CDNA'dan rekombinant Newcastle Hastalığı Virüsü Rescue

Summary

Newcastle hastalığı virüsü (NDV) yaygın olarak, diğerleri arasında, aşı ve tedavi için yeni vektörler geliştirmek için, son birkaç yıl içinde incelenmiştir. Bu çalışmalar nedeniyle bu tür burada açıklandığı gibi rekombinant virüs cDNA'sından kurtarmak için teknikler, mümkün olmuştur.

Abstract

Newcastle hastalığı virüsü (NDV), ailenin Paramyxoviridae ^1'in Avulavirus cinsinin prototip üyesi, segmentli olmayan, negatif sens, tek iplikçikli bir aşılama için bir vektör olarak olası uygulamaları ile RNA virüsü (Şekil 1) saran ve bir insan hastalıklarının tedavisi. Bu uygulamaların derinlemesine keşif sadece cDNA ^2-5 olarak tam genomu kodlayan plazmid rekombinant virüsleri kurtarmak için ters genetik tekniklerin kurulmasından sonra mümkün hale gelmiştir. Viral cDNA uygun bir virüsün genotipinin değiştirilmesi için ve / veya yeni transkripsiyon birimleri dahil etmek için, standart klonlama prosedürlerini kullanarak, in vitro olarak modifiye edilebilir. Bu tür genetik olarak modifiye edilmiş virüsler Rescue faktörleri çok sayıda enfeksiyon aşamaları etki, hem de antijenlerinin ifadesi ve dağıtımı için vektörlerin geliştirilmesi ve iyileştirilmesi için izin anlamak için değerli bir araç sağlarAşılama ve tedavisi için. Burada rekombinant NDVs kurtarılması için bir protokol açıklar.

Introduction

Newcastle hastalığı virüsü (NDV), Avulavirus cinsine ¹ ait bir kuş paramyxovirus, ciddi, tüm dünyada kanatlı hayvancılığın etkileyebilir ekonomik kuruluşları ve dolayısıyla yaygın olarak araştırılmış ve surveilled zoonotik ajandır. Bir insan patojeni rağmen, NDV de iyice bir model olarak paramixovirüsün nedeniyle son derece ilgi çekici doğal onkolitik özellikleri ^6'ya hem de veteriner alanının ötesine incelenmiştir. NDV'nin Araştırma ölçüde ilk Conzelmann ve coleagues ² ile kuduz virüsü için açıklanan tek iplikli, non-segmentli negatif anlamda RNA virüsler için ters genetik tekniklerin geliştirilmesi yararlanmıştır. Yabancı genlerin ya da vahşi tip genomun modifikasyonlarını taşıyan genetik olarak değiştirilmiş NDVs, bir dizi geniş beri incelenmiştir. Bu rekombinant virüsler ile çalışma NDV nin değil, aynı zamanda diğer ilgili huma sadece farklı hastalık oluşturma faktörlerini tanımlamak için önemli olmuşturn, influenza A virüsünün ⁷ gibi patojenler – veya acil Nipah virüsü ^8. Ayrıca, farklı bir dizi çalışma çoğunlukla virüs immün sistemi uyarıcı özelliklerini geliştirerek, NDV ^6,9,10 doğuştan gelen anti-tümör aktivitesini geliştirmek için bu tekniklerin kullanımı denenmiştir. Rekombinant NDVs araştırma diğer ilgili alanı, grip ^5,11,12 gibi diğer viral hastalıklara karşı aşı adaylarının üretimi olmuştur HIV ^13, SARS ^{15, 14,} kızamık, ya da solunum sincytial virüsü (RSV) ¹⁶ kaynaklanır. NDV tarafından sağlanan çeşitli önemli avantajlar, insan popülasyonlarında önceden varolan bağışıklık eksikliği olan arasında, yabancı genetik uçlar, recombinatory bir etkinlik eksikliği ve genel olarak yukarıda sözü edilen doğal immün sistemi uyarıcı özellikleri ^17, ve yüksek bir güvenlik profili kararlılığı. Ayrıca, p rekombinant bivalent aşıların potansiyel kullanımı çekicidiroultry, NDV karşı hem koruyucu ve çok patojen Avian influenza virüsleri ^11,12. Bu nedenle de insanlar için korkunç bir kuş gribi olası arası özel atlama önlemek için yardım, evcil hayvanlara vahşi yayılan ikincisinin şansını azaltmak için mükemmel bir yol olabilir. Son olarak, raportör salgılayan NDV doğuştan gelen bağışıklık tepkilerinin değerlendirilmesi yanı sıra birden fazla virüs ^18-27 tarafından kodlanan interferon antagonistinin tanımlanması için kullanılmıştır.

