We hebben een fluorescente in situ hybridisatie protocol voor de detectie van een persistente DNA virusgenoom in weefselcoupes van diermodellen. Dit protocol maakt het bestuderen infectie proces codetection van het virale genoom, zijn RNA producten en virale of cellulaire eiwitten in enkele cellen.
Enkele cel codetection van een gen, het RNA-product en cellulaire regulerende eiwitten is essentieel voor regulatie van genexpressie te bestuderen. Dit is een uitdaging op het gebied van de virologie, in het bijzonder voor nucleaire replicerende persistente DNA-virussen die dierlijke modellen voor de studie betrokken. Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) is een levenslange latente infectie in perifere neuronen. Latent virus dient als reservoir, waaruit reactiveert en veroorzaakt een nieuwe herpetische episode. De celbiologie van HSV-1 latency blijft slecht begrepen, mede door het ontbreken van methoden om HSV-1 genoom te detecteren in situ in diermodellen. We beschrijven een DNA-fluorescente in situ hybridisatie (FISH) aanpak efficiënt detecteren laag-kopie virale genomen binnen delen van neuronale weefsels van besmette dierlijke modellen. De methode is gebaseerd op warmte gebaseerde antigen ontmaskering, en direct gemerkt zelfgemaakte DNA-probes, of commercieel beschikbare sondes. We ontwikkelden een triple staiNing aanpak, waarbij DNA-FISH met RNA-FISH en immunofluorescentie, met behulp van peroxidase gebaseerd signaalversterking aan elke kleuring eis tegemoet te komen. Een belangrijke verbetering is het vermogen te verkrijgen, binnen 10 urn weefselcoupes, lage achtergrond signalen met hoge resolutie kan worden afgebeeld door confocale microscopie en wide-field conventionele epifluorescentie. Bovendien, de drievoudige kleuring werkte met een groot aantal antilichamen tegen cellulaire en virale eiwitten. Het volledige protocol duurt 2,5 dagen om antilichaam en sondepenetratie tegemoet in het weefsel.
Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) is een hardnekkige menselijke neurotropisch virus, oprichting van een lange-termijn latente infectie in neuronen van de nervus ganglia (TG) van het perifere zenuwstelsel, waaruit reactiveert periodiek te repliceren en te verspreiden. De HSV-1-genoom is een 150 kb dsDNA lokaliseren in de kern van het ontvangende neuron waar het blijft chromatinized multicopy plasmiden die niet integreren in het gastheercelgenoom 1,2. Tijdens latentie wordt de HSV-1 replicatiecyclus genetisch programma sterk onderdrukt en genexpressie beperkt tot de latentie geassocieerde transcriptie (LAT) locus van latentie inrichting inleiding van reactivering 3. LAT produceert een lange 8,5 kb niet-coderende RNA in een grote 2 kb stabiel lasso verwerkt en verschillende miRNA 4-7. HSV-1 latentie wordt derhalve gekenmerkt door de aanwezigheid van het virale genoom DNA, RNA LAT en de afwezigheid van detecteerbare replicatiecyclus eiwitten.
NHOUD "> Animal modellen, voornamelijk muizen en konijnen, zijn experimentele modellen indient verschillende kenmerken van latency bij de mens. Een van de voornaamste belangen van deze modellen is dat ze het bestuderen van de fysiologische aspecten van HSV-1 latentie bij immuuncompetente gastheren. In de afgelopen decennia Veel experimenteel hulpmiddelen, zoals genetisch gemodificeerde virussen en muizen, zijn ontwikkeld om de fysiologie, genetica en celbiologie van HSV-1 latentie uit dierlijke weefsels te bestuderen. Tot nu werd viraal genomisch DNA gedetecteerd en gekwantificeerd door Southern blot en qPCR van gedissocieerd TG. Er is echter nog geen methode beschikbaar voor HSV-1-genoom te detecteren door in situ hybridisatie op weefselsecties 8. Daarom wordt latentie routinematig beoordeeld op coupes door de detectie van LAT RNA door RNA in situ hybridisatie plaats virale genoom detecteren. Omdat het onmogelijk is om geïnfecteerde cellen te karakteriseren op basis van de aanwezigheid van virale genomen, this technische beperking is een belangrijk nadeel van de analyse van vele aspecten van de gastheer-virus interacties, zoals de relatie tussen het virale genoom en cellulaire en virale genexpressie of de gastheer-cel gemedieerde immuunrespons 9,10.Belangrijker, de cel-naar-cel heterogeniteit van de latente infectie blijft relatief onontdekt en is aangetoond dat een belangrijk kenmerk van latentie in muizen en menselijke sensorische ganglion neuronen geïmplanteerd in SCID muizen 11-17. Typisch werd aangetoond door qPCR dat de HSV-1-genoom kopieaantal per cel varieert van 5 tot enkele honderden. Hoewel LAT verschijnt als een belangrijke regulator van latentie en reactivatie, qPCR gegevens over geïsoleerde neuronen en in situ PCR aangegeven dat slechts een subset van latent geïnfecteerde neuronen, zo laag als 30%, drukt de LAT locus 11,12,18-21. Hoe de gastheercel en cellulaire omgeving in het weefsel effect van het virus latentie inrichting envirale genexpressie blijft onduidelijk. Hier beschrijven we een sterke fluorescente in situ hybridisatie (FISH) werkwijze voor de efficiënte detectie van laag copy HSV-1 genoom DNA in dierlijke neuronaal weefsel secties. Deze methode is ontworpen en door ons gebruikt om toegang tot hoge resolutie microscopie die nodig is om de interactie van het virale genoom studie met de gastheercel intra-nucleaire componenten 22 krijgen. Verder beschrijven we een meervoudige kleuring werkwijze voor de gelijktijdige detectie van het virale DNA met RNA en eiwitten, die een uniek instrument om de virus-gastheer interacties die virale genexpressie reguleren beschrijven. De werkwijze kan ook worden toegepast voor een breed scala van analyses die de detectie van HSV-1 latent genoom, zoals kwantificeren geïnfecteerde neuronen in groot aantal secties. Een belangrijke stap is antigenen behandelen op het virale DNA hybridisatie toegankelijk maken. Aldus kan dit protocol ook efficiënt voor het detecteren zijnvan andere dsDNA virussen, die momenteel niet gedetecteerd door conventionele DNA-FISH benaderingen binnen dierlijke weefsels.
