Summary

Isolement et quantification du virus Zika à partir de plusieurs organes dans une souris

Published: August 15, 2019
doi:

Summary

L’objectif du protocole est de démontrer les techniques utilisées pour étudier les maladies virales en isolant et en quantifiant le virus Zika, à partir de plusieurs organes d’une souris après l’infection.

Abstract

Les méthodes présentées démontrent les procédures de laboratoire pour l’isolement des organes des animaux infectés par le virus Zika et la quantification de la charge virale. Le but de la procédure est de quantifier les titreleurs viraux dans les zones périphériques et du SNC de la souris à différents moments après l’infection ou dans des conditions expérimentales différentes afin d’identifier les facteurs virologiques et immunologiques qui régulent l’infection par le virus Zika. Les procédures d’isolement d’organe démontrées permettent à la fois la formation de mise au point quantification et l’évaluation quantitative de PCR des titers viraux. Les techniques d’isolation rapide des organes sont conçues pour la préservation du téter antivirus. La quantification virale des titers par la mise au point de formation d’analyse permet l’évaluation rapide du débit du virus Zika. L’avantage de l’analyse de formation de mise au point est l’évaluation du virus infectieux, la limitation de cet analyse est le potentiel de toxicité des organes réduisant la limite de détection. L’évaluation virale de la térade est combinée avec le PCR quantitatif, et l’utilisation d’un numéro de copie virale recombinante de copie de copie de copie d’ARN dans l’organe est évaluée avec la limite basse de la détection. Dans l’ensemble, ces techniques fournissent une méthode de débit rapide précise pour l’analyse des titers viraux Zika dans la périphérie et le SNC des animaux infectés par le virus Zika et peuvent être appliquées à l’évaluation des titreleurs viraux dans les organes des animaux infectés par la plupart des pathogènes pathogènes, y compris le virus de la dengue.

Introduction

Le virus Zika (ZIKV) est un arbovirus qui appartient à la famille des flaviviridae, qui comprend d’importants pathogènes humains neuro-invasifs tels que le virus Powassan (POWV), le virus de l’encéphalite japonaise (JEV) et le virus du Nil occidental (VNO)1. Suite à son isolement et à son identification, il y a eu des rapports périodiques d’infections humaines de ZIKV en Afrique et en Asie2,3,4,5, et des épidémies en Amérique centrale et du Sud (revue en référence6). Cependant, ce n’est que récemment que le ZIKV a été pensé pour causer la maladie grave7. Maintenant, il ya des milliers de cas de maladies neurologiques et des malformations congénitales liées à des infections ZIKV. L’émergence rapide de ZIKV a suscité de nombreuses questions concernant: pourquoi il ya une augmentation de la gravité de la maladie, quelle est la réponse immunologique à l’infection ZIKV et y at-il des pathologies virales et / ou immunitaires à médiation liée à l’augmentation des troubles neurologiques manifestations et malformations congénitales. Il y a maintenant une ruée pour comprendre la maladie liée au système nerveux central (SNC) associée au ZIKV ainsi que la nécessité de tester rapidement l’efficacité des antiviraux et des vaccins contre le ZIKV. C’est dans ce contexte que nous avons développé des méthodes pour l’analyse rapide des titers ZIKV dans la périphérie et le SNC à l’aide d’un focus spécifique à ZIKV formant des essais (FFA).

Les modèles de petits animaux sont importants pour comprendre la progression de la maladie et pour l’évaluation précoce des vaccins, des traitements et des antiviraux. Nous avons établi de petits modèles animaux pour l’étude de la maladie d’arbovirus en utilisant diverses souches de souris pour modéliser l’infection humaine et la protection contre les agents pathogènes viraux8,9,10,11, 12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21,22. En utilisant cette expérience antérieure, nous avons commencé à modifier les techniques utilisées pour l’évaluation du VNO et du virus de la dengue, un flavivirus connexe pour l’évaluation de la ture ZIKV dans les deux organes périphériques ainsi que le CNS21,23, 24. Les avantages de ces méthodes par rapport à d’autres essais sont les : 1) qu’elles combinent la capacité de récolter des organes périphériques et du SNC pour l’analyse; 2) les méthodes sont adaptables pour la cytométrie de flux, pour des mesures des réponses immunitaires innées et adaptatives, avec des titers viraux sur le même animal dans le même organe ; 3) la technique de récolte est adaptable pour l’analyse histologique ; 4) le FFA de ZIKV est une méthode rapide de haut débit pour l’analyse virale de titer ; et 5) ces méthodes peuvent être appliquées à l’évaluation des titreleurs viraux dans les organes des animaux infectés par la plupart des agents pathogènes25.

