エコHIV脳感染症のラットモデル
概要
ここでは、キメラHIV(EcoHIV)を用いた活性HIV感染の新しいラットモデルを確立するプロトコルを提示し、脳内のHIV-1ウイルス貯留層の理解を深め、HIV関連神経認知障害および関連する併存疾患(すなわち薬物乱用)を研究するシステムを提供するために重要である。
Abstract
EcoHIV感染マウスモデルは、HIV関連の神経学的合併症を調査する上で重要な有用性を有することがよく研究されている。薬物乱用および神経認知障害の研究のためのEcoHIV感染ラットモデルの確立は、神経HIVおよびHIV-1関連神経認知障害(HAND)の研究において有益であろう。本研究では、キメラHIV(EcoHIV)を用いた活動性HIV感染のラットモデルの作成に成功したことを実証する。まず、EcoHIVのレンチウイルス構築物を、培養293 FT細胞に48時間包装した。次いで、条件付き培地を濃縮し、力を入れた。次に、F344/Nラット脳組織へのEcoHIV-EGFPの両側立体態注射を行った。感染の1週間後、EGFP蛍光シグナルが感染した脳組織で検出され、EcoHIVがラットに活性HIV感染を誘導することに成功したことを示している。また、ミクログリア細胞マーカーに対する免疫染色を、Iba1、実施した。結果は、ミクログリアがEcoHIVを収容する主要な細胞型であることを示した。さらに、EcoHIVラットは、感染後8週間に、HANDの潜在的な神経行動メカニズムおよびシナプス機能障害である時間処理に変化を示した。全体として、本研究は、HIV-1感染のEcoHIVモデルをラットに拡張し、脳内のHIV-1ウイルス貯留層ならびにHANDおよび薬物乱用などの関連する併存疾患を研究するための貴重な生物学的システムを提供する。
Introduction
生物学的システムは、HIV-1関連神経認知障害(HAND)とその基礎となる神経機構2に関する我々の理解を高めている。特定の研究に最も適した生物学的システムを決定することは、しばしば関心の問題に依存する2.宿主動物モデルの範囲の限界は、HIV-1疾患の発症の研究に挑戦する。HIV-1ウイルス複製および病因を調べるため、Potash et3は、HIV表面エンベロープ糖タンパク質のコード領域を置換する活性HIV-1感染のマウスモデルを作成し、gp120を、エコトロピックMLVgp80に置き換え、マウス4におけるウイルス複製に成功した。キメラHIV(EcoHIV)マウスにおける尾静脈注射後、HIV-1血清陽性個体(例えば、感染したリンパ球およびマクロファージ)に似た多くの特徴が認められ、抗ウイルス免疫応答、および炎症3、5、6を標的とした。
マウスとラットはどちらもムリダエのメンバーですが、基本的な種の違いは、特定の実験問題に対するそれらの適合性に影響を与える可能性があります7.したがって、ラットへのEcoHIV感染モデルの拡張(一般的に薬物乱用および神経認知障害の研究で使用される)は、ニューロHIVの研究において有利であろう。例えば、その大きなサイズは、薬物自己投与手順のためのより実用的な8のための頸状カテーテル移植を行う。ラットにおける薬物自己投与技術は、HIV-19における動機づけに利用されている。さらに、多くの神経認知/行動タスクは、最初はラット10のために設計されました。ここでは、ラットにおけるEcoHIVの立体的注射の利用を報告し、EcoHIV感染モデルを拡張し、ニューロHIVおよびHANDに関連する新しい質問に対処する重要な機会を与える。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルでは、ラットにEcoHIV誘導HIV感染モデルを確立した。具体的には、注射後7日のラット脳における活性HIV感染を誘導することに成功した皮質へのEcoHIVの二国間立体態注入について述べた。Futhermore, 我々はラットのEcoHIV感染が手の重要な側面を研究するための良好な生物学的システムであり得ることを実証する。8週間後- EcoHIV感染, ラットは、重要な神経認知障害を示しました, NAc?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、NIH助成金HD043680、MH106392、DA013137、およびNS100624によって資金提供されました。
Materials
| 293FT cells | ThermoFisher Scientific | R70007 | |
| Antibiotic-Antimycotic solution | Cellgro | 30004CI | 100X |
| Corning BioCoatGelatin 75cm² Rectangular Canted Neck Cell Culture Flask with Vented Cap | Life Technologies | 354488 | |
| Corning DMEM with L-Glutamine, 4.5 g/L Glucose and Sodium Pyruvate | Life Technologies | 10013CV | |
| Cover glass | VWR | 637-137 | |
| drill | |||
| Dumont #5 Forceps | World Precision Instruments | 14095 | |
| Dumont #7 Forceps | World Precision Instruments | 14097 | |
| Eppendorf Snap-Cap Microcentrifuge Biopur Safe-Lock Tubes | Life Technologies | 22600028 | |
| Ethicon Vicryl Plus Antibacterial, 4-0 Polyglactin 910 Suture, 27in. FS-2 | Med Vet International | VCP422H | |
| Hamilton syringe | Hamilton | 1701 | |
| Invitrogen Lipofectamine 3000 Transfection Reagent | Life Technologies | L3000015 | |
| Iris Forceps | World Precision Instruments | 15914 | |
| Iris Scissors | World Precision Instruments | 500216 | |
| Lentivirus-Associated p24 ELISA Kit | Cell Biolabs, inc. | VPK-107-5 | |
| Lenti-X Concentrator | Takara | PT4421-2 | |
| Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Life Technologies | 11058021 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127-500G | |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
| ProLong Gold | Fisher Scientific | P36930 | |
| Sevoflurane | Merritt Veterinary Supply | 347075 | |
| stereotaxic apparatus | Kopf Instruments | Model 900 | |
| SuperFrost Plus Slides | Fisher Scientific | 12-550-154% | |
| Vannas Scissors | World Precision Instruments | 500086 |
参考文献
- Illenberger, J. M., et al. HIV Infection and Neurocognitive Disorders in the Context of Chronic Drug Abuse: Evidence for Divergent Findings Dependent upon Prior Drug History. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 15 (4), 715-728 (2020).
