Foi estabelecido um protocolo de hibridização fluorescente de situ para a detecção de um genoma do vírus de ADN persistente nas secções de tecido de modelos animais. Este protocolo permite estudar processo de infecção por codetection do genoma viral, os seus produtos de ARN, e proteínas virais ou celulares no interior das células individuais.
Codetection uma única célula de um gene, o seu produto de ARN e as proteínas reguladoras celulares é fundamental para o estudo da expressão gênica. Este é um grande desafio no campo da virologia e, em especial para os vírus de ADN persistentes-replicante nucleares que envolvem modelos animais para o estudo. Tipo de vírus Herpes simplex 1 (HSV-1) estabelece uma infecção latente ao longo da vida nos neurônios periféricos. Vírus latente serve como reservatório, a partir do qual reactiva e conduz a um novo episódio herpético. A biologia da célula de HSV-1 latência permanece mal compreendida, em parte devido à falta de métodos para detectar o HSV-1 genomas in situ em modelos animais. Descreve-se um DNA-hibridação in situ fluorescente (FISH) abordagem de detecção eficiente de baixa cópia genomas virais dentro das seções de tecidos neuronais a partir de modelos animais infectados. O método baseia-se à base de calor antigénio desmascaramento, e as sondas de ADN caseiros directamente marcados ou sondas disponíveis comercialmente. Desenvolvemos um stai triploabordagem ning, combinando DNA-FISH com RNA-FISH e imunofluorescência, utilizando peroxidase baseado amplificação de sinal para acomodar cada requisito de coloração. Uma grande melhoria é a possibilidade de obter, dentro de 10 um secções de tecido, os sinais de baixa de fundo que pode ser fotografada em alta resolução por microscopia confocal e de campo amplo epifluorescência convencional. Além disso, a coloração tripla trabalhou com uma ampla gama de anticorpos dirigidos contra as proteínas virais e celulares. O protocolo completo leva 2,5 dias para acomodar o anticorpo e a penetração da sonda no interior do tecido.
Vírus herpes simplex tipo 1 (HSV-1) é um vírus humano neurotrópico persistente, que estabelece uma infecção latente a longo prazo nos neurónios do gânglio trigeminal (TG) do sistema nervoso periférico, a partir do qual reactiva periodicamente para replicar e propagação. O HSV-1 é um genoma de 150 kb de dsDNA de localizações no núcleo do neurónio hospedeira, onde permanece como chromatinized plasmídeos multicópia, que não se integram no genoma da célula hospedeira de 1,2. Durante a latência, o programa genético de HSV-1 do ciclo replicativo é fortemente reprimida, e a expressão do gene é restringida ao transcrito associado à latência (TAL), locus de estabelecimento de latência para o início da reactivação 3. LAT produz um longo 8,5 kb não codificante RNA transformado em um grande 2 kb lariat estável, e vários miRNA 4-7. HSV-1 latência é assim caracterizado pela presença do ADN genómico virai, o ARN LAT, e a ausência de proteínas do ciclo replicativo detectáveis.
ONTEÚDO "> Os modelos animais, predominantemente rato e coelho, são modelos experimentais recapitulando várias características de latência em humanos. Um dos principais interesses desses modelos é que eles permitem estudar aspectos fisiológicos do HSV-1 latência em hospedeiros imunocompetentes. Nas últimas décadas , muitas ferramentas experimentais, tais como vírus e ratinhos geneticamente modificados, foram desenvolvidos para estudar a fisiologia, genética e biologia celular do HSV-1 de latência, a partir de tecidos animais. Até agora, ADN genómico virai foi detectado e quantificado por mancha de Southern e qPCR de TGs dissociada. No entanto, não existe presentemente nenhum método disponível para a detecção de HSV-1 do genoma por hibridização in situ em secções de tecido 8. Consequentemente, a latência é rotineiramente avaliada em seções histológicas, através da detecção de LAT RNA por hibridação in situ de ARN em vez de A detecção do genoma viral. Porque não tem sido possível caracterizar as células infectadas com base na presença de genomas virais, this limitação técnica tem sido uma grande desvantagem para a análise de muitos aspectos das interacções hospedeiro-vírus, tais como a relação entre o genoma viral e a expressão de genes celulares e virais ou do hospedeiro mediadas por células de resposta imune 9,10.Mais importante ainda, a heterogeneidade da célula-a-célula da infecção latente permanece relativamente inexplorado e foi mostrado ser uma característica chave de latência em ratos e em neurónios sensoriais ganglionares humanos implantados em ratos SCID 11-17. Tipicamente, foi mostrado por qPCR que o genoma de HSV-1 Número de cópia por célula varia de 5 a várias centenas. Embora LAT aparece como um regulador chave da latência e reativação, os dados de qPCR em neurônios isolados e in situ PCR indicaram que apenas um subconjunto de neurônios latentes infectadas, tão baixo quanto 30%, expressa o locus LAT 11,12,18-21. Como a célula hospedeira e o ambiente celular no tecido impacto sobre o estabelecimento de latência do vírus ea expressão do gene viral permanece obscura. Descrevemos aqui um sólido fluorescente de hibridização in situ (FISH), o método para a detecção eficiente de baixa cópia de HSV-1 de ADN genómico dentro de secções de tecido de animais neuronais. Este método foi desenvolvido e utilizado por nós para obter acesso a resolução da microscopia de imagem de alta que é necessário estudar a interação do genoma viral com a célula hospedeira componentes intra-nucleares 22. Além disso, é descrito um método de coloração de múltiplos para a detecção simultânea do DNA viral com RNA e proteínas, o que é uma ferramenta única para descrever as interacções vírus-hospedeiro que regulam a expressão de genes virais. O método também pode ser aplicado a uma ampla gama de análises que requerem a detecção de HSV-1 do genoma latente, tais como a quantificação neurónios infectados em grande número de secções. Um passo fundamental é aplicar o tratamento de recuperação antigênica para fazer o DNA viral acessível a hibridização. Assim, este protocolo também pode ser eficiente para a detecçãode outros vírus dsDNA, que não são atualmente detectável por abordagens DNA-FISH convencionais dentro tecidos animais.
