA-vira, infektion af hvirvelløse iriserende Virus 6I (IV-6) og Kallithea virus har vist potentiale for undersøgelse af DNA virus i fluer^{25, 26}. Virussen kan desuden også ændres for at tillade infektion i Drosophila, såsom influenzavirus⁹. Dette har stærkt udvidet anvendelse af Drosophila screening platform. I denne procedure bruger vi DCV som et eksempel til at beskrive hvordan man kan udvikle en viral smitsomme system i Drosophila. DCV er en positiv følelse enkelt strandede RNA virus af ca 9300 nukleotider, kodning 9 proteiner²⁷. Som en naturlig patogen af D. melanogasterbetragtes DCV som en egnet virus at studere vært fysiologiske, adfærdsmæssige og basal immunrespons i værten-virus interaktion og co-Evolution²⁸. Derudover gør dens hurtige dødelighed efter infektion i vildtype fluer DCV nyttigt at screene for resistente eller modtagelige gener i vært²⁹.

Men der er flere aspekter af bekymring når man studerer virale infektioner i Drosophila. For eksempel, har symbiotisk bakterier Wolbachia en evne til at hæmme et bredt spektre af RNA-virus spredning i Drosophila og myg^30,31,32. Seneste beviser viser en mulig mekanisme i hvilke Wolbachia blokke Sindbis virus (SINV) infektion gennem opregulering af methyltransferase Mt2 udtryk i vært³³. Den genetiske baggrund for insekter er desuden også afgørende for virusinfektion. For eksempel, den naturlige polymorfi i gen, pastrel (pst), bestemmer modtagelighed for DCV infektion i Drosophila^34,35, mens loci Ubc-E2H og CG8492 er involveret i Cricket lammelse virus (CrPV) og Flock hus virus (FHV) infektion, henholdsvis³⁶.

De særlige måder at etablere virus-værts-samspillet i fluer, skal vælges efter forskningsformål som en høj overførselshastighed skærmen til værten cellulære komponenter i Drosophila celle linjer^37,38, mundtlige infektion at studere gut-specifikke antivirale svar^22,39,40, nål pricking^41,42 eller nano-injektion ved at passere epitelial barrierer for at stimulere systemisk immun svar. Nano-injektion kan netop kontrollere viral dosis for at fremkalde en kontrolleret antiviral reaktion og en fysiologisk læsion⁴³, dermed garantere høj eksperimentelle reproducerbarhed⁴⁴. I denne undersøgelse beskriver vi en nano-injektion metode for at studere virus-værtssammenspil i Drosophila, fremhæver betydningen af fluer baggrundseffekter.