- Joseph, S. B., Swanstrom, R. The evolution of HIV-1 entry phenotypes as a guide to changing target cells. Journal of Leukocyte Biology. 103 (3), 421-431 (2018).
- Potash, M. J., et al. A mouse model for study of systemic HIV-1 infection, antiviral immune responses, and neuroinvasiveness. Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 102 (10), 3760-3765 (2005).
- Albritton, L. M., Tseng, L., Scadden, D., Cunningham, J. M. A putative murine ecotropic retrovirus receptor gene encodes a multiple membrane-spanning protein and confers susceptibility to virus infection. Cell. 57, 659-666 (1989).
- Geraghty, P., Hadas, E., Kim, B. H., Dabo, A. J., Volsky, D. J., Foronjy, R. HIV infection model of chronic obstructive pulmonary disease in mice. American Journal of Physiology – Lung Cellular and Molecular Physiology. 312 (4), 500-509 (2017).
- Gu, C. J., et al. EcoHIV infection of mice establishes latent viral reservoirs in T cells and active viral reservoirs in macrophages that are sufficient for induction of neurocognitive impairment. PLoS Pathogens. 14 (6), 1007061 (2018).
- Ellenbroek, B., Youn, J. Rodent models in neuroscience research: is it a rat race. Disease Models, Mechanisms. 9 (10), 1079-1087 (2016).
- Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. Novel apparatus and method for drug reinforcement. Journal of Visualized Experiments. (42), e1998 (2010).
- Bertrand, S. J., Mactutus, C. F., Harrod, S. B., Moran, L. M., Booze, R. M. HIV-1 proteins dysregulate motivational processes and dopamine circuitry. Scientific Reports. 8 (1), 7869 (2018).
- McGaughy, J., Sarter, M. Behavioral vigilance in rats: task validation and effects of age, amphetamine, and benzodiazepine receptor ligands. Psychopharmacology. 117 (3), 340-357 (1995).
- Li, H., Aksenova, M., Bertrand, S., Mactutus, C. F., Booze, R. M. Quantification of filamentous actin (F-actin) puncta in rat cortical neurons. Journal of Visualized Experiments. (108), (2016).
- McLaurin, K. A., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. Disruption of Timing: NeuroHIV Progression in the Post-cART Era. Scientific Reports. 9 (1), 827 (2019).
- McLaurin, K. A., Moran, L. M., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents. Journal of Visualized Experiments. (146), e58659 (2019).
- Li, H., McLaurin, K. A., Mactutus, C. F., Booze, R. M. Ballistic Labeling of Pyramidal Neurons in Brain Slices and in Primary Cell Culture. Journal of Visualized Experiments. (158), (2020).
- Ko, A., et al. Macrophages but not Astrocytes Harbor HIV DNA in the Brains of HIV-1-Infected Aviremic Individuals on Suppressive Antiretroviral Therapy. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 14 (1), 110-119 (2019).
- Sopper, S., et al. The effect of simian immunodeficiency virus infection in vitro and in vivo on the cytokine production of isolated microglia and peripheral macrophages from rhesus monkey. Virology. 220 (2), 320-329 (1996).
- Llewellyn, G. N., Alvarez-Carbonell, D., Chateau, M., Karn, J., Cannon, P. M. HIV-1 infection of microglial cells in a reconstituted humanized mouse model and identification of compounds that selectively reverse HIV latency. Journal of NeuroVirology. 24 (2), 192-203 (2018).
