Summary

En primær Neuron Kultur System for Studiet af Herpes Simplex Virus Latency og genaktivering

Published: April 02, 2012
doi:

Summary

Protokollen beskriver en effektiv og reproducerbar model til undersøgelse herpes simplex-virus type 1 (HSV-1) latens og reaktivering. Assayet anvender homogene sympatiske neuron kulturer og tillader den molekylære dissektion af virus-neuron interaktioner med en række værktøjer, herunder RNA-interferens og ekspression af rekombinante proteiner.

Abstract

Herpes simplex virus type-1 (HSV-1) indfører en livslang latent infektion i perifere neuroner. Denne latente reservoir er kilden til tilbagevendende genaktiveringssignaler begivenheder at sikre transmission og bidrage til klinisk sygdom. Aktuelle antivirale ikke påvirke latente reservoiret og der er ingen vacciner. Medens de molekylære detaljer lytisk replikation er velkarakteriserede, mekanismer, der styrer latens i neuroner forbliver vanskeligt. Vores nuværende forståelse af latens er afledt fra de vivo-undersøgelser med små dyremodeller, der er nødvendige for at definere virusgenprodukter krav og den rolle i immunresponser. Men det er umuligt at skelne specifikke virkninger på virus-neuron forhold fra mere generelle virkninger af infektion medieret af immune eller ikke-neuronal bæreceller i levende dyr. Hertil kommer, er dyreforsøg dyrt, tidskrævende, og begrænset i form af tilgængelige muligheder for at manipulere værtprocesser. For at overvinde disse begrænsninger er en neuron-blot-systemet desperat behov, der gengiver in vivo egenskaber latens og reaktivering men giver fordelene ved vævsdyrkning med hensyn til ensartethed og tilgængelighed.

Her præsentere et in vitro-model under anvendelse af dyrkede primære sympatiske neuroner fra rotte superior cervikal ganglie (SCG) (figur 1) for at studere HSV-1 latens og reaktivering, der passer bedst, hvis ikke alle de ønskede kriterier. Efter at eliminere ikke-neuronale celler, er nær-homogene TrkA + Neuron kulturer inficeret med HSV-1 i nærvær af acyclovir (ACV) for at undertrykke lytisk replikation. Efter ACV fjernelse af ikke-produktive HSV-1-infektioner, som trofast udviser accepterede kendetegnende for ventetid er effektivt etableret. Især lytiske mRNA'er, proteiner og infektiøs virus bliver påvises, selv i fravær af selektion, men latens-associeret transkript (LAT) udtrykkerion fortsætter i neuronal kerner. Virusgenomer holdes ved et gennemsnitligt antal kopier af 25 per neuron og kan induceres til produktivt replikere ved at interferere med PI3-kinase / Akt signalering eller simple tilbagetrækning af nervevækstfaktor 1. Et rekombinant HSV-1 koder for EGFP fusioneret til det virale lytiske proteinet Us11 tilvejebringer et funktionelt realtid markør for replikation skyldes reaktivering, der let kvantificeres. Ud over kemiske behandlinger kan genetiske metoder, såsom RNA-interferens eller genlevering via lentivirale vektorer anvendt med succes til systemet tillader mekanistiske undersøgelser, der er meget vanskelige, om ikke umuligt, i dyr. Sammenfattende giver SCG-baserede HSV-1 latency / reaktivering systemet en kraftfuld, nødvendigt redskab til at opklare de molekylære mekanismer, der styrer HSV1 ventetid og reaktivering i neuroner, et langvarigt puslespil i virologi hvis løsning kan tilbyde friske indsigt i udvikling af nye behandlingsformer, der Målet tHan latent herpesvirus reservoir.

Protocol

1. Isolering og dyrkning af SCG-neuroner fra rotte fostre At give en nyttig baggrund for at forstå denne protokol, og for en omfattende diskussion af tidligere litteratur, etablerede metoder til SCG neuron kultur, herunder grundlaget for SCG in vitro-kultur, plade-belægningssubstrater, og de ​​komponenter i serum-frie medier, læseren henvises til referencer 2-4. Brugen af rotter som en kilde til SCG-neuroner blev gennemført i overensstemmelse med NIH re…

Discussion

Denne primære neuron kultur og infektion system giver en enkel og effektiv metode til at udforske de molekylære mekanismer, der ligger til grund for HSV-1 ventetid og reaktivering. Systemet trofast rekapitulerer de accepterede kendetegnende for ventetid er defineret i både infektioner hos mennesker og i live-dyremodeller. Når viruset er latent i SCG kulturer, kan infektiøse partikler og virale lytiske genprodukter ikke blive detekteret. Den eneste virale gen-produkt fundet i latent inficerede neuro…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker de anmeldere for deres gennemtænkte forslag, som har bidraget til at forbedre dette manuskript. Dette arbejde blev støttet af tilskud til MVC (NS21072, HD23315), ACW (GM61139, S10RR017970) og IM (AI073898, GM056927) fra NIH. MK blev delvist understøttet af en NIH uddannelse tilskud (5T32 AI007180).