O protocolo aqui descrito permite a detecção de HSV-1 do genoma latente nos neurónios de secções de tecido neuronal de rato. O nosso conhecimento das vias que regulam a expressão de genes virais tem sido limitada pela falta de método para detectar ADN genómico de HSV-1 in situ no interior de tecidos neuronais. As informações sobre o número de cópias do genoma e proporção de neurônios infectados vieram principalmente de análise de PCR em neurônios dissociados 11,12. Em elucidar o pape…
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos N. Sawtell (Hospital Medical Center de Cincinnati Children, Cincinnati, Ohio, EUA), S. Efstathiou (University of Cambridge, Reino Unido) e James Hill (LSU Health Sciences Center, New Orleans, EUA) para fornecer amostras de HSV-1 infectados ratinhos e coelhos, respectivamente, e para reagentes; H. Masumoto (Instituto Kazusa DNA Research, Chiba, Japão) e S. Khochbin (Institut Albert Bonniot, Grenoble, França) para discussões úteis.
Este trabalho foi financiado por doações do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) (programa ATIP, para PL, http://www.cnrs.fr), a Agência Nacional Francesa de Pesquisa (ANR) (ANR-05-MIIM- 008-01, CENTROLAT, http://www.agencenationale-recherche.fr ), a Fundação FINOVI ( http://www.finovi.org/:fr:start ), o Labex DEVweCAN (ANR-10-LabX-61 ) da Université de Lyon, dentro do programa "Investissements d'Avenir "(ANR-11-IDEX-0007) operado pela ANR ( http://www.agence-nationale-recherche.fr ), l'Association pour la Recherche contre le Cancer (ARC-7979 e ARC- 4910, http://www.arc-cancer.net ), la Ligue Nationale Contre le Câncer (LNCC, http://www.ligue-cancer.net ) e Inca (programa EPIPRO, http://www.e -cancer.fr ). FC e PL são pesquisadores do CNRS.
Balb/c mice | Janvier, France | 6 week-old females | |
HSV-1 strains | SC16 strain (wild type) | See Labetoule, M. et al. (2003) Invest Ophthalmol Vis Sci 44: 217–225, for details on HSV-1 strain and virus stock preparation. | |
Ketamine hydrochloride | Sigma | K2753 | Intraperitoneal injection of a solution containing Ketamine (100mg/kg) and Xylazine (10mg/kg) |
Xylazine hydrochloride | Sigma | X1251 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma | 158127 | Suspend 4g of PFA in 90mL of water. Add 50µL of 1N NaOH, and heat at 60°C in a water bath with agitation. PFA dissolves in about 30min. Add 10mL of 10X PBS. This solution can be prepared in advance and stored at -20 °C in 5mL tubes. Caution. Manipulate under a fume hood. |
Physiological Saline | Sigma | 07982-100TAB-F | |
1X PBS, pH 7.4 (sterile) | Life Technologies | 10010-015 | |
Sucrose | Sigma | 84100 | Prepare a 20% sucrose solution in 1X PBS. |
Cryosectionning embedding medium – Tissue-Tek OCT Compound – | SAKURA | 4583 | |
Large vector DNA purification kit | Qiagen | 12462 | To purify Cosmid or BAC vector containing HSV-1 genome and store at -20°C |
Nick translation kit | Roche Applied Sciences | 10 976 776 001 | |
Cy3-dCTP | GE Healthcare | PA53021 | Protect from light |
0.5M EDTA | Sigma | E6758 | |
G50 Mini spin column | GE Healthcare | 27-5330-01 | |
Salmon sperm DNA 10mg/mL | Invitrogen / Life Technologies | 15632-011 | |
Ethanol molecular biology grade | Sigma | 87047 | Prepare a 70% solution |
Salmon sperm DNA | Invitrogen / Life Technologies | 15632-011 | |
Formamid Molecular biology grade | Sigma | F9037 | Caution. Manipulate under fume hood. |
HSV-1 biotinylated commercial probe | Enzo Life Sciences | ENZ-40838 | |
ImmEdge hydrophobic pen | Vector Laboratories | H-4000 | |
20X Saline Sodium Citrate (SSC) | Sigma | S6639 | Prepare a 2X SSC solution in ddH20. |
Triton X-100 | Sigma | T8787 | Prepare a 10% stock solution in water and store at +4°C. Prepare the 0.5% solution in 1X PBS right before use. |