De hier beschreven protocol maakt de detectie van HSV-1 genoom latent in neuronen van muizen neuronaal weefsel secties. Onze kennis van de trajecten reguleren virale genexpressie beperkt door een gebrek aan methode HSV-1 genomisch DNA te detecteren in situ in neuronale weefsels. Informatie over genoom kopie aantal en het aandeel van geïnfecteerde neuronen kwam vooral van PCR-analyse op los neuronen 11,12. In het ophelderen van de rol van de gastheer-cel nucleaire architectuur op HSV-1 latentie, zett…
The authors have nothing to disclose.
Wij danken N. Sawtell (Cincinnati Children's Hospital Medical Center, Cincinnati, Ohio, USA), S. Efstathiou (Universiteit van Cambridge, UK) en James Hill (LSU Health Sciences Center, New Orleans, USA) voor het verstrekken van monsters van HSV-1 geïnfecteerde muizen en konijnen, respectievelijk, en voor reagentia; H. Masumoto (Kazusa DNA Research Institute, Chiba, Japan) en S. Khochbin (Institut Albert Bonniot, Grenoble, Frankrijk) voor nuttige discussies.
Dit werk werd gefinancierd door subsidies van het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) (ATIP programma, PL, http://www.cnrs.fr), de Franse Nationale Research Agency (ANR) (ANR-05-MIIM- 008-01, CENTROLAT, http://www.agencenationale-recherche.fr ), de FINOVI Foundation ( http://www.finovi.org/:fr:start ), de Labex DEVweCAN (ANR-10-LabX-61 ) van de Universite de Lyon, in het programma "Investissements d'Avenir "(ANR-11-IDEX-0007) geëxploiteerd door de ANR ( http://www.agence-nationale-recherche.fr ), l'Association pour la Recherche contre le Cancer (ARC-7979 en ARC- 4910, http://www.arc-cancer.net ), la Ligue Nationale Contre le Cancer (LNCC, http://www.ligue-cancer.net ) en Inca (EPIPRO programma, http://www.e -cancer.fr ). FC en PL zijn CNRS onderzoekers.
Balb/c mice | Janvier, France | 6 week-old females | |
HSV-1 strains | SC16 strain (wild type) | See Labetoule, M. et al. (2003) Invest Ophthalmol Vis Sci 44: 217–225, for details on HSV-1 strain and virus stock preparation. | |
Ketamine hydrochloride | Sigma | K2753 | Intraperitoneal injection of a solution containing Ketamine (100mg/kg) and Xylazine (10mg/kg) |
Xylazine hydrochloride | Sigma | X1251 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma | 158127 | Suspend 4g of PFA in 90mL of water. Add 50µL of 1N NaOH, and heat at 60°C in a water bath with agitation. PFA dissolves in about 30min. Add 10mL of 10X PBS. This solution can be prepared in advance and stored at -20 °C in 5mL tubes. Caution. Manipulate under a fume hood. |
Physiological Saline | Sigma | 07982-100TAB-F | |
1X PBS, pH 7.4 (sterile) | Life Technologies | 10010-015 | |
Sucrose | Sigma | 84100 | Prepare a 20% sucrose solution in 1X PBS. |
Cryosectionning embedding medium – Tissue-Tek OCT Compound – | SAKURA | 4583 | |
Large vector DNA purification kit | Qiagen | 12462 | To purify Cosmid or BAC vector containing HSV-1 genome and store at -20°C |
Nick translation kit | Roche Applied Sciences | 10 976 776 001 | |
Cy3-dCTP | GE Healthcare | PA53021 | Protect from light |
0.5M EDTA | Sigma | E6758 | |
G50 Mini spin column | GE Healthcare | 27-5330-01 | |
Salmon sperm DNA 10mg/mL | Invitrogen / Life Technologies | 15632-011 | |
Ethanol molecular biology grade | Sigma | 87047 | Prepare a 70% solution |
Salmon sperm DNA | Invitrogen / Life Technologies | 15632-011 | |
Formamid Molecular biology grade | Sigma | F9037 | Caution. Manipulate under fume hood. |
HSV-1 biotinylated commercial probe | Enzo Life Sciences | ENZ-40838 | |
ImmEdge hydrophobic pen | Vector Laboratories | H-4000 | |
20X Saline Sodium Citrate (SSC) | Sigma | S6639 | Prepare a 2X SSC solution in ddH20. |
