Un protocollo per valutare le risposte delle cellule T antigene-specifiche negli organi nuova di Ifnar1– / – modello murino per l’infezione del virus (ZIKV) di Zika è descritto. Questo metodo è fondamentale per indagare i meccanismi cellulari della protezione e immunopatogenesi di vaccini ZIKV ed è inoltre utile per la loro valutazione di efficacia.
Il virus di Zika (ZIKV) può indurre l’infiammazione in nuova organi (ad es., il cervello ed il testicolo), che conduce alla sindrome di Guillain-Barré e danneggiare i testicoli. Durante l’infezione con il ZIKV, le cellule immuni sono state indicate per infiltrarsi nei tessuti. Tuttavia, i meccanismi cellulari che definiscono la protezione e/o immunopatogenesi di queste cellule immunitarie durante un’infezione di ZIKV sono ancora in gran parte sconosciuti. Qui, descriviamo i metodi per valutare la funzionalità di T-cellule virus-specifici in questi organi di nuova dei topi infettati da ZIKV. Questi metodi includono un) un ZIKV infezione e l’inoculazione del vaccino nei topi di Ifnar1– / – ; b) l’istopatologia, l’immunofluorescenza e le analisi immunohistochemistry per rilevare l’infezione del virus e l’infiammazione nel cervello, testicoli e milza; c) la preparazione di un tetramero di epitopi a cellula T ZIKV-derivati; d) la rilevazione delle cellule di T ZIKV-specifici in monociti isolati dal cervello, testicoli e milza. Utilizzando questi approcci, è possibile rilevare le cellule T antigene-specifiche che si sono infiltrati in organi nuova e per valutare le funzioni di queste cellule di T durante l’infezione: potenziale protezione immunitaria tramite virus liquidazione e immunopatogenesi/o esacerbare l’infiammazione. Questi risultati possono anche contribuire a chiarire il contributo delle cellule di T indotta tramite l’immunizzazione contro ZIKV.
Il ZIKV è un flavivirus trasmesse dalle zanzare che in primo luogo è stato isolato nel 1947 in Uganda da un macaco rhesus febbrile. Recentemente, il ZIKV è diventato un’emergenza di sanità pubblica, a causa della sua rapida diffusione nelle Americhe e il suo legame inaspettato con microcefalia e sindrome di Guillain-Barré1,2,3. Da dati epidemiologici, la ZIKV è stata sospettata di essere la causa della sindrome di Guillain-Barré in circa 1 caso ogni 4.000 infetti adulti4. Inoltre, è stata dimostrata una correlazione tra la ZIKV e testicoli infezione/danni nel modello del topo, suggerendo che l’infezione di ZIKV, in determinate circostanze, può bypassare la barriera ematotesticolare e portare alla sterilità maschile5 . Questi risultati evidenziano l’importanza di comprendere completamente l’induzione delle risposte immunitarie protettive o patologiche durante un’infezione ZIKV.
Molto resta ancora essere imparato a conoscere le risposte immunitarie cellulari per il ZIKV. CD4+ e CD8+ T-cell responses to il capside, busta e non strutturali della proteina 1 (NS1) sono stati osservati in ZIKV-infettati scimmie e gli esseri umani6,7,8. Nei topi, parecchi studi hanno indicato che CD8+ T cellule svolgono un ruolo protettivo nel controllare il ZIKV replica9,10,11. D’importanza, Jurado et al hanno dimostrato che un’infezione di ZIKV provoca la ripartizione della barriera sangue – cervello e infiltrazione perivascolare di CD8+ T effettrici all’interno dei testicoli di Ifnar1 topi– / – . Inoltre, hanno mostrato che CD8+ T cellule istigare la paralisi ZIKV-collegato e sembrano svolgere un ruolo in immunopathology cervello neonatale. In uno studio precedente, abbiamo preparato il tetramero di294-302 ZIKV-E e ha mostrato che CD8 specifici ZIKV+ T cellule esistono nei cervelli e midolli spinali dei topi– / – ZIKV-infettati Ifnar1, che possono avere implicazioni importanti per la progettazione e lo sviluppo di vaccini ZIKV10.
In risposta all’urgente necessità per la vaccinazione prevenire l’infezione ZIKV, diversi vaccini sono nelle fasi precliniche di sviluppo, tra cui RNA vaccini, vaccini basati su vettori ricombinanti e vaccini a subunità della proteina purificata. Il vaccino di DNA del plasmide è in fase di test clinici 112. La valutazione della sicurezza ed efficacia dei vaccini ZIKV è, quindi, importante. Uno dei vantaggi dei vaccini è la loro capacità di suscitare risposte a cellula T specifiche, che possono essere importanti per la protezione contro il ZIKV. Utilizzando tetrameri correlate a epitopo T-cellulare ZIKV-derivata, il immunoreactivity di cellula T indotto da un vaccino contro l’adenovirus-vector-based ZIKV potrebbe essere individuato in topi immunizzati e glicoproteine sia M che E sono stati indicati per indurre robusto antigene-specifiche CD8+ T-cellula immunoreactivity13.
