新世界Zikaウイルス感染クローンからの組換えウイルスの救出とキャラクタリゼーション
Summary
このプロトコールは、2プラスミドの感染性cDNAクローンからの感染性Zikaウイルスの回収を記載している。
Abstract
感染性cDNAクローンは、ウイルスの遺伝子操作を可能にし、したがって、ワクチン、病原性、複製、伝達およびウイルスの進化に関する作業を容易にする。ここでは、アメリカで爆発的な流行を引き起こしているZikaウイルス（ZIKV）の感染クローンの構築について説明します。フラビウイルス由来のプラスミドでよく見られる細菌への毒性を防ぐために、我々はNS1遺伝子のゲノムを分離し、突然変異を伴わずに正常に回収できなかった完全長構築物よりも安定な2プラスミドシステムを作製した。 2つの断片を連結する消化およびライゲーションの後、全長ウイルスRNAを、T7 RNAポリメラーゼを用いたインビトロ転写によって生成することができる。転写されたRNAの細胞への電気穿孔の後、同様のインビトロでの増殖速度およびインビボでの病原性および感染表現型をマウスおよび蚊でそれぞれ示したウイルスが回収された。
Introduction
Zikaウイルス（ZIKV; Family Flaviviridae ： Flavivirus属）は、2013-14年にブラジルに到着した蚊媒介性フラビウイルスであり、以後、アメリカ全土に広がった熱性疾患の大規模な発生に関連しています1 。さらに、ZIKVは、成人のギラン・バレー症候群や胎児や新生児の小頭症などの重篤な疾患の結果と関連している2 。西半球で急速に普及する前はZIKVについてほとんど知られていなかった。これには分子ツールの欠如が含まれており、したがって機構的研究が妨げられている。感染性cDNAクローンなどのウイルスのための分子ツールは、ワクチンおよび抗ウイルス治療の開発を容易にし、差別的ウイルス病原性、免疫応答およびウイルスの進化に関連するウイルス遺伝因子の評価を可能にする。
フラビウイルスの感染性クローンは、crのため細菌中で非常に不安定であることが知られているそれらのゲノムに存在する恒温性原核生物プロモーター3 。この問題を改善するためにいくつかのアプローチが用いられてきた。ゲノムを複数のプラスミド6に分割すること、低コピー数のベクター（細菌人工染色体を含む） 7,8およびウイルスゲノム9にイントロンを挿入することを含む、ウイルスゲノム9の上流にタンデムリピートの挿入を含む。 ZIKVについては、変更のない1つの全長システムが記載されている。しかし、このクローンは細胞培養およびマウスにおいて弱毒化されているようであった10 。他のグループは、イントロンをZIKVゲノムに組み込んで、インビトロで感染性ウイルス11の産生のために哺乳類細胞でスプライシングされ得る細菌中の不安定な配列の破壊を可能にする、 12 。さらに、感染性サブゲノム – アンプリコンと命名されたPCRベースのシステムは、ZIKV 13の原型MR766株を救済するために首尾よく使用されている。ここに記載されているアプローチは外来配列を必要とせず、以前は黄熱病6 、デング14,15および西ナイルウイルス16で成功裡に使用されている複数のプラスミドを使用することによって、不安定性の高い領域でゲノムを破壊する。さらに、ウイルスゲノム末端でのD型肝炎リボザイム配列の付加は、線状化部位の追加を必要とせずに本物の3 '末端の作製を容易にする。さらに、両方のプラスミドは、低コピー数ベクター（pACYC177、1細胞あたり約15コピー）で構築され、残留毒性を軽減する17 。回収されたウイルスは、哺乳動物および昆虫の両方から誘導された様々な細胞型を含む8細胞株におけるインビトロ増殖曲線における親ウイルスであり 、マウスにおいて同一の病原性プロファイルおよび蚊における感染、播種および感染率を示した18 。
本明細書では、感染性クローンプラスミドを増殖させ、インビトロで全長ウイルスRNA（ウイルスゲノム）を生成し 、細胞培養で感染性ウイルスを回収する方法を記載するプロトコルを詳述する。まず、バクテリアにおけるプラスミドの増殖またはローリングサークル増幅（RCA）を用いた無細菌増幅について説明する。次に、2つのプラスミドがどのように消化され、続いて完全な長さのウイルスを生成するために一緒に連結されるかを示す。最後に、転写されたRNAの産生およびその後のVero細胞への電気穿孔、続いて回収されたウイルスの滴定（ 図1 ）について説明する。説明されたアプローチは迅速であり、fo1〜2週間で感染性ウイルス株を回収する。
Protocol
Representative Results
Discussion
Here we describe a method for the recovery of a bipartite infectious cDNA clone system for ZIKV. Previously described clones for ZIKV suffer from either attenuation or require the addition of introns, making plasmids larger and preventing rescue in insect cells. Infectious virus can be recovered using the two-plasmid clone system in either mammalian or insect cells (data not shown). In addition, virus recovered from this system behaves similarly to wild-type virus in several cell lines, in an immunocompromised mouse mode…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、クローン由来ウイルスの特徴づけを支援してくれたKristen Bullard-Feibelman、Milena Veselinovic、ClaudiaRückertに感謝したいと思います。この研究は、NIHのAI114675（BJG）およびAI067380（GDE）の下での国立アレルギーおよび感染症研究所の助成によって部分的に支持された。