Materials

Reagent Company Catalog# Comments
70μm nylon filter( cell strainer) BD Biosciences 352350  
1x Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS-/-) Invitrogen 14175 w/o CaCl2 and MgCl2
1x Minimum Essential Media (MEM) Invitrogen 11095-080  
5-Fluoro-2′-deoxyuridine Sigma F0503 prepare 20 mM stock in 1x MEM; store at -20°C
96-well flat well bottom TC plates Corning 3599  
Acyclovir Calbiochem 114798 prepare 31 mM stock in DMSO; store at -20°C
Aphidicolin Calbiochem 178273 prepare 10 mM stock in DMSO; store at -20°C
B-27 Supplement Invitrogen 17504-44  
Collagenase Sigma C2674 prepare 10 mg/ml stock in HBSS-/-; store at -20°C
D-(+)-Glucose Sigma G6152 prepare 40% stock in H2O; filter sterilize & store at 4°C
L-Glutamine Invitrogen 25030-081  
Laminin Sigma L2020 prepare 1 mg/ml stock in H2O; quick-freeze 20 μl aliquats & store at -80°C; dilute to 2 μg/ml working conc. in sterile H2O
Leibovit’z L-15 media Invitrogen 11415  
Nerve Growth Factor Harlan Laboratories BT.5017 prepare 50 μg/ml stock in HBSS-/-; store at -80°C
Neurobasal medium Invitrogen 12348  
Phosphonoacetic acid (PAA) Sigma P6909 prepare 75 mg/ml stock in H2O; store at -20°C
Poly-D-lysine hydrobromide Sigma P0899 prepare 20 mg/ml stock in H2O; store at -20°C
Rat-tail collagen Millipore 08-115 Concentration varies with supply lot; store at 4°C and dilute to 0.66 mg/ml working conc. in sterile H2O
Trichostatin A Sigma T8552 prepare 1 mM stock in DMSO; store at -20°C
Trypsin 2.5% Invitrogen 15090-04  