Durante un’infezione del virus, il riconoscimento degli antigeni del peptide presentato da molecole (MHC) complesse di istocompatibilità per T-cell receptor (TCR) è un importante meccanismo di T-cellula-mediata per proteggere l’ host14. Basato su questa teoria, tecnologia tetramero è uno strumento unico per delucidare i ruoli che cellule T antigene-specifiche giocano nel regolare le risposte immunitarie15. Questo protocollo descrive l’istituzione del modello Ifnar1– / – mouse per le infezioni ZIKV e la rilevazione delle cellule T reattive in milza, cervello e testicoli dei topi utilizzando tecnologia tetramero. Inoltre, abbiamo utilizzato il tetramero di294-302 ZIKV-E per rilevare e valutare il immunoreactivity cellula T indotto da un vaccino ZIKV (AdC7-M/E) in topi immunizzati. Questo studio fornisce una guida per lo studio di risposte a cellula T in organi di nuova e fornisce un riferimento per le potenziali applicazioni nella placenta o cervello fetale.
Immunogeno epitopo a cellula T svolge un ruolo significativo nell’immunità cellulare contro gli agenti patogeni23. Così, la rilevazione delle cellule di T ZIKV-specifici in organi di nuova è una metodologia critica per capire le risposte delle cellule T contro l’infezione naturale di ZIKV. Nel frattempo, rilevamento di risposta delle cellule T è un ottimo strumento per studiare l’efficacia del vaccino virale. Qui, indichiamo un protocollo completo di visualizzare gli esperimenti, che includono l’isolamento dei linfociti da milza, cervello e testicoli dei topi infettati ZIKV, la preparazione del tetramero immunodominanti epitopo E294-302 e la riconoscimento di CD8 specifici ZIKV+ T cellule negli organi di nuova dei topi infettati da ZIKV.
Uno studio precedente ha mostrato che un ZIKV dal vivo o il RNA può essere rilevata nel liquido seminale dei pazienti di sesso maschile, che indica che il ZIKV può bypassare la barriera ematotesticolare e replicarsi nel sistema riproduttivo24. In precedenza, abbiamo anche dimostrato che la ZIKV può causare danni di testicoli e condurre alla sterilità maschile in topi25. ZIKV infezione può portare a viremia nelle scimmie rhesus, e il RNA virale può essere rilevato nel sistema nervoso centrale (SNC), come pure negli organi viscerali. Immunohistochemistry ha rivelato che gli antigeni ZIKV-specific sono stati presentati nel SNC e gli organi periferici più26. Inoltre, in modelli murini, ZIKV infezione può indurre un robusto CD8 antivirale+ risposta a cellula T nella milza e nel CNS26.
Rispetto ai lavori precedenti, questo studio stabilisce metodi sistematici per rilevare CD8 specifici ZIKV+ cellula T risposte nel cervello e testicoli, che sono siti di nuova. È importante valutare la funzionalità delle cellule T virus-specifiche negli organi dei topi affetti da ZIKV nuova. L’utilizzo di tetrameri di rilevare ZIKV specifici CD8+ T-cell responses in organi di nuova sarebbe di migliorare notevolmente la nostra comprensione delle infezioni ZIKV e loro risposta immune dell’ospite. Utilizzando tetramero294-302 E, cellule T virus-specifiche nel cervello e nel testicolo possono essere isolate da citometria a flusso, per indagare i meccanismi cellulari della protezione e immunopatogenesi durante un’infezione ZIKV. Nel frattempo, è utile per i ricercatori a studiare ulteriormente le funzioni del CD8+ T cellule per controllare il ZIKV, o per migliorare l’immunopatogenesi in questi organi durante l’infezione ZIKV.
Per analizzare il CD8 murino di antigene-specifiche+ cellula T risposte negli organi nuova, abbiamo preparato tetramero di294-302 – E H-2Dbe rilevato il CD8+ T cellule tramite flusso cytometry. Tetrameri sono un potente strumento per rilevare cellule T antigene-specifiche. Qui, tre tipi di streptavidina fluorocromo-coniugate (APC, PE e BV421) sono stati generati. Anche se non ci sono differenze statisticamente significative in APC, BV421 e tetrameri PE-etichettati per la rilevazione di cellule T antigene-specifiche, pMHC PE-labeled-I tetrameri ha prodotto i risultati migliori. Quindi, il tetramero PE-identificato è stato utilizzato nel corso di questo studio. È interessante notare che, in base il tetramero di294-302 PE-labeled H-2D – Eb, abbiamo rilevato alti rapporti di cellule T antigene-specifiche nel cervello e testicoli, che indicano la capacità di migrazione delle cellule di T virus-specifici dal sangue per organi di nuova.