Materials
| NEB Stable CompetentE. coli | New England BioLabs | C3040H | |
| Carbenicillin, Disodium Salt | various | ||
| Zyppy Plasmid Miniprep Kit | Zymo Research | D4036 | |
| ZymoPURE Plasmid Maxiprep Kit | Zymo Research | D4202 | |
| SalI-HF | New England BioLabs | R3138S | 20,000 units/ml |
| NheI-HF | New England BioLabs | R3131S | 20,000 units/ml |
| ApaLI | New England BioLabs | R0507S | 10,000 units/ml |
| EcoRI-HF | New England BioLabs | R3101S | 20,000 units/ml |
| BamHI-HF | New England BioLabs | R3136S | 20,000 units/ml |
| HindIII-HF | New England BioLabs | R3104S | 20,000 units/ml |
| illustra TempliPhi 100 Amplification Kit | GE Healthcare Life Sciences | 25640010 | |
| NucleoSpin Gel and PCR Clean-up | Macherey-Nagel | 740609.5 | |
| Shrimp Alkaline Phosphatase (rSAP) | New England BioLabs | M0371S | 1,000 units/ml |
| Alkaline Phosphatase, Calf Intestinal (CIP) | New England BioLabs | M0290S | 10,000 units/ml |
| T4 DNA Ligase | New England BioLabs | M0202S | 400,000units/mL |
| HiScribe T7 ARCA mRNA Kit | New England BioLabs | E2065S | |
| Vero cells | ATCC | CCL-81 | |
| ECM 630 High Throughput Electroporation System | BTX | 45-0423 | Other machines are acceptable. |
| LB Broth with agar (Miller) | Sigma | L3147 | Can be homemade as well. |
| Terrific Broth | Sigma | T0918 | Can be homemade as well. |
| Petri Dish | Celltreat | 229693 | |
| Culture Tubes | VWR International | 60818-576 | |
| T75 flasks | Celltreat | 229340 | |
| T182 flasks | Celltreat | 229350 | |
| 1x PBS | Corning | 21-040-CV | |
| RPMI 1640 with L-glutamine | Corning | 10-040-CV | |
| DMEM with L-glutamine and 4.5 g/L glucose | Corning | 10-017-CV | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlas Biologicals | FP-0500-A | |
| Tragacanth Powder | MP Bio | MP 104792 | |
| Crystal Violet | Amresco | 0528-1006 | |
| Ethanol Denatured | VWR International | BDH1156-1LP | |
| 6 well plate | Celltreat | 229106 | |
| 12 well plate | Celltreat | 229111 | |
| Sequencing Oligos | IDT | see table 1 | |
| Qubit 3.0 | ThermoFisher | Qubit 3.0 | other methods are acceptable. |
| Qubit dsDNA BR Assay Kit | ThermoFisher | Q32850 | other methods are acceptable. |
| Qubit RNA HS Assay Kit | ThermoFisher | Q32852 | other methods are acceptable. |
| Class II Biosafety Cabinet | Varies | N/A | This is necessary for live-virus work. |
References
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