Bir Hepatit B Virüsü Muhabir Sisteminin Geliştirilmesi Çoğaltma Döngüsü Erken Aşamaları Monitör
Summary
Burada HBV yaşam döngüsünün erken aşamalarında izlemek için yeni geliştirilmiş hepatit B virüsü (HBV) muhabiri sistemini açıklar. Vitro sistemde BASİTLEŞTİRİLMİŞ yüksek verimli bir strateji kullanılarak anti-HBV maddelerinin taranması yardımcı olacaktır.
Abstract
Currently, it is possible to construct recombinant forms of various viruses, such as human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) and hepatitis C virus (HCV), that carry foreign genes such as a reporter or marker protein in their genomes. These recombinant viruses usually faithfully mimic the life cycle of the original virus in infected cells and exhibit the same host range dependence. The development of a recombinant virus enables the efficient screening of inhibitors and the identification of specific host factors. However, to date the construction of recombinant hepatitis B virus (HBV) has been difficult because of various experimental limitations. The main limitation is the compact genome size of HBV, and a fairly strict genome size that does not exceed 1.3 genome sizes, that must be packaged into virions. Thus, the size of a foreign gene to be inserted should be smaller than 0.4 kb if no deletion of the genome DNA is to be performed. Therefore, to overcome this size limitation, the deletion of some HBV DNA is required. Here, we report the construction of recombinant HBV encoding a reporter gene to monitor the early stage of the HBV replication cycle by replacing part of the HBV core-coding region with the reporter gene by deleting part of the HBV pol coding region. Detection of recombinant HBV infection, monitored by the reporter activity, was highly sensitive and less expensive than detection using the currently available conventional methods to evaluate HBV infection. This system will be useful for a number of applications including high-throughput screening for the identification of anti-HBV inhibitors, host factors and virus-susceptible cells.
Introduction
Hepatit B virüsü (HBV) ile kronik enfeksiyon kronik karaciğer hastalıklarında 1 için önemli bir risk faktörüdür. Mevcut tedavi stratejileri interferon uyarımlı gen fonksiyonlarının 2 ile HBV pol fonksiyonu ve / veya enfekte olmuş bireylerde bağışıklık yanıtlarını aktive tip I interferon verilmesini de dolaylı bastırıcı HBV proliferasyonunu inhibe nükleotid analoglan dayanmasına rağmen, bu tedaviler HBV ortadan kaldırmaz DNA tamamen 3. Ayrıca, bir anti-pol maddeler karşı dirençli olan HBVlerin çıkışı endişe 4 taşımaktadır. şirketinden insan bağışıklık eksikliği virüsü (HIV) veya hepatit C virüsü (HCV), yaşam döngüsünün farklı adımlarını hedefleme kombine anti-viral ajanlar uygulanması başarılı bastırmak ya da virüs (ler) ortadan kaldırmak için gösterilmiştir. Bu fikrin, H farklı aşamalarında doğrudan etki anti-HBV ajan (lar) gelişimine benzerBV yaşam döngüsü gelecek HBV terapileri kurulması için önemlidir.
