Summary

Salvamento e Caracterização do Vírus Recombinante de um Clone Infeccioso do Vírus do Novo Mundo Zika

Published: June 07, 2017
doi:

Summary

Este protocolo descreve a recuperação do vírus Zika infeccioso a partir de um clone de cDNA infeccioso com dois plasmídeos.

Abstract

Os clones de cDNA infecciosos permitem a manipulação genética de um vírus, facilitando assim o trabalho em vacinas, patogênese, replicação, transmissão e evolução viral. Aqui descrevemos a construção de um clone infeccioso para o vírus Zika (ZIKV), que atualmente está causando um surto explosivo nas Américas. Para evitar a toxicidade para bactérias comumente observadas com plasmídeos derivados de flavivírus, geramos um sistema de dois plasmídeos que separa o genoma no gene NS1 e é mais estável que as construções de comprimento total que não puderam ser recuperadas com sucesso sem mutações. Após a digestão e a ligação para unir os dois fragmentos, o ARN viral completo pode ser gerado por transcrição in vitro com polimerase de ARN T7. Após a eletroporação do ARN transcrito nas células, recuperou-se o vírus que apresentava cinética de crescimento in vitro semelhante e fenótipos de virulência e infecção in vivo em camundongos e mosquitos, respectivamente.

Introduction

O vírus Zika (ZIKV; Família Flaviviridae : Gênero Flavivírus ) é um flavivírus transmitido por mosquito que chegou ao Brasil em 2013-14 e posteriormente foi associado a um surto maciço de doença febril que se espalhou pelas Américas 1 . Além disso, o ZIKV tem sido associado a desfechos graves da doença, como a síndrome de Guillain-Barré em adultos e microcefalia em fetos e neonatos 2 . Pouco se sabia sobre ZIKV antes da sua rápida propagação no hemisfério ocidental. Isso incluiu a falta de ferramentas moleculares, dificultando assim a pesquisa mecanicista. Ferramentas moleculares para vírus, tais como clones de cDNA infecciosos, facilitam a vacina e o desenvolvimento terapêutico antiviral e permitem a avaliação de fatores genéticos virais relacionados à patogênese viral diferencial, resposta imune e evolução viral.

Os clones infecciosos de Flavivirus são conhecidos por serem altamente instáveis ​​em bactérias devido a crPromotores procarióticos ypticos presentes em seus genomas 3 . Várias abordagens têm sido usadas para melhorar esse problema; Incluindo a inserção de repetições em tandem a montante das sequências virais 4 , mutação das seqüências promotoras procarióticas putativas 5 , dividindo o genoma em múltiplos plasmídeos 6 , vetores numéricos de baixa cópia (incluindo cromossomos artificiais bacterianos) 7 , 8 e inserção de intrões no genoma viral 9 . Um sistema completo sem modificações foi descrito para ZIKV; No entanto, este clone pareceu ser atenuado na cultura celular e em camundongos 10 . Outros grupos criaram intrões no genoma de ZIKV, permitindo a interrupção de seqüências instáveis ​​em bactérias que podem ser empalmadas em células de mamíferos in vitro para a produção de vírus infecciosos 11, 12 . Além disso, um sistema baseado em PCR, intitulado Infectious-Subgenomic-Amplicons, foi utilizado com sucesso para resgatar o protótipo MR766 de ZIKV 13 . A abordagem descrita aqui não requer seqüências estranhas, mas sim interrompe o genoma na região de alta instabilidade usando múltiplos plasmídeos, que já foram utilizados com sucesso com vírus da febre amarela 6 , dengue 14 , 15 e do Nilo Ocidental 16 . Além disso, a adição da sequência de ribozima da hepatite D no terminal genômico viral facilita a criação de um autêntico final 3 'sem a necessidade de adicionar um site de linearização. Além disso, ambos os plasmídeos são construídos em um vetor de números de baixa cópia (pACYC177, ~ 15 cópias por célula) para mitigar qualquer toxicidade residual 17 . O vírus recuperado exibe um perfil de crescimento comparável aoVírus parental em curvas de crescimento in vitro em 8 linhas celulares compreendendo uma variedade de tipos de células derivadas de mamíferos e insetos e exibiu perfis patogênicos idênticos em camundongos e taxas de infecção, disseminação e transmissão em mosquitos 18 .

Aqui, detalhamos um protocolo descrevendo como cultivar os plasmídeos de clones infecciosos, gerar RNA viral completo (o genoma viral) in vitro e recuperar vírus infecciosos em cultura celular. Primeiro, descrevemos a propagação de plasmídeos em bactérias ou amplificação sem bactérias usando amplificação do círculo circulante (RCA). Em seguida, mostramos como os dois plasmídeos são digeridos e subsequentemente ligados em conjunto para gerar vírus de comprimento total. Finalmente, descrevemos a produção de ARN transcrito e sua subsequente eletroporação em células Vero, seguidas de titulação de vírus recuperado ( Figura 1 ). A abordagem descrita é rápida, permitindo queR recuperação de stocks de vírus infecciosos em 1-2 semanas.

