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Methodenartikel

Etablierung des dualen humanisierten TK-NOG-Mausmodells für HIV-assoziierte Leberpathogenese

8.2K Aufrufe

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DOI:

10.3791/58645

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11. September 2019

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll bietet eine zuverlässige Methode, um humanisierte Mäuse mit menschlichem Immunsystem und Leberzellen zu etablieren. Dual rekonstituierte immundefizienten Mäuse, die durch intrasplenische Injektion von humanen Hepatozyten und CD34+ hämatopoetischen Stammzellen erreicht werden, sind anfällig für eine Infektion mit dem Humanimmundefizienzvirus-1 und rekapitulieren Leberschäden, wie in HIV-infizierte Patienten.

Zusammenfassung

Trotz der erhöhten Lebenserwartung von Patienten, die mit dem humanen Immundefizienzvirus-1 (HIV-1) infiziert sind, hat sich die Lebererkrankung als häufige Ursache ihrer Morbidität herausgestellt. Die durch HIV-1 verursachte Leberimmunpathologie bleibt schwer fassbar. Kleine Xenograft-Tiermodelle mit menschlichen Hepatozyten und dem menschlichen Immunsystem können die menschliche Biologie der Pathogenese der Krankheit rekapitulieren. Hierin wird ein Protokoll beschrieben, um ein duales humanisiertes Mausmodell durch menschliche Hepatozyten und CD34+ hämatopoetische Stamm-/Vorläuferzellen (HSPCs) zu etablieren, um die Leberimmunpathologie zu untersuchen, wie sie bei HIV-infizierten Patienten beobachtet wurde. Um eine doppelte Rekonstitution zu erreichen, ist das männliche TK-NOG (NOD. Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Sug Tg(Alb-TK)7-2/ShiJic) Mäuse werden intraperitoneal mit Ganciclovir (GCV) Dosen injiziert, um transgene Leberzellen der Maus zu eliminieren, und mit Treosulfan für nichtmyeloablative Konditionierung, die beide die Entwicklung des humanen Hepatozyten (HEP) und der Entwicklung des menschlichen Immunsystems (HIS). Humanalbumin (ALB) Ebenen werden für Lebertransplantation ausgewertet, und das Vorhandensein von menschlichen Immunzellen im Blut durch Durchflusszytometrie erkannt bestätigt die Etablierung des menschlichen Immunsystems. Das Modell, das mit dem hier beschriebenen Protokoll entwickelt wurde, ähnelt mehreren Komponenten von Leberschäden durch HIV-1-Infektion. Seine Einrichtung könnte sich als wesentlich für Studien zur Hepatitis-Virus-Koinfektion und für die Bewertung antiviraler und antiretroviraler Medikamente erweisen.

Einleitung

Seit dem Aufkommen der antiretroviralen Therapie ist die Zahl der Todesfälle im Zusammenhang mit der HIV-1-Monoinfektion erheblich zurückgegangen. Lebererkrankungen haben sich jedoch als häufige Ursache für Morbidität bei HIV-infizierten Patienten1,2herauskristallisiert. Koinfektionen von Hepatitis-Viren mit HIV-1-Infektion sind häufiger und machen 10% - 30% der HIV-Infizierten in den Vereinigten Staaten3,4,5aus.

Die Wirtssspezifität von HIV-1- und Hepatitis-Viren begrenzt den Nutzen von Kl....

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Protokoll

Dieses Protokoll wurde vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) am University of Nebraska Medical Center genehmigt.

HINWEIS: Die Zulassung des örtlichen IACUC erhalten Sie, bevor Sie Tierversuche durchführen.

1. Verarbeitung von Nabelschnurblut und Isolierung menschlicher HSPCs

  1. Führen Sie alle Schritte des Protokolls unter sterilen Bedingungen in laminaren Durchflussschränken aus.
  2. Nehmen Sie Nabelschnurblut (CB) in heparinisierten Röhrchen und machen Sie das Volumen bis zu 35 ml durch Zugabe von phosphatgepufferter Saline (PBS). Schichtung der Probe auf dem Lymp....