Tuttavia, esistono alcune limitazioni del protocollo. Il tetramero di294-302 H-2D – Ebnon è utile per il rilevamento della T-cellula umana, perché tetramero rilevamento dipende dalla restrizione MHC. Lo screening dei peptidi HLA-restricted immunodominanti è ancora necessaria. Inoltre, l’infezione retro-orbitale è efficace per un’infezione ZIKV ma potrebbe non essere un’operazione conveniente per alcuni ricercatori. Così, altre vie di infezione, tra cui peritoneale, sottocutanea o endovenosa, sono anche raccomandati.
Nel protocollo descritto qui, un passo fondamentale è l’isolamento dei monociti dal cervello e testicolo. È importante acquisire qualità linfociti; Pertanto, è importante prestare attenzione, ad esempio, la velocità di centrifuga, la forza del tessuto rettifica e la dissezione del tessuto del cervello e del testicolo. Inoltre, per la preparazione di tetramero, inibitori della proteasi (PMSF, pepstatina, leupeptina) sono utili quando si protegge una proteina da essere degradate. Pertanto, ha senso aggiungere un inibitore della proteasi per il buffer di refolding e scambiare il buffer durante il processo della preparazione tetramero.
In conclusione, vi presentiamo i metodi di rilevazione risposte delle cellule T antigene-specifiche negli organi nuova del modello del topo di Ifnar1– / – per un’infezione ZIKV. Questa piattaforma può essere ampiamente applicata per studiare i meccanismi immuni di emergenti e riemergenti virus che può ignorare le barriere tra il sangue e gli organi di nuova. Inoltre, questo studio potrebbe spianare la strada per il futuro sviluppo di vaccini e immunoterapie.
The authors have nothing to disclose.
Gli autori ringraziano Gary Wong per la revisione inglese. Questo lavoro è stato supportato dalla ricerca chiave nazionali e programma di sviluppo della Cina (grant 2017YFC1200202), i progetti speciali di Major per ricerca malattia infettiva della Cina (grant 2016ZX10004222-003). George F. Gao è un ricercatore principale leader nazionale Natural Science Foundation di Cina innovativo gruppo di ricerca (grant 81621091).
Z6 | our lab | Ma W, Li S, Ma S, et al. Zika virus causes testis damage and leads to male infertility in mice. Cell, 2016, 167: 1511-1524 e1510 | |
CD3 | Santa Cruz | sc-1127; RRID: AB_631128 | |
Fluorescein-Conjuated Affinipure Goat anti-human IgG(H+L) | ZSGB-BIO | ZF-0308 | |
Rabbit Anti-Goat IgG, FITC Conjugated | CWBIO | CW0115 | |
FITC anti-mouse CD3 | Biolegend | 17A2 | |
APC anti-mouse CD3 | Biolegend | 100236 | |
PerCP anti-mouse CD8a | Biolegend | 100732 | |
Percoll | GE Healthcare | P8370 | |
PMSF | Ameresco | 0754-5G | Toxic and corrosive reagent. Handle with care |
Streptadivin | BD | S4762-FZ | Gives a clear solution at 10mg/ml in PBS and stored at -20 °C |
Pepstatin | Sigma | P4265-5MG | 5 mg in 2.5 ml DMSO, aliquots stored at -20ºC |
Leupeptin | Sigma | L8511 | 5 mg in 2.5 ml dH 2 O, aliquots stored at – 20ºC |
Peptides | Scilight-peptide | Must be resuspended in DMSO and stored at -20 °C | |
RPMI 1640 | Hyclone | SH30809.01 | Must be stored at 4°C |
DMSO | MP | 219605590 | Store at room temperature. |
APC-Streptadivin | BD | 554067 | Must be stored and maintained at 4°C. Do not freeze. |
FITC-Streptadivin | BD | 554060 | Must be stored and maintained at 4°C. Do not freeze. |
PE-Streptadivin | BD | 554061 | Must be stored and maintained at 4°C. Do not freeze. |
BV421-Streptadivin | BD | 563259 | Must be stored and maintained at 4°C. Do not freeze. |
PageRuler Unstained Protein Ladder | Thermo Fisher Scientific | 26614 | Must be stored at 4°C |
Cell Strainers | BF | BF10-5040 | Store at room temperature. |
Amicon Ultra 100kDa | Millipore | UFC510024 | Store at room temperature. |
Ultracentrifuge | Thermo Fisher Scientific | ||
FACS Cantol | Flow cytometer must contain lasers and filters that are compatible with the staining panel used. | ||
Superdex 200 Increase 10/300 GL | GE healthcare | 28990944 | |
AKTA PURE | GE healthcare | ||
red blood cell lysis buffer | Solarbio | R1010 | Store at 4°C. |