Genel olarak, hedef virüs in vitro kültür sistemi basit bir kurulması anti-virüs maddelerinin geliştirilmesini kolaylaştırır. Bununla birlikte, anti-HBV maddeleri taramak için in vitro kültür sistemlerinin geliştirilmesi için en az iki engeller bulunmaktadır. İlk HBV enfeksiyonu / proliferasyonu için uygun bir in vitro hücre kültürü sisteminin olmamasıdır. Kurulan hücre hatlarında yayılır, HIV ve HCV gibi diğer virüsler, aksine, bunun nedeni, dar konukçu aralığının içeren deney sınırlamaları in vitro HBV yetiştirmek için zordur. Bu HBV enfeksiyonunun, 5, 6 karşı hassas olan, insan hepatoma hücre hattı HepaRG, belirli hücre kültür sistemlerinin kullanılması, 7, bu problemlerin üstesinden gelmek için geliştirilmiştir. Ayrıca, ürokinaz ty izole PXB hücreleri,PE plazminojen aktivatör transjenik / primer insan hepatosit (Ph) ile aşılanır SCID fareleri, HBV enfeksiyonu ve çoğaltma 8 duyarlı olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, HepaRG HBV replikasyon seviyesi HBV enfeksiyonu / çoğaltma seviyelerinin tutarsız ve 'tekrarı sonuçlara neden olabilir kültürden sonra hücre farklılaşması durum, bağlıdır. PXB yaygın HBV enfeksiyonu deneyleri için kullanılan ama durumu ile sınırlıdır. Bir tetrasiklin uyanlabilir HBV sentezleme hücre soyu, HepAD38, aynı zamanda yaygın HBV replikasyonunu incelemek için kullanılmıştır, ama bu sistem, sadece, transkripsiyon sonrası olup, HBV enfeksiyonu 9 giriş adımında değerlendirme sağlar. Son zamanlarda, HBV için işlevsel bir reseptör olarak, sodyum taurokolat cotransporting polipeptidin tanımlanması (NTCP) değişken bir HBV kültürü sisteminin 10 geliştirilmesine imkan tanımıştır. Gerçekte, bu tür Huh7 olarak duyarlı olmayan hepatokarsinoma hücrelerinin NTCP ekspresyonu veHepG2 HBV enfeksiyonunun 10 sağlar ve bu nedenle, HBV hassas hücre hatlarının seçimi deney sınırlamaları birçok çözme genişletilmiştir. İkinci bir sorun, HBV enfeksiyonu ve çoğaltma değerlendirmek için basit bir deney sisteminin olmamasıdır. HBV enfeksiyonu değerlendirilmesi genellikle HBV DNA, RNA ve proteinler analiz ederek yapılır. Ancak, bu virüs belirteçlerinin ölçümü genellikle masraflı ve zaman basit değil zaman tüketen vardır. Bu nedenle, basit bir deney sisteminin geliştirilmesi, bir raportör gen kullanılarak, HBV deney sistemleri ile ortaya çıkan problemlerin üstesinden gelinebilir.
Bununla birlikte, bir HBV kapsid içinde paketlenebilir genom boyutu sınırlı olduğundan, – en az 3.7 kb 11 – Bir raportör genin boyutu mümkün olduğu kadar kısa olması gerekir. Ayrıca, viral replikasyon için gerekli olan genom boyunca dağılmış birden çok cis elemanlarının varlığı bölgesi için uygun pozisyonlar sınırlar genomuna haberci genin yerleştirilmesine. Çeşitli raporlar, HBV genomunda 11, 12, 13 içine, HIV-1 Tat, yeşil floresan protein ve DsRed dahil olmak üzere yabancı genleri, eklemek için çalıştılar. Bununla birlikte, bu yeniden birleştirici HBVlerin HBV enfeksiyonu / çoğaltma ya da HBV enfeksiyonu / çoğaltma etkileyen faktörler yüksek verimli tarama taranması için kullanışlı değildir. Bu esas olarak bir araya getiren virüslerin, düşük verimlilik ve yetersiz virüs üretiminin neden raportör gen ekspresyonunun düşük yoğunluktadır.
Bu sorunları aşmak için, virüs üretiminin yüksek verim ile bir muhabir HBV inşa. Bu virüs girişinden transkripsiyonu için, HBV replikasyon döngüsünün erken aşamalarında izlenmesi için son derece duyarlıdır. Bu, küçük bir (171 amino asit) lüminesan raportör tasarlanmış olduğu için bu elde etmek için, NanoLuc (NL), bir işaretleyici gen olarak seçilmiştirclass = "xref"> 14. Ayrıca, NL ateşböceği ya Renilla lusiferaz daha parlak 150 kat yaklaşık ve lüminesan Reaksiyon yanlış isabet oranı yüksek verimli tarama düşük olacağını düşündürmektedir ATP'ye bağımsızdır. Rekombinant HBV üretim verimi yaklaşık 1/5 ebeveyn HBV bölgesinin ve önceki HBV yeniden birleştirici virüs rapor seviyelere benzer; anti-HBV maddelerinin kitlesel taranması için kullanılabilir ancak, NL parlaklığı virüsü verimliliği ilgili sorunların üstesinden gelmektedir.