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Ergebnisse

Die Etablierung eines dualen humanisierten Mausmodells mit menschlichen Leber- und Immunzellen kann bei jedem Schritt mit sehr einfacher ELISA bzw. Durchflusszytometrie leicht überwacht werden. Die Durchflusszytometrie wird regelmäßig durchgeführt, um die Entwicklung eines funktionellen Immunsystems zu bewerten und die Wirkung einer HIV-Infektion auf Immunzellen zu sehen. Bei dual humanisierten Mäusen kann die Entwicklung funktioneller Immunzellen zwischen 15% und 90% des Lymphozytentors .......

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Diskussion

Die Leber ist bei HIV-infizierten Patienten kompromittiert und geschädigt24. Experimentelle Kleintiermodelle zur Untersuchung menschlicher Lebererkrankungen in Gegenwart von HIV-1 sind extrem begrenzt, trotz der Verfügbarkeit einiger kotransplantierter Tiermodelle mit CD34+ HSPCs und Hepatozyten7,12, 25. In In-vitro-Experimenten haben Hepatozyten nachweislich eine HIV-1-Infektion auf niedrigem.......

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde vom National Institute of Health Grant R24OD018546 (an L.Y.P. und S.G.) unterstützt. Die Autoren danken Weizhe Li, Ph.D., für die Hilfe bei chirurgischen Eingriffen, Amanda Branch Woods, B.S., Yan Cheng für Immunhistologie, UNMC Flow Cytometry Forschungseinrichtung Mitglieder Direktor Phillip Hexley, Ph.D., Victoria B. Smith, B.S., und Samantha Wall, B.S., UNMC Advanced Microscopy Core Facility Mitglieder Janice A. Taylor, B.S., und James R. Talaska, B.S., für den technischen Support. Die Autoren würdigen Drs. Mamoru Ito und Hiroshi Suemizu von CIEA für die Bereitstellung von TK-NOG-Mäusen und Dr. Joachim Baumgart für die Bereitstellung von Treosulf....

