Summary

Plaquing av herpes simplexvirus

Published: November 05, 2021
doi:

Summary

Plaquing är en rutinmetod som används för att kvantifiera levande virus i en population. Även om plaquing ofta lärs ut i olika mikrobiologiska läroplaner med bakterier och bakteriofager, är plaquing av däggdjursvirus mer komplex och tidskrävande. Detta protokoll beskriver de procedurer som fungerar tillförlitligt för regelbundet arbete med herpes simplexvirus.

Abstract

Det finns många publicerade protokoll för att plaquing virus, inklusive referenser inom primär litteratur för metodik. Att plaquing virus kan dock vara svårt att utföra, vilket kräver fokus på dess specifikationer och förfining. Det är en otroligt utmanande metod för nya studenter att behärska, främst för att det kräver noggrann uppmärksamhet åt de minsta detaljerna. Denna demonstration av plaquing herpes simplexvirus bör hjälpa dem som har kämpat med att visualisera metoden, särskilt dess nyanser, genom åren. Även om detta manuskript är baserat på samma principer för standard plaquing metodik, skiljer det sig åt genom att det innehåller en detaljerad beskrivning av (1) hur man bäst hanterar värdceller för att undvika störningar under processen, (2) ett mer användbart visköst medium än agaros för att begränsa diffusionen av virioner, och (3) ett enkelt fixerings- och färgningsförfarande som ger tillförlitligt reproducerbara resultat. Dessutom hjälper den medföljande videon till att visa de finare skillnaderna i processen, som ofta missas när man instruerar andra om att genomföra plackanalyser.

Introduction

Början av virusplackanalyser går tillbaka till de första upptäckterna av virus på 1890-talet1. Tobaksmosaikvirus isolerades först och fördes vidare tobaksblad, där enskilda infektionsfläckar kunde erkännas och kvantifieras som härrörande från en enda, levande virusenhet2, som senare identifierades som en virion2. Senare nyskapande studier med bakterier och bakteriofager fulländade de tekniker som användes för att plackera dessa virus, inklusive bakterier i mitten av loggfasen av tillväxt, seriell utspädning av bakteriofagprover och toppagar med efterföljande visualisering av bokstavliga hål (namngivna plack) i bakteriegräsmattan3.

Plaquing av djurvirus släpade efter den spännande forskning som bedrevs med bakteriofager, främst för att de metoder som krävdes för att odla däggdjursceller i odling inte utvecklades förrän på 1940-talet4. Tillkomsten av växande murina celler i frånvaro av hela värdorganismen4 skapade emellertid en ny era i förmågan att odla och räkna virus. Sådant arbete utvidgades för förökning och kvantitation av Western Equine Encephalomyelitis virus i kycklingceller och poliovirus i mänskliga celler5,6. I takt med att sfären av odlingsbara däggdjursceller expanderade gav mängden olika värdceller för olika virusinfektioner världen ett ymnighetshorn av möjligheter att studera alla slags virus7. Detta inkluderade förökning och kvantifiering av humana herpesvirus, särskilt herpes simplexvirus-1 (HSV-1) och -2 (HSV-2), som orsakar mukokutana lesioner8. Viktigt är att alla plackanalyser är beroende av förekomsten av levande virioner, som kan komma in i värdceller på ett receptormedierat sätt i ett prov9. Oavsett allestädes närvarande och många publikationer om utförandet av plackanalyser5,10,11,12,13,14,15,16 är dessa metoder för HSV-1/-2 en blandning av både konst och vetenskap; man kan inte genomföra analysen utan ordentlig uppmärksamhet på varje detalj i protokollet, och man kan inte heller utföra en framgångsrik analys utan ett kritiellt öga för subtilitet i processen. Detta manuskript visar en av de mest konsekvent reproducerbara metoderna för HSV-1/-2-plackanalyser, med exakta detaljer mot analysens konst som sällan diskuteras.

Detta nuvarande protokoll erhåller levande plackbildande enheter (PFU) för HSV-1 och -2 på ett tillförlitligt sätt. De bästa resultaten erhålls med hjälp av Vero-celler (transformerade afrikanska gröna apa njurepitelceller) vid låg passage (under passage nummer 155) och rutinmässigt odlas i alfa-MEM17 kompletterat med 10% fetal kalvserum (FCS), L-alanyl-L-glutamin och en antibiotika/antimykotisk blandning18. Veroceller förökas vanligtvis i detta medium två till tre gånger per vecka vid en 1/5 utspädning varje gång.