Birincil hepatositleri kullanılarak anti-HBV maddelerinin taranması, HepaRG, HepAD38 ve NTCP-kalıt hepatositler, geleneksel yöntem (ler) anti-HBV maddelerinin taranması için yararlı olabilir. Ancak, burada açıklanan sistem, kolay kullanım, yüksek hassasiyet ve tarama için düşük maliyetli gibi çeşitli avantajlara sahiptir. Bu avantajlar, geliştirmek ve terapötik amaçlar için yeni HBV maddelerin belirlenmesi için kapsamlı incelemeler için uygundur.
Protocol
Representative Results
Discussion
HBV genomu çekirdeği, polimeraz, yüzey ve X ORF (Şekil 1) dahil olmak üzere dört ana açık okuma çerçevelerini (ORF) sahiptir. Bu dört HBV ORF transkripsiyon sıkıca dört rehberleri tarafından düzenlenir: prekor / çekirdek geliştirici arttırıcı II içeren, S1 promotör, S2 promotör ve X yükseltici zenginleştirici 18 I içeren. 3.5 kb ve 3.4 kb mRNA'ların sırasıyla prekor ve Core proteinler çevrilir. Büyük zarf proteini (L) en büyük alt-genomik mR…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported in part by the Research Program on Hepatitis from Japan Agency for Medical Research and Development (AMED) and by Grants-in-Aids for Scientific Research from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) of Japan.
Materials
| Nano-Glo Luciferase Assay Regent | Promega | N1110 | |
| Penicillin-Streptomycin Mixed Solution | Nacalai tesque | 09367-34 | |
| MEM Non-Essential Amino Acids Solution | Thermo Fisher Scientific | 11140050 | |
| DMEM | Thermo Fisher Scientific | 11995065 | |
| Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Thermo Fisher Scientific | 31985070 | |
| 100 mm/collagen-coated dish | Iwaki | 4020-010 | |
| Lipofectamine 3000 Transfection Reagent | Thermo Fisher Scientific | L3000001 | |
| Polyethylene glycol (PEG) 6000 | Sigma-Aldrich | 81255 | |
| Polyethylene glycol (PEG) 8000 | Sigma-Aldrich | 89510 | |
| NaCl | Nacalai tesque | 31319-45 | |
| 0.5 mol/l-EDTA Solution | Nacalai tesque | 06894-14 | |
| Tris-HCl | Nacalai tesque | 35434-21 | |
| Millex-HP, 0.45 μm, polyethethersulfone, filter | Merck Millipore | SLHP033RS | |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Collagen coated 96-well plate | Corning | NO3585 | |
| Passive Lysis 5xBuffer | Promega | E1941 | |
| GloMax 96 Microplate Luminometer | Promega | E6501 | |
| Sucrose | Nacalai tesque | 30403-55 | |
| Luminometer plate | Greiner bio-one | 655075 | |
| HepG2-NTCP1-myc-clone22 | – | – | Reference 15 |
| pUC1.2HBV delta epsilon | – | – | Reference 15 |
| pUC1.2HBV/NL | – | – | Reference 15 |
| 50 ml tube | Violamo | 1-3500-02 | |
| Anti-Myc antibody | Sigma-Aldrich | C3956 | |
| HBIG | Japan Blood Products Organization | – | |
| IFN-β | Mochida Pharmaceutical | 14987224005413 | |
| Heparin | Sigma-Aldrich | H3393 |
References
- Fattovich, G., Stroffolini, T., Zagni, I., Donato, F. Hepatocellular carcinoma in cirrhosis: incidence and risk factors. Gastroenterology. 127 (5), 35-50 (2004).
- Revill, P., Testoni, B., Locarnini, S., Zoulim, F. Global strategies are required to cure and eliminate HBV infection. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 13 (4), 239-248 (2016).