Protocol

Toutes les procédures de la présente étude sont conformes aux lignes directrices du Comité de soins et d’utilisation des animaux de l’Université de St. Louis. SLU est entièrement accrédité par l’Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International (AAALAC). 1. Isolement d’organe REMARQUE: Le virus n’étant pas stable à température ambiante (RT), le nombre d’animaux récoltés en même temps doit être planifi?…

Representative Results

Évaluer les titers ZIKV à l’aide du protocole décrit ci-dessus Ifnar1-/- les souris ont été infectées par ZIKV (PRVABC59) par injection sous-cutanée (SC) sur le pied. Ici, l’administration de 1 x 105 FFU de ZIKV à 8-12 semaines Ifnar1-/- souris SC n’est pas mortelle, mais le virus peut se répliquer à la fois dans la périphérie et le SNC. Cette dose et cette voie sont utilisées pour étudier les réponses immunitaires et la p…

Discussion

L’infection par le ZIKV peut causer une maladie neurologique, c’est pourquoi les modèles animaux actuels pour étudier la pathogénie, les réponses immunitaires et l’efficacité protectrice des vaccins et des antiviraux doivent se concentrer sur la lutte virale au sein du SNC. L’un des défis en se concentrant sur la maladie du SNC est qu’elle se fait souvent au détriment de l’étude de l’infection périphérique. Les méthodes d’isolement des organes proposées ici mettent l’accent sur la nécessité d’évaluer rapid…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Le Dr Pinto est financé par une subvention de démarrage de la Saint Louis University School of Medicine et des fonds de démarrage de l’École de médecine de l’Université Saint Louis. Le Dr Brien est financé par un prix K22AI104794 de l’INAID des NIH ainsi qu’une subvention de démarrage de l’École universitaire de Saint Louis. Pour toutes les personnes financées, les bailleurs de fonds n’avaient aucun rôle à jouer dans la conception des études, la collecte et l’analyse des données, la décision de publier ou la préparation du manuscrit.

Materials

1-bromo-3-chloropropane (BCP) MRC gene BP151
10cc syringe Thermo Fisher Scientific BD 309642
18G needle Thermo Fisher Scientific 22-557-145
1cc TB syringe Thermo Fisher Scientific 14-823-16H
20cc syringe Thermo Fisher Scientific 05-561-66
24 tube beadmill Thermo Fisher Scientific 15 340 163
3.2 mm stainless steel beads Thermo Fisher Scientific NC9084634
37C Tissue Culture incubator Nuair 5800
4G2 antibody in house
96 well flat bottom plates Midsci TP92696
96well round bottom plates Midsci TP92697
Basix 1.5ml eppendorf tubes Thermo Fisher Scientific 02-682-002
Concentrated Germicidal Bleach Staples 30966CT
CTL S6 Analyzer CTL CTL S6 Universal Analyzer
curved cutting scissors Fine Science Tools 14061-11
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium – high glucose With 4500 mg/L glucose MilliporeSigma D5671
Ethanol (molecular biology-grade) MilliporeSigma e7023
Fetal Bovine Serum MilliporeSigma F0926-500ML
Forceps Fine Science Tools 11036-20
Glacial acetic acid MilliporeSigma 537020
Goat anti-mouse HRP-labeled antibody MilliporeSigma 8924
HEPES 1 M MilliporeSigma H3537-100ML
Isopropanol (molecular biology-grade) MilliporeSigma I9516
Ketamine/Xylazine cocktail Comparative Medicine
L-glutamine MilliporeSigma g7513
Magmax RNA purification kit Thermo Fisher Scientific AM1830
Methylcellulose MilliporeSigma M0512
Microcentrifuge Ependorf 5424R
MiniCollect 0.5ml EDTA tubes Bio-one 450480
o-ring tubes Thermo Fisher Scientific 21-403-195
one step q RT-PCR mix Thermo Fisher Scientific 4392938
Paraformaldehyde Thermo Fisher Scientific EMS- 15713-S
Phosphate Buffered Saline MilliporeSigma d8537-500ml
Proline multichannel pipettes Sartorius 72230/72240
Proline single channel pipettes Sartorius 728230
RNAse free water Thermo Fisher Scientific 10-977-023
RNAzol BD MRC gene RB192
Rocking Platform Thermo Fisher Scientific 11-676-333
RPMI 1640 Fisher MT10040CV
Saponin MilliporeSigma s7900
spoon/spatula Fine Science Tools 10090-17
straight cutting scissors Fine Science Tools 14060-11
Triton X-100 MilliporeSigma t8787
True Blue Substrate VWR 95059-168
Trypsin MilliporeSigma T3924-100ML