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
27 G1/2" NadelnBD biosciences305109
30 G1/2" NadelnBD biosciences305106
5 mL Polystyrol  Rundbodenröhrchen 12 mm x 75 mmAusführung Corning352054
BD 1 mL Tuberkulin Spritze ohne NadelBD biosciences309659
BD FACS Array Bioanalyzer BD BiosciencesZur Reinheitsprüfung von eluierten CD34+ Zellen 
BD FACS Array-SoftwareBD BiosciencesSoftware zur Analyse von erworbenen CD34+ Zellen auf FACS-Array
BD FACS LyselösungBD Biosciences349202Zur Lyse roter Blutkörperchen
BD LSR IIBD BiosciencesInstrument zur Erfassung von Durchflusszytometrie-Proben
BD  Vacutainer Plastisches BlutentnahmeröhrchenBD biosciencesBD 367874Zur Entnahme von Nabelschnurblut
Rinderserumalbumin Sigma-aldrichA9576
Buprenorphin KontrollierteSubstanz und Schmerzmittel
CD14-PEBD Biosciences555398spezifisch für humanes
CD19-BV605BD Biosciences562653spezifisch für humanes
CD34 MicroBead Kit, humanMiltenyi Biotec130-046-702Für die Isoierung von    CD34+ HSPC
CD34-PE, humanMiltenyi Biotec130-081-002Antikörper zur Reinheitsprüfung von eluierten CD34+ Zellen 
CD3-AF700BD Biosciences557943für humane
CD45-PerCPCy5.5BD Biosciences564105spezifisch für
humane CD4-APCBD Biosciences555349spezifisch für
humane CD8-BV421BD Biosciences562428spezifisch für humane
ZellzählobjektträgerBio-rad1450015
ChargeSwitch gDNA Mini Tissue KitThermofisher wissenschaftlicheCS11204für die Extraktion genomischer DNA aus dem Ohrstück
Cobas Amplicor System v1.5 BioanalysatorRoche Molecular Diagnostics
Applikatoren mit Wattespitze   McKesson24-106-2S
Cytokeratin-18 (CK18)DAKOM7010Spezifisch für humanes
DMSO (Dimethylsulfoxid)Sigma-aldrichD2650-5X5ML
Verlängerungsset Microbore Slide Clamp(s) Fester männlicher Luer-Lock. L: 60 in L: 152 cm PV: 0,55 mL Fluid Path SterilBD biosciences30914Wird an die Dosierpipette angeschlossen und mit HSPC- und HEP-Absaugung beladen
FACS Diva Version 6BD BiosciencesDurchflusszytometer-Software erforderlich für die Aufnahme von Proben
Fötales Kälberserum (FBS)Gibco10438026
FLOWJO Analysesoftware
v10.2
FLOWJO, Durchflusszytometrie-Analysesoftware
GanciclovirAPP Pharmaceuticals, Inc.315110Prescripition Medikament
Greiner MiniCollect EDTA RöhrchenGreiner bio-one450475
Hepatozyten Auftaumedium Triangle Research Labs MCHT50
Horizon Open Ligating Clip AppliersTeleflex537061Zum Halten der Ligaturclips
Hospira Steriles Wasser für InjektionszweckeACE chirurgische Versorgung Co. Inc.001-1187Zur Verdünnung von Buprenorphin (Schmerzmittel)
ELISA Quantifizierungsset für HumanalbuminBethyl LaboratoriesE80-129Zur Bestimmung des Albumingehalts beim Menschen in Mausserum
Humane HepatozytenTriangle Research Labs HUCP1  Kryokonservierte humane Hepatozyten, induktionsqualifiziert 
Iris-Schere, geradeTed Pella, Inc.13295
LanzetteMEDIpointGoldrute 5 mm
LS Säulen Miltenyi Biotec130-042-401Zur Aufnahme von CD34+ Mikrokügelchen (Positivauswahl)
Lymphozyten-Trennmedium (LSM)MP Biomedicals50494Zur Isoierung von    Lymphozyten aus peripherem Blut
MACS MultiStandMiltenyi Biotec130-042-303hält Qudro MACS Trenner und LS Säulen
McPherson-Vannas Micro Dissecting Spring ScissorsRoboz Surgical Instrument Co.RS-5605Wird verwendet, um einen Schnitt in der Haut zu machen, um die Milz freizulegen
Mikro-PräparierzangeRoboz Surgical Instrument Co.RS-5157um die Milz aus der Bauchhöhle zu halten und herauszuziehen
Maus CD45-FITCBD Biosciences553080mausspezifisches
PBS (Phosphatgepufferte Kochsalzlösung)HyklonSH30256.02
Qudro MACS Separator Miltenyi Biotec130-090-976fasst vier LS-Säulen
RPMI 1640 MediumGibco11875093
StepOne Plus Real Time PCR Applied BiosystemsVerwendetes Instrument zu  Genotyp
Stepper Series Repetitive Dispensing Pipette 1mlDYMAX CORPT15469Verwendet zu  Dispensieren  HSPC- und HEP-Desinfektion auf kontrollierte Weise
Suturevet PGA synthetisches absorbierendes NahtmaterialHenry Schein Animal Health41178Naht von Haut und Bauchfell
TaqMan Genexpression Master MixThermofisher wissenschaftliche4369016
TC20 automatisierter ZellzählerBio-rad1450102
TK-NOG-Mäuse Zur Verfügung gestellt vom Central Institute for Experimental Animals (CIEA, Japan; Drs. Mamoru Ito und Hiroshi Suemizu)
Treosulfanmedac GmbHZur Verfügung gestellt von  Dr. Joachim Baumgart (medac GmbH) 
Trypan BlueBio-rad1450022
Vannas-Typ Mikroschere, gerade, 80mm LTed Pella, Inc.1346Wird verwendet, um einen Schnitt in der Haut zu machen, um die Milz freizulegen
Weck Hemoclip traditionelle Titan-LigaturclipsNähte523700Zur Ligatur der Milz nach der Injektion
spezifisch von zur Messung der Viruslast LLC

Referenzen

  1. Smith, C., et al. Factors associated with specific causes of death amongst HIV-positive individuals in the D:A:D Study. AIDS. 24 (10), 1537-1548 (2010).
  2. Puoti, M., et al. Mortality for liver d....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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