Bir rekombinant kurtarma işlemi, segmentli olmayan, negatif-şeritli RNA virüsüdür temel olarak yapay ribonükleoprotein ve RNP olarak bilinen en az iltihaplı bir moleküler makinaları, (Şekil 2) kodlayan cDNA ile transfekte üreten bir hücre içinde viral replikasyon döngüsü zorlama üzerinde oluşur. RNP viral polimeraz (P ve L proteinleri) oluşur, nükleoprotein (NP) ve virüsün tam uzunluklu antigenomik RNA. Bu RNA + antigenome thAyrıca, viral RNP proteinlerinin geri kalanı ile ilişkili tamamlayıcı RNA-genomların, üretimi için gerekli e şablon, doğal bir virüs enfeksiyonu üzerine hücrenin sitoplazması (Şekil 2A ile ilgili serbest olacağı aynı bulaşıcı kompleksi tartışıldı .) Itibaren bu adımından, viral çevrim doğal olarak devam edebilir ve modifiye genomları encapsidating rekombinant virionları, (Şekil 2B) oluşturulur. Dikkate değer, yerine antigenomik cDNA'nın genomik cDNA transfeksiyon büyük ölçüde engelleyen ya da tamamen ortadan kaldırmaktadır kurtarma verim ^2,28-30. Antigenomik cDNA transfekte edilmiş olsa bile, transfekte edilmiş hücreler içinde RNP içine rekombinant RNA encapsidation verimliliği muhtemelen çok düşüktür. Bu nedenle, NDV için kurtarma protokoller genellikle permisif hücreler ve / veya bunları coculturing tarafından orijinal olarak transfekte edilmiş hücrelerden salınan birkaç viral parçacıkların yükseltilmesi için farklı adımlar şunlardırembriyolu yumurtaların enfeksiyonu.

Önceki kurtarmak için, cDNA istenilen değişiklikleri oluşturmak için standart klonlama prosedürleri ile manipüle edilebilir. Farklı gen ürünleri ve virüs düzenleyici sekansların spesifik mutasyonlar doğrudan doğruya bu şekilde elde edilebilir olsa da, yeniden birleştirici NDV ile ilgili yayınlanmış iş birçok NDV genomuna yeni bir transkripsiyonel birim eklenmesini gerektirmiştir. Paramiksovirüs ailesinin diğer üyeleri gibi, NDV genomu farklı olarak, viral yaşam çevriminde kritik ¹ azalan bir gradyanı içinde 3 'ucuna konumları bakımından bağlı olarak ifade edilmiştir altı transkripsiyon birimleri halinde sekiz farklı proteinleri kodlar. Bu nedenle, genomu içinde yeni transkripsiyon ünitesinin yeri dikkatlice viral replikasyon ve transgen sentezlenmesi yetmezliği arasında bir denge elde etmek için seçilmelidir. P ve M genleri arasında Ekleme en, t kullanılmıştırhough diğer siteler de ^13,31 test edilmiştir.