- Wursthorn, K., et al. Peginterferon alpha-2b plus adefovir induce strong cccDNA decline and HBsAg reduction in patients with chronic hepatitis B. Hepatology. 44 (3), 675-684 (2006).
- Stuyver, L. J., et al. Nomenclature for antiviral-resistant human hepatitis B virus mutations in the polymerase region. Hepatology. 33 (3), 751-757 (2001).
- Ochiya, T., Tsurimoto, T., Ueda, K., Okubo, K., Shiozawa, M., Matsubara, K. An in vitro system for infection with hepatitis B virus that uses primary human fetal hepatocytes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86 (6), 1875-1879 (1989).
- Galle, P. R., Hagelstein, J., Kommerell, B., Volkmann, M., Schranz, P., Zentgraf, H. In vitro experimental infection of primary human hepatocytes with hepatitis B virus. Gastroenterology. 106 (3), 664-673 (1994).
- Gripon, P., et al. Infection of a human hepatoma cell line by hepatitis B virus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99 (24), 15655-15660 (2002).
- Murakami, Y., et al. Discovering novel direct acting antiviral agents for HBV using in silico screening. Biochem. Biophys. Res. Commun. 456 (1), 20-28 (2015).
- Ladner, S. K., et al. Inducible expression of human hepatitis B virus (HBV) in stably transfected hepatoblastoma cells: a novel system for screening potential inhibitors of HBV replication. Antimicrob. Agents. Chemother. 41 (8), 1715-1720 (1997).
- Yan, H., et al. Sodium taurocholate cotransporting polypeptide is a functional receptor for human hepatitis B and D virus. Elife. 3, (2012).
- Wang, Z., et al. Replication-competent infectious hepatitis B virus vectors carrying substantially sized transgenes by redesigned viral polymerase translation. PLoS. One. 8, 60306 (2013).
- Chaisomchit, S., Tyrrell, D. L., Chang, L. J. Development of replicative and nonreplicative hepatitis B virus vectors. Gene. Ther. 4 (12), 1330-1340 (1997).
- Hong, R., et al. Novel recombinant hepatitis B virus vectors efficiently deliver protein and RNA encoding genes into primary hepatocytes. J. Virol. 87 (12), 6615-6624 (2013).
- Hall, M. P., et al. Engineered luciferase reporter from a deep sea shrimp utilizing a novel imidazopyrazinone substrate. ACS. Chem. Biol. 7 (11), 1848-1857 (2012).
- Nishitsuji, H., et al. Novel reporter system to monitor early stages of the hepatitis B virus life cycle. Cancer. Sci. 106 (11), 1616-1624 (2015).
- Sugiyama, M., et al. Influence of hepatitis B virus genotypes on the intra- and extracellular expression of viral DNA and antigens. Hepatology. 44 (4), 915-924 (2006).
- Seeger, C., Zoulim, F., Mason, W., Knipe, D., Howley, P. Hepadnaviruses. Field Virology. Volume 1. , 2185-2221 (2013).
- Moolla, N., Kew, M., Arbuthnot, P. Regulatory elements of hepatitis B virus transcription. J. Viral. Hepat. 9 (5), 323-331 (2002).
- Cattaneo, R., Will, H., Schaller, H. Hepatitis B virus transcription in the infected liver. EMBO. J. 3 (9), 2191-2196 (1984).
- Enders, G. H., Ganem, D., Varmus, H. Mapping the major transcripts of ground squirrel hepatitis virus: the presumptive template for reverse transcriptase is terminally redundant. Cell. 42 (1), 297-308 (1985).
- Haines, K. M., Loeb, D. D. The sequence of the RNA primer and the DNA template influence the initiation of plus-strand DNA synthesis in hepatitis B virus. J. Mol. Biol. 370 (3), 471-480 (2007).
- Hirsch, R. C., Lavine, J. E., Chang, L. J., Varmus, H. E., Ganem, D. Polymerase gene products of hepatitis B viruses are required for genomic RNA packaging as well as for reverse transcription. Nature. 344 (6266), 552-555 (1990).
