Summary

高力子型E型肝炎ウイルス株を生産するための細胞培養モデル

Published: June 26, 2020
doi:

Summary

ここで説明するE型肝炎ウイルス(HEV)の高ウイルス力価株を生成し、肝細胞を効率的に感染させる方法について説明する。提示された方法により、非エンベロープのウイルス粒子と同様に、様々な細胞株を接種するために収穫および使用することができる。

Abstract

E型肝炎ウイルスは、世界的に蔓延する肝硬変および肝不全の主な原因である。一本鎖RNAウイルスは、主に輸血、不十分な衛生状態および汚染された食品によって伝染する。現在までにオフラベル薬リバビリン(RBV)は、多くの患者のための選択の治療です。それにもかかわらず、特定のHEV治療は依然として同定されない。これまでのところ、HEVのライフサイクルと病因に関する知識は、効率的なHEV細胞培養システムの欠如のために著しく妨げられてきた。また、ウイルスの病態を含むウイルスのライフサイクルの研究には、堅牢な細胞培養システムが不可欠です。ここで説明する方法では、非エンベロープHEVの最大3 x 106焦点形成ユニット/mL(FFU/mL)および5 x 104 FFU/mLのウイルス力素を生成することができます。これらの粒子を用いて、原発細胞やヒト、ならびに動物細胞系を含む多様な起源の多様な細胞に感染させることができる。プラスミドからの感染性HEV粒子の生成は無限の源を引き起こし、このプロトコルは非常に効率的です。

Introduction

E型肝炎は、世界的に有病率が高まっている、かなり過小評価されている病気です。約2,000万人の感染により、年間70,000人以上の死者が出ます。基礎となるE型肝炎ウイルス(HEV)は最近再割り当てされ、現在はゲネラオルソヘペウイルスおよびピシヘペウイルスを含むヘペビリダ科内に分類されている。様々な起源のHEVは、ヒト、豚、ウサギ、ラット、鳥類および他の哺乳動物からの分離物を含む種オルソヘペウイルスA-D内で分類される2。現在、陽性指向の一本鎖RNAウイルスの8種類の遺伝子型(GT)が同定されている2.彼らは彼らの順序の同一性、伝達および地理的分布の経路で異なるが、彼らのゲノム構造は非常に保存されている。より具体的には、7.2 kbp HEVゲノムは、3つの主要なオープンリーディングフレーム(ORF1-3)に分けられる。ORF1は、宿主細胞内での複製を成功させるために必要なすべての酵素をコードするが、ORF2はキャプシドタンパク質をコードし、ORF3タンパク質は感染性粒子の組み立ておよび放出に必要な機能的イオンチャネルとして動作する3。一旦基礎または座端腔HEVに放出されると、両方に存在し、ウイルスがそれぞれ,4、5に由来するかどうかに応じて、準エンベロープおよび非エンベロープ/裸の種である。4

GT1とGT2は主に発展途上国で見られるが、便経口経路を介して人間6に感染しているだけで、 GT3、GT4、GT7は主に先進国7,18,19,11、7は、例えば、豚8、ラット9、10、11、鹿12、マングース13、コウモリ14、ウサギ15、マングース13、コウモリ14、ウサギ715、16、,16イノ11シシ17、動物園17,7、20、212の証拠を提供する様々な種で発生20,21します22。不十分な衛生状態23および汚染された食品12、24、25、2624,25,26に加えて、輸血および臓器移植による伝染も可能12である27、28。27,HEVは、肝硬変および肝不全29の一般的な原因であり、特に既存の肝疾患を有する患者、免疫不全個体(遺伝子型3、4および7)および妊婦(遺伝子型1)においてである。注意すべきは、造血,性疾患30、31、32、神経障害33,31および腎障害3234のような肝外症状もある。34

現在までに、オフラベル薬リバビリン(RBV)は、多くの感染患者35、36,36のための選択の治療です。しかし、治療不全および臨床長期的な結果の悪い症例が報告されている。治療の失敗は、ウイルス性突然変異誘発に関連しており、慢性感染患者37、38、3938,39におけるウイルス不均一性の増加。37それどころか、最近のヨーロッパの回顧的な多施設研究では、ポリメラーゼ突然変異をRBV治療失敗40に関連付けることができなかった。臨床観察およびインビトロ実験において、インターフェロン41、42、43、ソフォスブビル41,42,434444、45、45亜鉛塩46およびシルヴェストロール47、48,48も抗ウイルス効果を示している。それにもかかわらず、HEVのライフサイクルとその病因に関する知識の欠如によって妨げられ、特定のHEV治療が見つかっていない。したがって、ウイルス学的研究と新しい抗ウイルス薬の開発のための堅牢な細胞培養システムが緊急に必要とされる49.

