Kwantificering van antilichaam-afhankelijke versterking van het Zika-Virus in primaire menselijke cellen
Summary
Beschrijven we een methode om te evalueren van het effect van reeds bestaande immuniteit tegen dengue virus op de Zika-virus-infectie met behulp van menselijk serum, primaire menselijke cellen en kwantificering van de infectie door kwantitatieve real-time polymerasekettingreactie.
Abstract
De recente opkomst van de flavivirus Zika en neurologische complicaties, zoals Guillain-Barré syndroom en microcefalie bij zuigelingen, heeft geleid tot bezorgdheid over de ernstige openbare veiligheid. Onder de risicofactoren vormt antilichaam-afhankelijke versterking (ADE) de belangrijkste bedreiging, zoals de recente re-opkomst van de Zika-virus (ZIKV) is vooral in gebieden waar de bevolking is blootgesteld en is in een staat van pre immuniteit aan andere nauw verwante flavivirussen, vooral dengue virus (DENV). Hier beschrijven we een protocol voor het kwantificeren van het effect van menselijk serum antilichamen tegen DENV op ZIKV infectie in primaire menselijke cellen of cellijnen.
Introduction
Onder de muggen overgebrachte virale ziekten is Zika infectie een van de meest klinisch belangrijk1. De infectie wordt veroorzaakt door de flavivirus ZIKV met, in de meeste gevallen, Aedes aegypti als zijn voornaamste vector1,2. Echter, er zijn studies die door Aedes albopictus worden gerapporteerd als een primaire vector in sommige ZIKV uitbraken3. Hoewel de infectie asymptomatisch in veel gevallen is zijn de meest voorkomende symptomen koorts, hoofdpijn en spier pijn2. Er is geen behandeling of vaccin beschikbaar voor ZIKV infectie en de beschikbare behandeling is meestal ondersteunende. Recente uitbarstingen van ZIKV in Zuid-Amerika leidde tot ernstige gevallen van de ziekte en een ongeveer 20-fold toename van de neurologische stoornis in foetussen microcefalie2genoemd. Omdat Zuid-Amerika een gebied is endemisch in verschillende arboviruses zoals DENV en West-Nijl virus, is het van cruciaal belang om te onderzoeken of voorafgaande immuniteit aan andere flavivirus(es) een rol in de ernst van de ZIKV infecties en ziekte speelt.
Door de eeuwen heen, zijn virussen geëvolueerd verschillende strategieën om te vergroten hun kans op besmettelijkheid overnemen van de ontvangende cel machines te onderdrukken de antivirale reactie. Een van de meest fascinerende van alles is het gebruik van host vooraf immune antilichamen door virussen ter verbetering van hun replicatie met het fenomeen ADE4. ADE in alle vier serotypen van DENV geweest goed bestudeerd en aangetoond om virale titers en ziekte resultaat5,6,7te verhogen. In een vorige in vitro onderzoek, hebben we significante verhoging van ZIKV replicatie toe te schrijven aan de reeds bestaande DENV immuniteit in primaire menselijke immune cellen8aangetoond. We toonden ook aan een relevante in vitro methode om de mogelijkheid van DENV bestaande antilichamen te verbeteren ZIKV replicatie in primaire cellen te kwantificeren.
Het protocol dat wij hebben ontwikkeld maakt gebruik van menselijk serummonsters die zijn getest voor DENV neutralisatie in TCID-50 of plaque vermindering neutralisatie test (PRNT) testen, samen met ZIKV in biologisch relevante cellen of cellen die verkregen uit weefsels die ZIKV kunnen infecteren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kruisallergie van DENV-antilichamen leidt tot het ADE van andere DENV-serotypes heeft de ontwikkeling van een doeltreffend vaccin11belemmerd. ZIKV behoort tot dezelfde familie, Flavivirus, en heeft een aanzienlijke homologie met andere flavivirussen, vooral DENV12. Het belangrijkste doel van neutraliserende antilichamen voor zowel ZIKV als DENV is de envelop eiwitten, die een zeer hoge structurele en quaternaire reeks homologie tussen de twee virussen13</s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd genereus ondersteund door de 1R21AI129881-01 (tot T.M.C.), start-up middelen uit de nationale opkomende besmettelijke ziekten-laboratoria, en de Boston University School of Medicine.