(I) NDV genomuna dahil edilmesi için yeni bir gen, viral RNA-bağımlı RNA için uygun sinyallerinin kontrolü altında olduğu var ne olursa olsun, insert, NDV cDNA içine klonlama rescuable bir yapı oluşturmak için bazı kurallar takip etmek gerekiyor polimeraz. Bu sekanslar, yeni açık okuma çerçevesinin (ORF) üst akışında eklenmelidir, böylece polimerazı, bir tek nükleotid sekansı intergenik (IG) ile aralıklı, önceki geni (GE) ve yeni transgen (GS) başından sonuna tanıyabilir . Paramyxoviridae ailesinin en üyeleri için olduğu gibi, NDV nin (ii) etkili bir replikasyon, genom uzunluğu birden fazla olmak bağlıdır, geçerli bir Kozak (K) ökariyotik ribozomal Çeviri geliştirmek için dizisi eklenmesi de daha iyi bir yabancı protein ifadesi ³² için önerilir Altı ^33, bu nedenle herhangi bir NDV ekleme, bu "altı kural" takip etmelidir. Gerekirse, reqedinilmiş ek nükleotidleri alt yeni ORF eklenebilir ve (iii) transgen sekansı bulmak için kontrol edilmelidir mümkün GE ve kurtarma verimlilik, transgen ekspresyonu ve / veya virüs canlılığını bozabilecek dizileri gibi GS. Eğer mevcutsa, bu diziler sessiz mutagenezi ile temizlenmelidir. Yukarıda belirtilen kurallara yeniden birleştirici tam uzunlukta bir cDNA üretimi etkili bir şekilde burada ayrıntılı biçimde açıklandığı gibi, genetik olarak değişime uğramış NDV üretmek için ilk adımdır.

Sistemde tüm DNA yapıları, T7 RNA polimeraz promoteri (Şekil 3) kontrolü altındadır. Bu sitoplazmik polimerazı, bir modifiye edilmiş rekombinant vaccinia virüsü Ankara (MVA-T7) ³⁴ ile birlikte-enfeksiyon ile trans sağlanır. Şekil 3A, tam uzunluklu antigenomik cDNA ⁵ kodlayan pNDV-B1 plazmid göstermektedir. Şekil 3B PTM1 plazmidler NP kodlayan gösterir, P ve L ORF. , U kodlayan plazmidler pCITE-GFP,nder T7 promoteri, yeşil floresan proteini (GFP) ve tavuk beta aktin promoteri ³⁵ altında aynı ORF kodlayan pCAGGs GFP ^18, kontrol olarak kullanılmıştır. Bu protokolde, lentojenik NDV soyu Hitchner B1 ⁵ (Şekil 4) yeniden birleştirici NDV cDNA'sından kurtarmak için bir işlemi göstermektedir.

Protocol

1.. Memeli Hücreleri hazırlanması (Şekil 4A, Gün 1) Bölünmüş HEp-2 ya da A549 hücreleri, 6 oyuklu plakalar içerisinde transfeksiyondan bir gün önce. Hücrelerin yoğunluğu ertesi gün% 80-90 ulaşması gerekmektedir. Genellikle, 100 mm tabak birleşik 8 kuyulara (kuyu başına 6 ila 10 x yaklaşık 1 hücreleri) ayrılabilir. Her virüs kurtarılmaya için, 2-4 farklı kuyular dahil edilmelidir, yanı sıra sırasıyla transfeksiyon ve MVA-T7 enfeksiyon verimliliği ta…

Representative Results

NDV'nin Kurtarma rutin virüsün tam cDNA erişebilir laboratuarlarda yapılan köklü bir işlemdir. Bununla birlikte, yöntemin içsel stokastik doğası zor% 100 verim elde etmek için kurtarma kılar. Işlemin ilk aşamaları, MVA-T7 ile özel olarak transfeksiyon verimi ve enfeksiyon izlenmesi, olası sorunları. Şekil 5A, standart transfeksiyon ve başarılı bir NDV kurtarma için yeterli transfeksiyon / enfeksiyon verimlilik gösterir belirleme yardımcı olur. Avyan memeli ko-kültür ve e…

Discussion

Çeşitli faktörler NDV tahlisiye sırasında iyi sonuçlar elde etmek için kabul edilmelidir. İlk olarak, kullanılacak olan tam uzunluktaki bir cDNA konstruktu NDV genomuna yeni transgenler / modifikasyonlarının işlevsel dahil edilmesini sağlamak için tasarlanmış olması gerekmektedir. (Ii) herhangi bir varsayımsal GE GS sekansları, dış içine vardır, yukarıda belirtildiği gibi, bu (i) Uygun bir gen ucu (GE), intergenik (IG) ve gen start (GS) dizileri gerekirse ilave edilmesi olduğu, anlamına gelir,…

