Summary

En primær Neuron Kultur System for studier av herpes simplex virus ventetid og reaktivering

Published: April 02, 2012
doi:

Summary

Protokollen beskriver en effektiv og reproduserbar modellsystem for å studere herpes simplex virus type 1 (HSV-1) ventetid og reaktivering. Analysen benytter homogene sympatiske nevroner kulturer og åpner for molekylær disseksjon av virus-Nevron interaksjoner med en rekke verktøy, inkludert RNA interferens og uttrykk av rekombinante proteiner.

Abstract

Herpes simplex virus type-1 (HSV-1) etablerer en livslang latent infeksjon i perifere nevroner. Dette latent reservoaret er kilden til tilbakevendende reaktivering hendelser som sikrer overføring og bidra til klinisk sykdom. Gjeldende antivirale ikke påvirke latente reservoaret og det er ingen vaksiner. Mens de molekylære detaljene i lytisk replikasjon er godt karakterisert, mekanismer som kontrollerer ventetid i nerveceller forblir unnvikende. Vår nåværende forståelse av ventetid er avledet fra in vivo studier med små dyremodeller, som er blitt uunnværlige for å definere virale genet krav og rollen immunreaksjoner. Imidlertid er det umulig å skille spesifikke effekter på virus-nervecellen forholdet fra mer generelle konsekvenser av infeksjon mediert av immun eller ikke-nevronale støtte celler i levende dyr. I tillegg er dyreforsøk kostbart, tidkrevende, og begrenset i forhold til tilgjengelige alternativer for å manipulere vertenprosesser. For å overvinne disse begrensningene, er et nevron-eneste systemet desperat behov som gjengir in vivo egenskaper ventetid og reaktivering, men tilbyr fordelene med vevskultur i form av homogenitet og tilgjengelighet.

Her presenterer vi en in vitro modell utnytte dyrkede primære sympatiske nerveceller fra rotte overlegen cervical ganglier (SCG) (figur 1) for å studere HSV-1 latens og reaktivering som passer de fleste om ikke alle de ønskede kriterier. Etter å eliminere ikke-nevronale celler, blir nær-homogene TrkA + Nevron kulturer infisert med HSV-1 i nærvær av acyclovir (ACV) å undertrykke lytisk replikasjon. Etter ACV fjerning, ikke-produktive HSV-1 infeksjoner som trofast stiller akseptert kjennetegner latency er effektivt etablert. Spesielt, lytiske mRNAs, proteiner og smittsomme virus blir umulig å oppdage, selv i fravær av utvalget, men latency-assosiert karakterutskrift (LAT) Expression vedvarer i nevronale kjerner. Viral genomer opprettholdes på et gjennomsnittlig eksemplar antall 25 per nevroner og kan bli overtalt til produktivt replikere ved å forstyrre PI3-Kinase / Akt signal eller den enkle uttak av nerve growth factor 1. En rekombinant HSV-1 koding EGFP smeltet til viral lytisk protein Us11 gir en funksjonell, real-time markør for replikering følge av reaktivering som er lett tallfestes. I tillegg til kjemiske behandlinger, kan genetiske metoder som RNA-interferens eller genet levering via lentiviral vektorer være vellykket brukes på systemet tillater mekanistiske studier som er svært vanskelig, om ikke umulig, i dyr. Oppsummert gir SCG-baserte HSV-1 latency / reaktivering system en kraftig, nødvendig verktøy for å avdekke molekylære mekanismer som styrer HSV1 ventetid og reaktivering i nevroner, et langvarig puslespill i virologi hvis løsning kan tilby ny innsikt i å utvikle nye behandlingsformer som mål than latent herpesvirus reservoaret.

Protocol

1. Isolering og kultur SCG Nerveceller fra Rat Embryoer Å gi en nyttig kontekst for å forstå denne protokollen, og for en omfattende drøfting av tidligere litteratur som etablerte metoder for SCG neuron kultur, herunder grunnlaget for SCG in vitro kultur, plate-belegg underlag, og komponentene i serum-frie medier, Leseren blir referert til referanser 2-4. Bruken av rotter som en kilde for SCG nevroner ble gjennomført i samsvar med NIH retningslinjer under …

Discussion

Dette primære neuron kultur og infeksjon systemet gir en enkel og effektiv metode for å utforske de molekylære mekanismene bak HSV-1 ventetid og reaktivering. Systemet trofast sammenfatter de aksepterte kjennetegner ventetid definert i både menneskelige infeksjoner og i live-dyremodeller. Når viruset er latent i SCG kulturer, kan smittsomme partikler og virale lytiske genprodukter ikke bli oppdaget. Den eneste viral genproduktet oppdaget i latent-infiserte nevroner er den ikke-kodende LAT avskrift,…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker leserne for sine gjennomtenkte forslag som bidro til å forbedre dette manuskriptet. Dette arbeidet ble støttet med tilskudd til MVC (NS21072, HD23315), ACW (GM61139, S10RR017970) og IM (AI073898, GM056927) fra NIH. MK ble støttes delvis av en NIH trening stipend (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