10mM sodium citrate pH 6.0 | Sigma | S1804 | Prepare a 100mM stock solution (10X). Weigh 10,5g of citric acid (MW 210.14. Caution, irritant and toxic, wear appropriate mask and gloves), and dissolve in 400mL water. Adjust pH at 6.0 with 1N NaOH (caution, irritant, wear gloves). Adjust to 500mL with distilled water. Dilute 10 times in distilled water before use. |
Acetic Acid | Sigma | 320099 | |
Methanol, molecular biology grade | Sigma | 322415 | |
Dextran sulfate – MW 500 000 | Euromedex | EU0606-A | |
Denhardt's solution (100X) | Euromedex | 1020-A | |
Rubber Cement "FixoGum" | Marabut | 290110000 | |
DNA purification kit – Qiaquick PCR purification kit – | Qiagen | 28104 | |
T7 in vitro transcription kit | Ambion / Life Technologies | AM1314 | |
Biotin-16-UTP | Roche Applied Sciences | 11388908910 | |
RNA purification mini-column | Qiagen | 73404 | |
Ribonucleoside Vanadyl Complex | New England Biolabs | S1402S | |
H2O2 | Sigma | H3410 | Prepare a 3% solution in distilled water. Store at +4 °C and protect from light. |
Yeast tRNA | Invitrogen | 15401011 | prepare a 10mg/mL solution in RNAse free water |
Normal Goat Serum | Invitrogen | PCN5000 | |
Primary antibodies | Any supplier | The following primary antibodies were used in the result section: anti-mouse CENP-A (rabbit mAb C51A7, Cell Signaling Technologies), and anti-ATRX H-300 (Santa Cruz Biotechnology) | |
Secondary fluorescent antibodies | Invitrogen / Life Technologies | The fluorescent secondary antibodies routinely used in our protocol are AlexaFluor labeled goat antibodies (IgG H+L). The antibody used in the result section is an anti-rabbit goat antibody labaled with AlexaFluor 488 (reference A11001) | |
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit – Streptavidin + AlexaFluor 350 (blue fluorescence) | Invitrogen / Life Technologies | #T20937 | TSA kits are also available from Perkin Elmer |
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit – Streptavidin + AlexaFluor 488 (green fluorescence) | Invitrogen / Life Technologies | #T20932 | |
Hoechst 33342 | Invitrogen / Life Technologies | H3570 | Prepare a 0.5µg/mL solution in 1X PBS immediatly before use. Discard the remaining solution. |
22x50mm coverslip. n°1.5 glass. | Electron Microscopy Sciences | 72204-04 | |
Mounting medium with anti-fading agent – Vectashield – | Vector Laboratories | H-1000 | Another conventional product is Fluoromount G from electron microscopy Science |
Superfrost glass slides | FisherScientific | 12-550-15 | |
EQUIPMENT | |||
Equipment / material | Company | Reference | Note |
Needle for infection | Glass micropipette hot drawn. Home made. | ||
Dissection equipement | Moria, France | Microsurgical scissors and forceps | |
Peristaltic pump | Cole Palmer Instruments | Easyload Masterflex | |
Micro-syringe pump device (Nano Pump) | kdScientific | KDS310 | |
Cryostat | Leica France | CM 1510-1 | |
-80 °C freezer | Sanyo | Ultra Low -80°C | |
Domestic microwave oven | |||
Dry block heater | Eppendorf | 022670204 | |
Incubator Slide moat | Boekel Scientific | 240000 | |
Coplin Jar | Dominique Dutscher | 68512 | |
Staining glass container | Dominique Dutscher | 68506 | |
Fluorescent microscope | Zeiss | The images presented in the result section were collected with a Zeiss AxioObserver with objective x40 LD NeoFluor N.A 0.6, and x100 PlanApochromat N.A 1.3. Filter set #38, #43 and #43. HXP 120 fluorescence light source. Photometrics CoolSNAP HQ2 CCD camera. Signal will be more easily observed on a recent high efficiency microscope such as Zeiss AxioImager/AxioObserver series, Nikon Ti-E/Ni-E series or Leica DM/DMI6000 series |