Protocol

Alla procedurer med Vero-cellerna och levande herpesvirus har godkänts av Towson University Institutional Biosafety Committee. Ett generaliserat schema för dessa förfaranden representeras i figur 1. 1. Sådd av Vero-cellerna Dagen innan plackanalysen påbörjas, trypsinisera Vero-celler och resuspendera dem i vanliga Dulbeccos Modified Eagles Medium (DMEM) och komplettera enligt standardmetodik för cellodling19</sup…

Representative Results

Tabell 1 visar ett experiment som har optimala resultat. Alla 10-faldiga utspädningar följer en ungefär 10-faldig minskning av plackantalet. Dessa typer av data kan också ses i figur 2, en faktisk plackanalys där det räknebara antalet plack föll i intervallet 10-4 för alla tre replikaten. Detsamma kan ses i figur 3, den övre raden, där det räknebara antalet plack var i 10-3-utspädningen. <p class="jove_conte…

Discussion

Medan plackanalyser är nästan lika gamla som däggdjurscellodling i sig, verkar det som om varje laboratorium har sin egen uppsättning protokoll för att utföra denna grundläggande analys5,6,10,11,12,13,14,15,16,20<su…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi tackar otaliga studenter i våra laboratorier (PJD och BJM) som har arbetat med oss genom åren för att förfina dessa metoder. Ett särskilt tack till Stan Person, under vars ledning denna metod först utvecklades. Detta arbete stöddes delvis av Towson University Fisher College of Science and Math Undergraduate Research Support Fund och NIGMS Bridges till Baccalaureate-bidraget 5R25GM058264. Detta innehåll är enbart författarnas ansvar och representerar inte nödvändigtvis de officiella åsikterna från National Institutes of Health National Institute of General Medical Sciences.

Materials

12-well plates Corning 3512
6-well plates Corning 3516
Alpha-MEM Lonza 12169F
Antibiotic/antimycotic Gibco 15240096
Crystal violet Alfa Aesar B2193214
DMEM Gibco 11965092
Dulbecco's PBS (no Mg++ or Ca++) Gibco 14190144
Fetal calf serum Millipore-Sigma TMS-013-B
L-alanyl-L-glutamine (Glutamax) Gibco GS07F161BA
Hemacytometer Thermo Fisher 02-671-54
Methylcellulose Millipore-Sigma 27-441-0
Quaternary agent (Lysol I.C.) Thermo Fisher NC9645698
Trypan Blue Corning 25900CI
Trypsin Cytiva SH30042.01
Vero cells ATCC CCL-81