Referências

  1. Camarena, V., Kobayashi, M., Kim, J. Y., Roehm, P., Perez, R., Gardner, J., Wilson, A. C., Mohr, I., Chao, M. V. Nature and duration of growth factor signaling through receptor tyrosine kinases regulates HSV-1 latency in neurons. Cell Host & Microbe. 8, 320-330 (2010).
  2. Johnson, M. I., Fedoroff, S., Richardson, A. Primary cultures of sympathetic ganglia. Protocols for Neural Cell Culture. , 71-94 (2001).
  3. Letourneau, P. C., Fedoroff, S., Richardson, A. Preparation of substrata for in vitro culture of neurons. Protocols for Neural Cell Culture. , 245-254 (2001).
  4. Price, J. P., Brewer, G. J., Fedoroff, S., Richardson, A. Serum-free media for neural cell cultures. Protocols for Neural Cell Culture. , 255-264 (2001).
  5. Flint, S. J., Enquist, L. W., Racaniello, V. R., Skalka, A. M. . Principles of virology. , (2008).
  6. Roizman, B., Pellett, P. E., Knipe, D. M., Howley, P. M. The family Herpesviridae: A brief introduction. Fields Virology. 2, 2381-2397 (2001).
  7. Price, R. W., Rubenstein, R., Khan, A. Herpes simplex virus infection of isolated autonomic neurons in culture: viral replication and spread in a neuronal network. Arch. Virol. 71, 127-140 (1982).
  8. Tomishima, M. J., Enquist, L. W. A conserved alpha-herpesvirus protein necessary for axonal localization of viral membrane proteins. J. Cell Biol. 154, 741-752 (2001).
  9. Ch’ng, T. H., Flood, E. A., Enquist, L. W. Culturing primary and transformed neuronal cells for studying pseudorabies virus infection. Methods Mol. Biol. 292, 299-316 (2005).
  10. Wang, F., Tang, W., McGraw, H. M., Bennett, J., Enquist, L. W., Friedman, H. M. Herpes simplex virus type 1 glycoprotein E is required for axonal localization of capsid, tegument, and membrane glycoproteins. J. Virol. 79, 13362-13372 (2005).
  11. Benboudjema, L., Mulvey, M., Gao, Y., Pimplikar, S. W., Mohr, I. Association of the herpes simplex virus type 1 us11 gene product with the cellular kinesin light-chain-related protein PAT1 results in the redistribution of both polypeptides. J. Virol. 77, 9192-9203 (2003).
  12. Blaho, J., Morton, E. R., Yedowitz, J. C. Herpes simplex virus: propagation, quantification and storage. Curr. Protoc. Microbiol. Chapter 14, Unit 14E.1 (2005).
  13. Van Zeijl, M., Fairhurst, J., Jones, T. R., Vernon, S. K., Morin, J., LaRocque, J., Feld, B. L., O’Hara, B. L., Bloom, J. D., Johann, S. V. Novel class of thiourea compounds that inhibit herpes simplex virus type 1 DNA cleavage and encapsidation: resistance maps to the UL6 gene. J. Virol. 74, 9054-9061 (2000).
  14. Newcomb, W. W., Brown, J. C. Inhibition of herpes simplex virus replication by WAY-150138: assembly of capsids depleted of the portal and terminase proteins involved in DNA encapsidation. J. Virol. 76, 10084-10088 (2002).
  15. Pesola, J. M., Zhu, J., Knipe, D. M., Coen, D. M. Herpes simplex virus 1 immediate-early and early gene expression during reactivation from latency under conditions that prevent infectious virus production. J. Virol. 79, 4516-14525 (2005).
  16. Arthur, J. L., Scarpini, C. G., Connor, V., Lachmann, R. H., Tolkovsky, A. M., Efstathiou, S. Herpes simplex virus type 1 promoter activity during latency establishment, maintenance and reactivation in primary dorsal root neurons in vitro. J. Virol. 75, 3885-3895 (2001).
  17. Danaher, R. J., Jacob, R. J., Steiner, M. R., Allen, W. R., Hill, J. M., Miller, C. S. Histone deacetylase inhibitors induce reactivation of herpes simplex virus type 1 in a latency-associated transcript- independent manner in neuronal cells. J. Neurovirol. 11, 306-317 (2005).
  18. Terry-Allison, T., Smith, C. A., DeLuca, N. A. Relaxed repression of herpes simplex virus type 1 genomes in murine trigenminal neurons. J. Virol. 71, 12394-12405 (2007).
  19. Harris, R. A., Preston, C. M. Establishment of latency in vitro by the herpes virus type 1 mutant in1918. J. Gen. Virol. 72, 907-913 (1991).
  20. Wagner, E. K., Bloom, D. C. Experimental investigation of herpes simplex virus latency. Clin. Microbiol. Rev. 10, 419-443 (1997).
  21. Strelow, L. I., Laycock, K. A., Jun, P. Y., Rader, K. A., Brady, R. H., Miller, J. K., Pepose, J. S., Leib, D. A. A structural and functional comparison of the latency-associated transcript promoters of herpes simplex virus type 1 strains KOS and McKrae. J. Gen Virol. 75, 2475-2480 (1994).
  22. Stroop, W. G., Banks, M. C. Herpes simplex virus type 1 strain KOS-63 does not cause acute or recurrent ocular disease and does not reactivate ganglionic latency in vivo. Acta Neuropathol. 87, 14-22 (1994).
  23. Sawtell, N. M., Poon, D. K., Tansky, C. S., Thompson, R. L. The latent herpes simplex virus type 1 genome copy number in individual neurons is virus strain specific and correlates with reactivation. J. Virol. 72, 5343-5350 (1998).
  24. Thompson, R. L., Cook, M. L., Devi-Rao, G., Wagner, E. K., Stevens, J. G. Functional and molecular analysis of the avirulent wild-type herpes simplex virus type 1 strain KOS. J. Virol. 58, 203-211 (1986).
  25. Wilcox, C. L., Smith, R. L., Freed, C. R., Johnson, E. M. Nerve growth factor-dependence of herpes simplex virus latency in peripheral sympathetic and sensory neurons in vitro. J. Neurosci. 10, 1268-1275 (1990).
  26. Roehm, P. C., Camarena, V., Gardner, J. B., Wilson, A. C., Mohr, I., Chao, M. V. Cultured vestibular ganglion neurons demonstrate latent herpes simplex type I reactivation. Laryngoscope. 121, 2268-2275 (2011).
  27. Kuhn, M. A., Nayak, S., Camarena, V., Gardner, J., Wilson, A., Mohr, I., Chao, M. V., Roehm, P. C. A cell culture model of facial palsy resulting from reactivation of latent herpes simplex virus type 1. Otology & Neurotology. , (2012).
check_url/pt/3823?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Kobayashi, M., Kim, J., Camarena, V., Roehm, P. C., Chao, M. V., Wilson, A. C., Mohr, I. A Primary Neuron Culture System for the Study of Herpes Simplex Virus Latency and Reactivation. J. Vis. Exp. (62), e3823, doi:10.3791/3823 (2012).

View Video