残念ながら、他の肝炎ウイルスと同様に、HEVは従来の細胞株で伝播することは困難であり、通常は非常にゆっくりと進行し、低いウイルス負荷につながる。それにもかかわらず、いくつかのグループは、細胞株サブクローン50の生成またはメディアサプリメント51の調整によってウイルス負荷を高めることができた。最近cDNAクローン52の生成と一次患者の適応は、細胞培養55におけるHEV伝播をさらに改善し、53、5454を通過させることによって分離する。53このプロトコルでは、セル培養用のゲノムを用いて、Kernow−C1株(p6_WT)54と、複製増強突然変異(p6_G1634Rと呼ばれる)37を収容する変異株とを用いた。Kernow-C1はHEV細胞培養で最も頻繁に使用される株であり、高いウイルス負荷を産生することができる。ウイルスRNAコピー数を評価することにより、HEV複製をインビトロで監視することができる。それにもかかわらず、これらの技術は、産生される感染性粒子の数の評価を可能にしない。そこで、フォーカス形成ユニット(FFU/mL)を決定するための免疫蛍光染色を確立しました。

ここに記載した方法56は、初等細胞および哺乳動物細胞株を含む多様な起源から様々な細胞型に感染することができる全長感染性ウイルス粒子を産生するために使用することができる。これはHEV感染とトロピズムの重要な側面を解読するための基本的な前提条件です。通常限られた患者の隔離で接種する必要はない。プラスミドからの感染性HEV粒子の生成は無限の源であり、このプロトコルは同等に効率的である。さらに、このシステムは、in vivo同定されたゲノム改変の研究とHEV複製および適合性への影響を可能にする逆遺伝学に使用することができる。この技術は多くの制限を克服し、薬物開発、突然変異誘発研究、および制限または侵入因子などのウイルス宿主相互作用の評価への道を歩むことができる。

Protocol

注:すべての実験はBSL-2条件下で行われます。E型肝炎ウイルスRNAまたは感染性ウイルスに接触するすべての物質は、処分前にフード内の廃棄物容器から4%のケールソリンFFで適切にすすいでください。 1. プラスミド製剤 全長HEV gt3 Kernow-C1p6シーケンス用のプラスミド符号化を組み込んだ100μg/mLアンピシリンを含む200mL LB培地(pBluescript_SK_HEVp6 [JQ679013]<sup class="xref"…

Representative Results

このプロトコルでは、高力剤感染性HEVccの生産について説明する。第1のステップは、プラスミドDNA(pBluescript_SK_HEVp654およびpBluescript_SK_HEVp6-G1634R37、図8a)を分離し、次いで制限消化によって線形化され、インビトロ転写のために精製される(図1)。ゲル電気泳動を用いて、非消化プラスミドDNAと消化されたプラスミド…

Discussion

プラスミド調製から始めて、DNAの収量は150 ng/μLを超えて、同じプラスミド株からの複数の線形化を行うことができるようにし、重要なゲノム配列の細菌誘発性変異生成のリスクを最小限に抑える必要があります。さらに、ゲル電気泳動による完全なプラスミド線形化のための制限消化を確認することが重要である(図8b)。線形化されたプラスミドDNAの欠如は、転環増幅?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

私たちは、E型肝炎ウイルスp6クローンのためにスザンヌ・エマーソンに感謝しています。HEV特異的ウサギの超免疫血清は、ドイツのフリードリヒ・ローフラー研究所であるライナー・ウルリッヒによって親切に提供されました。また、ルール大学ボーフムの分子医学ウイルス科のメンバーの皆様のご支援とご意見に感謝いたします。図1~7はBioRender.comで生成した。