Referências

  1. Dimmock, N., Easton, A., Leppard, K. . Introduction to Moden Virology. 6th end. , (2007).
  2. Mahy, B., Collier, L. . Topley and Wilson’s Microbiology and Microbial Infections. 9th edn. 1, (1998).
  3. Anderson, B., et al. Enumeration of bacteriophage particles: Comparative analysis of the traditional plaque assay and real-time QPCR- and nanosight-based assays. Bacteriophage. 1 (2), 86-93 (2011).
  4. Earle, W. R., et al. Production of malignancy in vitro; IV. The mouse fibroblast cultures and changes seen in the living cells. Journal of the National Cancer Institute. 4 (2), 165-212 (1943).
  5. Dulbecco, R., Vogt, M. Some problems of animal virology as studied by the plaque technique. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 18, 273-279 (1953).
  6. Enders, J. F., Weller, T. H., Robbins, F. C. Cultivation of the lansing strain of poliomyelitis virus in cultures of various human embryonic tissues. Science. 109 (2822), 85-87 (1949).
  7. Enders, J. F. Cytopathology of virus infections: particular reference to tissue culture studies. Annual Review of Microbiology. 8, 473-502 (1954).
  8. Roizman, B., Knipe, D. M., Whitley, R. J., Knipe, D. M., et al. . Fields Virology. 1, 1823-1897 (2013).
  9. Madavaraju, K., Koganti, R., Volety, I., Yadavalli, T., Shukla, D. Herpes simplex virus cell entry mechanisms: An update. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 10, 617578 (2020).
  10. Cooper, P. D. The plaque assay of animal viruses. Advances in Virus Research. 8, 319-378 (1961).
  11. Farnham, A. E. The formation of microscopic plaques by herpes simplex virus in HeLa cells. Virology. 6 (2), 317-327 (1958).
  12. Garabedian, G. A., Scott, L. V. Plaque assay for herpes simplex virus in L-929 (Earle) mouse fibroblasts. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine. 126 (2), 568-571 (1967).
  13. Lancz, G. J. Herpes simplex viruses types 1 and 2. Type and strain specific characteristics affecting virus plaque formation. Arch Gesamte Virusforsch. 46 (1-2), 36-43 (1974).
  14. Muratore, O., Tonoli, E. L., Pesce Schito, A. A short-term plaque assay for antiviral drug research on herpes simplex virus type 2. New Microbiologica. 19 (3), 257-261 (1996).
  15. Sato, S., Kaneki, H., Shirai, J., Takahashi, K., Kawana, R. Differentiation of herpes simplex virus types 1 and 2 by plaque appearances on semicontinuous rabbit lens epithelial cells in the clinical laboratory. Kansenshogaku Zasshi. 67 (6), 561-573 (1993).
  16. Yazaki, S., Taniguchi, S., Yoshino, K. Improvement of the plaque assay of herpes simplex virus in HeLa cells. Japanese Jouranl of Microbiology. 10 (3), 133-139 (1966).
  17. Stanners, C. P., Eliceiri, G. L., Green, H. Two types of ribosome in mouse-hamster hybrid cells. Nature New Biology. 230 (10), 52-54 (1971).
  18. Giannasca, N. J., Suon, J. S., Evans, A. C., Margulies, B. J. Matrix-based controlled release delivery of acyclovir from poly-(ethylene co-vinyl acetate) rings. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 55, 101391 (2020).
  19. Freshney, R. I. . Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique and Specialized Applications. 7th edn. , (2016).
  20. Dulbecco, R. Production of plaques in monolayer tissue cultures by single particles of an animal virus. Proceedings of the National Academy of Science, USA. 38 (8), 747-752 (1952).
  21. Baer, A., Kehn-Hall, K. Viral concentration determination through plaque assays: using traditional and novel overlay systems. Journal of Visualized Experiments. (93), e52065 (2014).
  22. Matrosovich, M., Matrosovich, T., Garten, W., Klenk, H. D. New low-viscosity overlay medium for viral plaque assays. Virology Journal. 3, 63 (2006).
  23. Culley, S., Towers, G. J., Selwood, D. L., Henriques, R., Grove, J. Infection counter: Automated quantification of in vitro virus replication by fluorescence microscopy. Viruses. 8 (7), 201 (2016).
  24. Hudu, S. A., et al. Quantitative Hepatitis B e antigen: A better predictor of Hepatitis B virus DNA than quantitative Hepatitis B surface antigen. Clinical Laboratory. 64 (4), 443-449 (2018).
  25. Baltimore, D. RNA-dependent DNA polymerase in virions of RNA tumour viruses. Nature. 226 (5252), 1209-1211 (1970).
  26. Scolnick, E. M., Aaronson, S. A., Todaro, G. J., Parks, W. P. RNA dependent DNA polymerase activity in mammalian cells. Nature. 229 (5283), 318-321 (1971).
  27. Strick, L. B., Wald, A. Diagnostics for herpes simplex virus: is PCR the new gold standard. Molecular Diagnosis and Therapy. 10 (1), 17-28 (2006).
  28. Ramakrishnan, M. A. Determination of 50% endpoint titer using a simple formula. World Jouranl of Virology. 5 (2), 85-86 (2016).
  29. Kärber, G. Beitrag zue kollektiven Behandlung pharmakologischer pharmakologischer Reihenversuche. Archiv for Experimentelle Pathologie und Pharmakologie. 162 (4), 480-487 (1931).
  30. Reed, L. J., Muench, H. A simple method of estimating fifty percent endpoints. American Journal of Hygiene. 27 (3), 493-497 (1938).
  31. Spearman, C. The Method of ‘Right and Wrong Cases’ (Constant Stimuli) without Gauss’s formula. British Journal of Psychology. 2 (3), 227-242 (1908).
  32. Ryu, W. -. S. . Molecular Virology of Human Pathogenic Viruses. 1st edn. , (2017).
  33. Burrill, C. P., Strings, V. R., Andino, R. Poliovirus: generation, quantification, propagation, purification, and storage. Current Protocols in Microbiology. , (2013).
  34. Karakus, U., Crameri, M., Lanz, C., Yanguez, E. Propagation and titration of influenza viruses. Methods in Molecular Biology. 1836, 59-88 (2018).
  35. Baz, M. Zika virus isolation, purification, and titration. Methods in Molecular Biology. 2142, 9-22 (2020).
  36. Coleman, C. M., Frieman, M. B. Growth and quantification of MERS-CoV infection. Current Protocols in Microbiology. 37 (1), 1-9 (2015).
check_url/pt/62962?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Sadowski, L. A., Lesko, G. M., Suissa, C., Upadhyay, R., Desai, P. J., Margulies, B. J. Plaquing of Herpes Simplex Viruses. J. Vis. Exp. (177), e62962, doi:10.3791/62962 (2021).

View Video