Materials

DMEM	CORNING Cellgro	10-013-CV	Any supplier
OptiMEM	GIBCO	31985-070
Lipofectamine 2000 (LPF2000)	Invitrogen	11668-019
35% Bovine Albumin (BA)	Sigma	232-936-2	Any supplier
Trypsin-EDTA	CORNING Cellgro	25-052-CI	Any supplier
Penicillin/Streptomycin (PS) 100x	CORNING Cellgro	30-002-CI	Any supplier
Fetal Bovine Serum (FBS)	Hyclone	SH30070.03	Any supplier
			Cell lines A549 cells (catalogue number CRL-185), HEp-2 cells (catalogue number CRL-185), chicken embryo fibroblasts (catalogue number CRL-12203) and duck embryo fibroblasts (catalogue number CCL-141) are available from the American Type Culture Collection (ATCC, 10801 University Boulevard, Manassas, VA. 20110-2209 USA). All cell lines are maintained in a 37 °C incubator with 5% CO2 in DMEM 10% FBS, 1% PS. Embryonated chicken eggs Embryonated chicken eggs can be obtained from Charles River Laboratories, Specific Pathogen Fee Avian Supply (SPAFAS) Avian Products and Services (Franklin Commons, 106 Route 32, North Franklin, CT 06254, USA) and are maintained at 37 °C. Viability of the embryos is assessed with an egg candler. Eggs are infected when they reach 8-10 days old. Both infection and harvest of the allantoic fluid takes place under sterile conditions. All eggs are autoclaved and discarded following standard laboratory biosafety protocols. Turkey red blood cells (RBC) Turkey RBC can be purchased from Truslow Farms (201 Valley Road, Chestertown, Md 21620, USA)and stored at 4 °C. To prepare RBC for HA assay, wash 5 ml of the commercial stock with 45 ml of PBS 1x in a 50 ml conical tube. Centrifuge for 5 min at 1,000 rpm and carefully discard the supernatant. Dilute pelleted RBC 1:1,000 in PBS 1x for a final 0.5-1.0% concentration. Washed RBC can be stored at 4 °C for several days. Plasmids Plasmid preparations are obtained with any commercially available maxiprep kit following manufacturer's instructions, diluted in ddH20 to a final concentration of 1 μg/μl and stored at -20 °C. DNA concentration and purity are assessed by spectrophotometry at 260 and 280 nm. Preparations with a 260/280 ratio higher than 1.8 are considered of acceptable quality for the rescue. Plasmid DNA quality is also routinely double-checked by agarose gel chromatography. Viruses The described protocol for rescue of the lentogenic NDV strain Hitchner B1 can be performed under biosafety level (BSL) 2 conditions. The Modified Vaccinia Ankara expressing the T7 RNA polymerase (MVA-T7) was described34 and obtained from Dr. Bernard Moss. This virus is growth in confluent monolayers of chicken embryo fibroblasts and titrated in mammalian (A549 or HEp-2) cells. NDV stocks are grown in embryonated chicken eggs and titrated by IFA using polyclonal serum raised against purified virions. All contaminated material should be safely sterilized and disposed according to standard biosafety procedures. Tissue culture media and solutions: DMEM 10% FBS 1% PS: Dulbecco's modified Eagle's Medium (DMEM) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) and Penicillin/Streptomycin (P/S): 445 ml of DMEM, 50 ml of heat-inactivated FBS, 5 ml of 100x commercial P/S solution. Store at 4 °C. 10x Phosphate buffered saline (PBS): 80 g of NaCl, 2 g of KCl, 11.5 g of Na2HPO4.7H2O, 2 g of KH2PO4. Add ddH2O up to 1 L. Adjust pH to 7.3. Sterilize by autoclave. Store at room temperature. 1x PBS: Dilute 10x PBS 1:10 with ddH2O. Sterilize by autoclave and store at room temperature. 100x Ca/Mg : 1.327 g CaCl2.2H2O, 2.133 g MgCl2•6H2O and add ddH2O up to 100 ml. Autoclave and store at room temperature. 1x PBS/BA/PS: 50 ml of 10x Phosphate buffered saline (PBS) in 437 ml ddH2O. Autoclave and when cooled down to room temperature, add 5 ml 100x Penicillin/Streptomycin 3 ml 35% Bovine and 5 ml of 100x Ca/Mg. Store at 4°C.