Triton X-100 | Sigma | T8787 | Prepare a 10% stock solution in water and store at +4°C. Prepare the 0.5% solution in 1X PBS right before use. |
10mM sodium citrate pH 6.0 | Sigma | S1804 | Prepare a 100mM stock solution (10X). Weigh 10,5g of citric acid (MW 210.14. Caution, irritant and toxic, wear appropriate mask and gloves), and dissolve in 400mL water. Adjust pH at 6.0 with 1N NaOH (caution, irritant, wear gloves). Adjust to 500mL with distilled water. Dilute 10 times in distilled water before use. |
Acetic Acid | Sigma | 320099 | |
Methanol, molecular biology grade | Sigma | 322415 | |
Dextran sulfate – MW 500 000 | Euromedex | EU0606-A | |
Denhardt's solution (100X) | Euromedex | 1020-A | |
Rubber Cement "FixoGum" | Marabut | 290110000 | |
DNA purification kit – Qiaquick PCR purification kit – | Qiagen | 28104 | |
T7 in vitro transcription kit | Ambion / Life Technologies | AM1314 | |
Biotin-16-UTP | Roche Applied Sciences | 11388908910 | |
RNA purification mini-column | Qiagen | 73404 | |
Ribonucleoside Vanadyl Complex | New England Biolabs | S1402S | |
H2O2 | Sigma | H3410 | Prepare a 3% solution in distilled water. Store at +4 °C and protect from light. |
Yeast tRNA | Invitrogen | 15401011 | prepare a 10mg/mL solution in RNAse free water |
Normal Goat Serum | Invitrogen | PCN5000 | |
Primary antibodies | Any supplier | The following primary antibodies were used in the result section: anti-mouse CENP-A (rabbit mAb C51A7, Cell Signaling Technologies), and anti-ATRX H-300 (Santa Cruz Biotechnology) | |
Secondary fluorescent antibodies | Invitrogen / Life Technologies | The fluorescent secondary antibodies routinely used in our protocol are AlexaFluor labeled goat antibodies (IgG H+L). The antibody used in the result section is an anti-rabbit goat antibody labaled with AlexaFluor 488 (reference A11001) | |
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit – Streptavidin + AlexaFluor 350 (blue fluorescence) | Invitrogen / Life Technologies | #T20937 | TSA kits are also available from Perkin Elmer |
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit – Streptavidin + AlexaFluor 488 (green fluorescence) | Invitrogen / Life Technologies | #T20932 | |
Hoechst 33342 | Invitrogen / Life Technologies | H3570 | Prepare a 0.5µg/mL solution in 1X PBS immediatly before use. Discard the remaining solution. |
22x50mm coverslip. n°1.5 glass. | Electron Microscopy Sciences | 72204-04 | |
Mounting medium with anti-fading agent – Vectashield – | Vector Laboratories | H-1000 | Another conventional product is Fluoromount G from electron microscopy Science |
Superfrost glass slides | FisherScientific | 12-550-15 | |
EQUIPMENT | |||
Equipment / material | Company | Reference | Note |
Needle for infection | Glass micropipette hot drawn. Home made. | ||
Dissection equipement | Moria, France | Microsurgical scissors and forceps | |
Peristaltic pump | Cole Palmer Instruments | Easyload Masterflex | |
Micro-syringe pump device (Nano Pump) | kdScientific | KDS310 | |
Cryostat | Leica France | CM 1510-1 | |
-80 °C freezer | Sanyo | Ultra Low -80°C | |
Domestic microwave oven | |||
Dry block heater | Eppendorf | 022670204 | |
Incubator Slide moat | Boekel Scientific | 240000 | |
Coplin Jar | Dominique Dutscher | 68512 | |
Staining glass container | Dominique Dutscher | 68506 | |
Fluorescent microscope | Zeiss | The images presented in the result section were collected with a Zeiss AxioObserver with objective x40 LD NeoFluor N.A 0.6, and x100 PlanApochromat N.A 1.3. Filter set #38, #43 and #43. HXP 120 fluorescence light source. Photometrics CoolSNAP HQ2 CCD camera. Signal will be more easily observed on a recent high efficiency microscope such as Zeiss AxioImager/AxioObserver series, Nikon Ti-E/Ni-E series or Leica DM/DMI6000 series |