Referências

  1. Lazear, H. M., Diamond, M. S. Zika Virus: New Clinical Syndromes and Its Emergence in the Western Hemisphere. Journal of Virology. 90 (10), 4864-4875 (2016).
  2. Simpson, D. I. Zika Virus Infection in Man. Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene. 58, 335-338 (1964).
  3. Fagbami, A. Epidemiological investigations on arbovirus infections at Igbo-Ora, Nigeria. Tropical and Geographical Medicine. 29 (2), 187-191 (1977).
  4. McCrae, A. W., Kirya, B. G. Yellow fever and Zika virus epizootics and enzootics in Uganda. Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene. 76 (4), 552-562 (1982).
  5. Rodhain, F., et al. Arbovirus infections and viral haemorrhagic fevers in Uganda: a serological survey in Karamoja district, 1984. Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene. 83 (6), 851-854 (1984).
  6. Wikan, N., Smith, D. R. Zika virus: history of a newly emerging arbovirus. Lancet Infect Dis. 16 (7), e119-e126 (2016).
  7. . Zika virus outbreaks in the Americas. The Weekly Epidemiological Record. 90 (45), 609-610 (2015).
  8. Brien, J. D. . Immunological basis of age-related vulnerability to viral infection. , (2007).
  9. Brien, J. D., Uhrlaub, J. L., Nikolich-Zugich, J. West Nile virus-specific CD4 T cells exhibit direct antiviral cytokine secretion and cytotoxicity and are sufficient for antiviral protection. Journal of Immunology. 181 (12), 8568-8575 (2008).
  10. Brien, J. D., Uhrlaub, J. L., Hirsch, A., Wiley, C. A., Nikolich-Zugich, J. Key role of T cell defects in age-related vulnerability to West Nile virus. Journal of Experimental Medicine. 206 (12), 2735-2745 (2009).
  11. Brien, J. D., et al. Genotype-specific neutralization and protection by antibodies against dengue virus type 3. Journal of Virology. 84 (20), 10630-10643 (2010).
  12. Shrestha, B., et al. The development of therapeutic antibodies that neutralize homologous and heterologous genotypes of dengue virus type 1. PLoS Pathogens. 6 (4), e1000823 (2010).
  13. Brien, J. D., et al. Interferon regulatory factor-1 (IRF-1) shapes both innate and CD8(+) T cell immune responses against West Nile virus infection. PLoS Pathogens. 7 (9), e1002230 (2011).
  14. Pinto, A. K., et al. A temporal role of type I interferon signaling in CD8+ T cell maturation during acute West Nile virus infection. PLoS Pathogens. 7 (12), e1002407 (2011).
  15. Brien, J. D., Lazear, H. M., Diamond, M. S. Propagation, quantification, detection, and storage of West Nile virus. Current Protocols in Microbiology. 31, 11-15 (2013).
  16. Brien, J. D., et al. Protection by immunoglobulin dual-affinity retargeting antibodies against dengue virus. Journal of Virology. 87 (13), 7747-7753 (2013).
  17. Messaoudi, I., et al. Chikungunya virus infection results in higher and persistent viral replication in aged rhesus macaques due to defects in anti-viral immunity. PLoS Neglected Tropical Diseases. 7 (7), e2343 (2013).
  18. Pinto, A. K., et al. A hydrogen peroxide-inactivated virus vaccine elicits humoral and cellular immunity and protects against lethal West Nile virus infection in aged mice. Journal of Virology. 87 (4), 1926-1936 (2013).
  19. Sukupolvi-Petty, S., et al. Functional analysis of antibodies against dengue virus type 4 reveals strain-dependent epitope exposure that impacts neutralization and protection. Journal of Virology. 87 (16), 8826-8842 (2013).
  20. Pinto, A. K., et al. Deficient IFN signaling by myeloid cells leads to MAVS-dependent virus-induced sepsis. PLoS Pathogens. 10 (4), e1004086 (2014).
  21. Pinto, A. K., et al. Defining New Therapeutics Using a More Immunocompetent Mouse Model of Antibody-Enhanced Dengue Virus Infection. MBio. 6 (5), (2015).
  22. Pinto, A. K., et al. Human and Murine IFIT1 Proteins Do Not Restrict Infection of Negative-Sense RNA Viruses of the Orthomyxoviridae, Bunyaviridae, and Filoviridae Families. Journal of Virology. 89 (18), 9465-9476 (2015).
  23. Hassert, M., et al. CD4+T cells mediate protection against Zika associated severe disease in a mouse model of infection. PLoS Pathog. 14 (9), e1007237 (2018).
  24. Pinto, A. K., et al. Deficient IFN signaling by myeloid cells leads to MAVS-dependent virus-induced sepsis. PLoS Pathog. 10 (4), e1004086 (2014).
  25. Brien, J. D., Lazear, H. M., Diamond, M. S. Propagation, quantification, detection, and storage of West Nile virus. Curr Protoc Microbiol. 31, (2013).
  26. Hassert, M., et al. CD4+T cells mediate protection against Zika associated severe disease in a mouse model of infection. PLoS Pathogens. 14 (9), e1007237 (2018).
  27. Fuchs, A., Pinto, A. K., Schwaeble, W. J., Diamond, M. S. The lectin pathway of complement activation contributes to protection from West Nile virus infection. Virology. 412 (1), 101-109 (2011).
  28. Lazear, H. M., Pinto, A. K., Vogt, M. R., Gale, M., Diamond, M. S. Beta interferon controls West Nile virus infection and pathogenesis in mice. Journal of Virology. 85 (14), 7186-7194 (2011).

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Citar este artigo
Brien, J. D., Hassert, M., Stone, E. T., Geerling, E., Cruz-Orengo, L., Pinto, A. K. Isolation and Quantification of Zika Virus from Multiple Organs in a Mouse. J. Vis. Exp. (150), e59632, doi:10.3791/59632 (2019).

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