Materials
| Fetal Bovine Serum | GEMINI | 100-106 | |
| iCycler | BioRad | 785BR02188 | Model No. CFX96 Optics Module |
| Microfuge 18 Centrifuge | Beckman Coulter | 367160 | |
| Nanodrop-1000 | Thermoscientific | 1072 | |
| Quantifast SYBR-One step RT-PCR kit | Qiagen | 204154 | Used for 1 step RT-qPCR |
| RNeasy RNA Isolation Kit | Qiagen | 74106 | Used for RNA extraction |
| RPMI-medium | Gibco | 11875093 |
References
- Hayes, E. B. Zika virus outside Africa. Emerging Infectious Diseases. 15, 1347-1350 (2009).
- Grard, G., et al. Zika virus in Gabon (Central Africa) – 2007: a new threat from Aedes albopictus. PLoS Neglected Tropical Diseases. 8 (2), 2681 (2014).
- Fauci, A. S., Morens, D. M. Zika Virus in the Americas–Yet Another Arbovirus Threat. New England Journal of Medicine. 374 (7), 601-604 (2016).
- Hawkes, R. A. Enhancement of the Infectivity of Arboviruses by Specific Antisera Produced in Domestic Fowls. Australian Journal of Experimental Biology and Medical Science. 42, 465-482 (1964).
- Musso, D., Gubler, D. J. Zika Virus. Clinical Microbiology Reviews. 29 (3), 487-524 (2016).
- Vaughn, D. W., et al. Dengue viremia titer, antibody response pattern, and virus serotype correlate with disease severity. The Journal of Infectious Diseases. 181 (1), 2-9 (2000).
- Khandia, R., et al. Modulation of Dengue/Zika Virus Pathogenicity by Antibody-Dependent Enhancement and Strategies to Protect Against Enhancement in Zika Virus Infection. Frontiers of Immunology. 9, 597 (2018).
- Londono-Renteria, B., et al. A relevant in vitro human model for the study of Zika virus antibody-dependent enhancement. Journal of General Virology. 98 (7), 1702-1712 (2017).
- Ganger, M. T., Dietz, G. D., Ewing, S. J. A common base method for analysis of qPCR data and the application of simple blocking in qPCR experiments. BMC Bioinformatics. 18 (1), 534 (2017).
- Renn, L. A., et al. High-throughput quantitative real-time RT-PCR assay for determining expression profiles of types I and III interferon subtypes. Journal of Visualized Experiments. (97), e52650 (2015).
- McArthur, M. A., et al. Dengue vaccines: recent developments, ongoing challenges and current candidates. Expert Review of Vaccines. 12 (8), 933-953 (2013).
- Priyamvada, L., et al. Humoral cross-reactivity between Zika and dengue viruses: implications for protection and pathology. Emerging Microbes and Infections. 6 (5), 33 (2017).
- Dai, L., et al. Molecular basis of antibody-mediated neutralization and protection against flavivirus. IUBMB Life. 68 (10), 783-791 (2016).
- Dai, L., et al. Structures of the Zika Virus Envelope Protein and Its Complex with a Flavivirus Broadly Protective Antibody. Cell Host & Microbe. 19 (5), 696-704 (2016).
- Sirohi, D., et al. The 3.8 A resolution cryo-EM structure of Zika virus. Science. 352 (6284), 467-470 (2016).
- George, J., et al. Prior Exposure to Zika Virus Significantly Enhances Peak Dengue-2 Viremia in Rhesus Macaques. Scientific Reports. 7 (1), 10498 (2017).
- Morens, D. M., Halstead, S. B. Measurement of antibody-dependent infection enhancement of four dengue virus serotypes by monoclonal and polyclonal antibodies. Journal of General Virology. 71, 2909-2914 (1990).
- Dejnirattisai, W., et al. Cross-reacting antibodies enhance dengue virus infection in humans. Science. 328 (5979), 745-748 (2010).
- Priyamvada, L., et al. Human antibody responses after dengue virus infection are highly cross-reactive to Zika virus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (28), 7852-7857 (2016).
- Charles, A. S., Christofferson, R. C. Utility of a Dengue-Derived Monoclonal Antibody to Enhance Zika Infection In Vitro. PLoS Currents. 8, (2016).
- Swanstrom, J. A., et al. Dengue Virus Envelope Dimer Epitope Monoclonal Antibodies Isolated from Dengue Patients Are Protective against Zika Virus. MBio. 7 (4), (2016).
