In vivo Imaging Systems (IVIS) Detektering av en Neuro-invasiv encephalitic virus
Summary
Använda luciferas och in vivo imaging system (IVIS) som ett nytt medel för att identifiera sjukdomar endpoints innan kliniska utveckling sker. IVIS har tillåtit oss att visualisera i realtid invasionen av encephalitic virus under flera dagar, vilket ger en mer exakt sjukdom modell för framtida studier. Det har också gjort det möjligt för oss att identifiera potentiella skyddande egenskaper antivirala läkemedel och vacciner snabbare än vad som nu används djurmodeller. Möjligheten att utnyttja enskilda djur över flera tidpunkter ger minskade djur krav, kostnader och övergripande sjuklighet till djuren utnyttjas säkerställa en mer human och mer vetenskapliga metoder av sjukdom studie.
Abstract
Moderna framsteg inom bildteknik uppmuntra till ytterligare utveckling och förfining i vägen virala forskningen sker. Ursprungligen föreslog Russel och Burch i Humes 3R (ersättning, begränsning och förbättring), är användningen av djurmodeller i vetenskaplig forskning under konstant press att identifiera nya metoder för att minska användningen av djur och samtidigt förbättra den vetenskapliga noggrannhet och hastighet. En stor utmaning för Humes huvudmän är dock hur man ska se till att studierna är statistiskt korrekta och samtidigt minska sjuklighet djursjukdomar och totala antalet. Vaccin effektivitetsstudier kräver för närvarande ett stort antal djur för att vara statistiskt signifikant och resulterar ofta i hög sjuklighet och dödlighet slutpunkter för identifiering av immunskydd. Vi utnyttjade avbildning in vivo-system (IVIS) i kombination med en firefly bioluminescent enzym att successivt spåra invasionen av det centrala nervsystemet (CNS) av en ENCEphalitic virus i en murin modell. Typiskt, fortskrider sjukdomen relativt långsamt, men virusreplikation är snabb, särskilt i CNS, och kan leda till en ofta, dödlig utgång. Efter intranasal infektion av mössen med TC83-Luc, ett försvagat venezuelansk hästencefalitvirus virusstam modifierad för att uttrycker en luciferasgen, har vi möjlighet att visualisera virusreplikation i hjärnan minst tre dagar före utvecklingen av kliniska sjukdomssymtom. Använda CNS invasion som en viktig encephalitic sjukdomsutveckling slutpunkt kan vi snabbt identifiera terapeutiska och vaccin skyddar mot TC83-Luc infektion innan kliniska symptom utvecklas. Med IVIS teknik vi kan visa en snabb och korrekt testning av narkotika terapi och vacciner samtidigt minska antalet djur och sjuklighet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Även detta protokoll omfattar imaging aspekterna för in vivo-analys är det viktigt att erkänna bioluminescerande vektorn som en nyckelfaktor för framtida studier. Vår användning av TC83, en försvagad vaccinstam av VEEV, som en vektor för expression av luciferas säkerställer att stora mängder av enzymet produceras på grund av den höga hastigheten replikation av viruset i CNS såsom tidigare beskrivits 1-4. Medan tillsatsen av ett andra subgenoma promotor och luciferas resultaten genen i …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Institutet för translationell vetenskaper UTMB-NIH bidrag 1UL1RR029876-01 och Alisha Prather för hennes hjälp med videoredigering för detta manuskript.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| D-Luciferin | |||
| Isoflurane | |||
| Xenogen IVIS System (Spectrum) | Caliper Life Sciences | ||
| XGI-8-gas Anesthesia System | Caliper Life Sciences | ||
| XIC-3 Containment Box | Caliper Life Sciences | ||
| LivingImage 4.0 Software | Caliper Life Sciences | ||
| Telemetry/identification chips | Bio Medic Data Systems | IPTT-300 | Animal ID and Temperature |
| BD Integra 1ml TB syringe with 26 g x 3/8” needle | Fisher Scientific | 305279 | |
| Vet Bond tissue adhesive | Fisher Scientific | NC9259532 | |
| Vetropolycin Ophthalmic Ointment | Webster Veterinary Products | 78444656 | |
| Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline 1X | Invitrogen | 14190-144 | |
| BMDS Chip Reader | Bio Medic Data Systems | DAS-7007S | |
| DAS-HOST Software | Bio Medic Data Systems | Used to download probe information |
References
- Steele, K. E., et al. Comparative Neurovirulence and Tissue Tropism of Wild-type and Attenuated Strains of Venezuelan Equine Encephalitis Virus Administered by Aerosol in C3H/HeN and BALB/c Mice. Veterinary Pathology Online. 35, 386-397 (1998).
- Ludwig, G. V., et al. Comparative neurovirulence of attenuated and non-attenuated strains of Venezuelan equine encephalitis virus in mice. Am. J. Trop. Med. Hyg. 64, 49-55 (2001).
- Charles, P. C., Walters, E., Margolis, F., Johnston, R. E. Mechanism of Neuroinvasion of Venezuelan Equine Encephalitis Virus in the Mouse. Virology. , 208-662 (1995).
- Volkova, E., Gorchakov, R., Frolov, I. The efficient packaging of Venezuelan equine encephalitis virus-specific RNAs into viral particles is determined by nsP1-3 synthesis. Virology. 344, 315-327 (2006).
- Patterson, M., et al. Rapid, non-invasive imaging of alphaviral brain infection: Reducing animal numbers and morbidity to identify efficacy of potential vaccines and antivirals. Vaccine. 29, 9345-9351 (2011).
- Cook, S. H., Griffin, D. E. Luciferase Imaging of a Neurotropic Viral Infection in Intact Animals. J. Virol. 77, 5333-5338 (2003).
- Contag, P. R., Olomu, I. N., Stevenson, D. K., Contag, C. H. Bioluminescent indicators in living mammals. Nat. Med. 4, 245-247 (1998).
- Osorio, J. E., Iams, K. P., Meteyer, C. U., Rocke, T. E. Comparison of Monkeypox Viruses Pathogenesis in Mice by In Vivo Imaging. PLoS ONE. 4, e6592 (2009).
- Luker, G. D., Prior, J. L., Song, J., Pica, C. M., Leib, D. A. Bioluminescence Imaging Reveals Systemic Dissemination of Herpes Simplex Virus Type 1 in the Absence of Interferon Receptors. J. Virol. 77, 11082-11093 (2003).
- Russell, W. M. S., Burch, R. L. . The Principles of Humane Experimental Technique. , (1959).
- Kuehne, R. W., Pannier, W. L., Stephen, E. L. Indirect mouse model for the evaluation of potential antiviral compounds: results with Venezuelan equine encephalomyelitis virus. Antimicrob. Agents Chemother. 11, (1977).
- Lukaszewski, R. A., Brooks, T. J. G. Pegylated Alpha Interferon Is an Effective Treatment for Virulent Venezuelan Equine Encephalitis Virus and Has Profound Effects on the Host Immune Response to Infection. J. Virol. 74, 5006-5015 (2000).