Materials

0.45 µm mesh Sarstedt 83.1826 Harvest extracellular Virus
4 % Histofix CarlRoth P087.4 Immunofluorescence
Acetic acid CarlRoth 6755.1 Collagen working solution
Amicon Ultra-15 Merck Millipore UFC910024 Virus harvesting
Ampicillin Sigma-Aldrich A1593 Selection of transformed bacteria
ATP Roche 11140965001 in vitro transcription and electroporation
BioRender BioRender Figure Generation
CaCl2 Roth 5239.2 Cytomix
Collagen R solution 0.4 % sterile Serva 47256.01 Collagen working solution
CTP Roche 11140922001 in vitro transcription
Cuvette Biorad 165-2088 Electroporation
DAPI Invitrogen D21490 Immunofluorescence
DMEM gibco 41965-039 Cell culture
DNAse Promega M6101 in vitro transcription
DTT Promega included in P2077 in vitro transcription
EGTA Roth 3054.3 Cytomix
Escherichia coli JM109 Promega L2005 Transformation
Fetal bovine serum gibco 10270106 Cell culture
Fluoromount SouthernBiotech 0100-01 Immunofluorescence
GenePulser Xcell Electroporation System BioRad 1652660 Electroporation
Gentamycin gibco 15710049 Cell culture
GTP Roche 11140957001 in vitro transcription
H2O Braun 184238001 Immunofluorescence
Hepes Invitrogen 15630-03 Cytomix
Horse serum gibco 16050122 Immunofluorescence
K2HPO4 Roth P749.1 Cytomix
KCL Roth 6781.3 Cytomix
KH2PO4 Roth 3904.2 Cytomix
L-Glutamin gibco 25030081 Cell culture
L-Glutathione reduced Sigma-Aldrich G4251-5G Cytomix
MEM gibco 31095-029 Cell culture
MEM NEAA (100×) gibco 11140-035 Cell culture
MgCl2 Roth 2189.2 Cytomix
Microvolume UV-Vis spectrophotometer NanoDrop One Thermo Fisher ND-ONE-W DNA/RNA concentration
MluI enzyme NEB R0198L Linearization
NEB buffer NEB included in R0198L Linearization
NucleoSpin Plasmid kit Macherey & Nagel 740588.250 Plasmid preparation
NucleoSpin RNA Clean-up Kit Macherey & Nagel 740948.250 RNA purification
PBS gibco 70011051 Cell culture
Pen/Strep Thermo Fisher 15140122 Cell culture
Plasmid encoding full-length HEV genome (p6_G1634R) Todt et.al Virus production
Plasmid encoding full-length HEV genome (p6_WT) Shukla et al. GenBank accession no. JQ679013 Virus production
Primary antibody 1E6 LS-Bio C67675 Immunofluorescence
Primary antibody 8282 Rainer Ulrich, Friedrich Loeffler Institute, Germany
QIAprep Spin Miniprep Kit Qiagen 27106 DNA extraction
Ribo m7G Cap Analog Promega P1711 in vitro transcription
RNase away CarlRoth A998.3 RNA purification
RNasin (RNase inhibitor) Promega N2515 in vitro transcription
Secondary antibody donkey anti-mouse 488 Thermo Fisher A-21202 Immunofluorescence
Secondary antibody goat anti-rabbit 488 Thermo Fisher A-11008 Immunofluorescence
Sodium Pyruvat gibco 11360070 Cell culture
T7 RNA polymerase Promega P2077 in vitro transcription
Transcription Buffer Promega included in P2077 in vitro transcription
Triton X-100 CarlRoth 3051.3 Immunofluorescence
Trypsin-EDTA (0.5 %) gibco 15400054 Cell culture
ultra-low IgG gibco 1921005PJ Cell culture
UTP Roche 11140949001 in vitro transcription

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Cite This Article
Meister, T. L., Klöhn, M., Steinmann, E., Todt, D. A Cell Culture Model for Producing High Titer Hepatitis E Virus Stocks. J. Vis. Exp. (160), e61373, doi:10.3791/61373 (2020).

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