Protocol

1. Transformação e Recuperação de Plasmídeos de Clone Infecciosos Transforme ambos os plasmídeos (separadamente) usando um protocolo de transformação comercial ( por exemplo , NEB 5 Minute Transformation Protocol) com algumas modificações. Ambos os plasmídeos contêm um gene que codifica a resistência à ampicilina, portanto, use ampicilina ou carbenicilina para seleção. A carbanilhilina é preferida, pois é mais estável. Remova as células (veja a Tabela de …

Representative Results

O protocolo aqui descrito permite a recuperação do vírus Zika infeccioso derivado de clones. Manipular o sistema de clones infecciosos de dois plasmídeos é direto quando realizado com cuidado, em comparação com versões completas que são altamente instáveis ​​(dados não mostrados). Após a digestão e a ligação das duas peças distintas, o ARN tampado é produzido usando transcrição in vitro com polimerase T7 que é então eletroporada em células Vero ( <stron…

Discussion

Here we describe a method for the recovery of a bipartite infectious cDNA clone system for ZIKV. Previously described clones for ZIKV suffer from either attenuation or require the addition of introns, making plasmids larger and preventing rescue in insect cells. Infectious virus can be recovered using the two-plasmid clone system in either mammalian or insect cells (data not shown). In addition, virus recovered from this system behaves similarly to wild-type virus in several cell lines, in an immunocompromised mouse mode…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores agradecem a Kristen Bullard-Feibelman, Milena Veselinovic e Claudia Rückert por sua assistência na caracterização do vírus derivado de clones. Este trabalho foi apoiado em parte por doações do Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, NIH sob subsídios AI114675 (BJG) e AI067380 (GDE).

Materials

NEB Stable CompetentE. coli New England BioLabs C3040H
Carbenicillin, Disodium Salt various
Zyppy Plasmid Miniprep Kit Zymo Research D4036
ZymoPURE Plasmid Maxiprep Kit Zymo Research D4202
SalI-HF New England BioLabs R3138S 20,000 units/ml
NheI-HF New England BioLabs R3131S 20,000 units/ml
ApaLI New England BioLabs R0507S 10,000 units/ml
EcoRI-HF New England BioLabs R3101S 20,000 units/ml
BamHI-HF New England BioLabs R3136S 20,000 units/ml
HindIII-HF New England BioLabs R3104S 20,000 units/ml
illustra TempliPhi 100 Amplification Kit GE Healthcare Life Sciences 25640010
NucleoSpin Gel and PCR Clean-up Macherey-Nagel 740609.5
Shrimp Alkaline Phosphatase (rSAP) New England BioLabs M0371S 1,000 units/ml
Alkaline Phosphatase, Calf Intestinal (CIP) New England BioLabs M0290S 10,000 units/ml
T4 DNA Ligase New England BioLabs M0202S 400,000units/mL
HiScribe T7 ARCA mRNA Kit New England BioLabs E2065S
Vero cells ATCC CCL-81
ECM 630 High Throughput Electroporation System BTX 45-0423 Other machines are acceptable.
LB Broth with agar (Miller) Sigma L3147 Can be homemade as well.
Terrific Broth Sigma T0918 Can be homemade as well.
Petri Dish Celltreat 229693
Culture Tubes VWR International 60818-576
T75 flasks Celltreat 229340
T182 flasks Celltreat 229350
1x PBS Corning 21-040-CV
RPMI 1640 with L-glutamine Corning 10-040-CV
DMEM with L-glutamine and 4.5 g/L glucose Corning 10-017-CV
Fetal Bovine Serum (FBS) Atlas Biologicals FP-0500-A
Tragacanth Powder MP Bio MP 104792
Crystal Violet Amresco 0528-1006
Ethanol Denatured VWR International BDH1156-1LP
6 well plate Celltreat 229106
12 well plate Celltreat 229111
Sequencing Oligos IDT see table 1
Qubit 3.0 ThermoFisher Qubit 3.0 other methods are acceptable.
Qubit dsDNA BR Assay Kit ThermoFisher Q32850 other methods are acceptable.
Qubit RNA HS Assay Kit ThermoFisher Q32852 other methods are acceptable.
Class II Biosafety Cabinet Varies N/A This is necessary for live-virus work.

References

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Weger-Lucarelli, J., Duggal, N. K., Brault, A. C., Geiss, B. J., Ebel, G. D. Rescue and Characterization of Recombinant Virus from a New World Zika Virus Infectious Clone. J. Vis. Exp. (124), e55857, doi:10.3791/55857 (2017).

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