Summary

オンコ分解性ヘルペスシンプレックスウイルスの増殖、精製、滴定

Published: May 13, 2021
doi:

Summary

本稿では、前臨床用の単純ヘルペスウイルスの増殖、精製、滴定の簡単な方法について述べる。

Abstract

腫瘍分解性ヘルペス単純ヘルペスウイルス(oHSV)などの腫瘍分解ウイルス(OV)は、がん免疫療法の分野で急速に成長している治療戦略です。oHSVを含むOVは、抗腫瘍免疫を誘導しながら、癌細胞(健康/正常細胞を温見する)で選択的に複製し、殺す。これらのユニークな特性のために、oHSVベースの治療戦略は、FDA承認タリモジーンラヘルパレベック(T-Vec)を含む、前臨床的および臨床的に癌の治療のためにますます使用されています。成長、精製、滴定は、実験的研究に活用する前に、oHSVを含むあらゆるOVに不可欠な3つの実験室技術です。本論文では、Vero細胞でoHSVを増幅する簡単なステップバイステップの方法について述べている。oHSVが増殖するにつれて、ベロ細胞に細胞パシー効果(CPE)を生み出す。感染細胞の90〜100%がCPEを示すと、それらは穏やかに収穫され、ベンゾナーゼおよび塩化マグネシウム(MgCl2)で処理され、濾過され、スクロース勾配法を用いて精製を行う。精製後、感染性oHSV(プラーク形成単位またはPPFとして指定される)の数は、Vero細胞における「プラークアッセイ」によって決定される。本明細書に記載されたプロトコルは、細胞培養および生体内動物実験におけるインビトロ研究のための高い対値oHSVストックを調製するために使用することができる。

Introduction

腫瘍分解ウイルス(OV)は、がん免疫療法の新しいユニークな形態です。OVは、抗腫瘍免疫を誘導しながら腫瘍細胞(正常/健康細胞を温かく温かみ)1に選択的に複製およびライゼする。単純ヘルペスウイルス(oHSV)は、すべてのOVの中で最も広範に研究されたウイルスの一つです。それは、タリモジーン・ラヘルパレプベック(T-VEC)が進行黒色腫3の治療のために米国でFDAの承認を受けた最初で唯一のOVである、診療所で最も遠いです。T-VECに加えて、他の多くの遺伝子組み換えoHSVは、異なる癌タイプ3、4、5、6、7、8で前臨床的および臨床的にテストされている。現在の高度な組換えDNAバイオテクノロジーは、治療トランスジーン3、5にコードする新しいoHSVをエンジニアリングする可能性をさらに高めています。oHSVの伝播、精製、およびタイターの決定の効率的なシステムは、(新しく開発された)oHSVをインビトロおよびインビボ研究のためにテストする前に重要である。本論文ではoHSV成長(ベロ細胞)、精製(ショ糖勾配法による)、および滴定(Vero細胞におけるoHSVプラークアッセイによる)の簡単なステップバイステップの方法について説明する(図1)。これは、任意のバイオセーフティレベル2(BSL2)実験室の設定で簡単に前臨床試験のための高品質のウイルスストックを達成するために採用することができます。

ベロは、アフリカの緑色のサルの腎臓細胞株であり、vero細胞が欠陥のある抗ウイルスインターフェロンシグナル伝達経路14を有するoHSV伝播9、10、11、12、13に最も一般的に使用される細胞株である。インターフェロン遺伝子の不活性化刺激因子(STING)シグナル伝達を有する他の細胞株も、oHSV増殖12,13に使用することができる。このプロトコルは、oHSV増殖およびプラークアッセイのためにベロ細胞を利用する。伝播後、oHSV感染細胞は、採取、分解、精製を行い、そこで、細胞をまずベンゾナーゼヌクレアーゼで処理して宿主細胞DNAを分解し、核酸タンパク質凝集を防止し、細胞ライセートの粘度を低下させる。ベンゾナーゼの適切な活性化は、多くの場合、Mg2+を必要とするため、1-2 mM MgCl2がこのプロトコル15で使用されます。ベンゾナーゼ処理細胞リセートからの宿主細胞の破片は、高速スクロース勾配遠心分離の前に連続濾過によってさらに除去される。粘性25%のスクロース溶液クッションは、スクロース層を介したウイルス移動の速度を遅くし、宿主細胞関連成分を上清に残し、ペレット16の浄化およびウイルス損失の制限を改善するのに役立つ。精製されたoHSVは、次いでベロ細胞上で滴定され、そしてウイルスプラークは、17またはX-gal染色(LacZコードoHSV用)18のギムサ染色によって視覚化される

Protocol

1) oHSVの成長 注:oHSVと協力する前に、機関バイオセーフティ委員会の承認を確認してください。この研究は、承認されたIBCプロトコルNo.18007の下で行われました。BSL2の注意を維持する:すべてのピペット、先端、チューブ、およびウイルスに接触する他の材料を漂白する。手がBSL2細胞培養フードを離れる前に70%イソプロピルアルコールとスプレー手袋。ウイルスを扱った後?…

Representative Results

図 1 は、oHSV の成長、精製、および滴定に関連する重要なステップを表す図 1に、プロトコル全体の簡単な概要を示しています。ベロ細胞のCPEは、HSV感染後の4時間の早い時期に検出することができる。図2は、oHSV感染後の3つの異なる時点におけるベロ細胞におけるCPEを示す。CPE のレベルは時間の経過とともに増加します。このプ?…

Discussion

プロトコルは、低通路ベロ細胞におけるoHSVの増殖から始まる。Vero細胞単層の合流率は、増殖細胞がVero細胞20へのoHSVの侵入を減少させることができるタイトな線維構造を開発することができるので、ウイルス接種時に〜80%であるべきである。90〜100%CPEが観察されると、培養上清が除去され、細胞が収穫され、VB/上清(ステップ1.4.6を参照)に再懸濁され、スナップ凍結、後で精…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

サハラボの研究は、DOD(W81XWH-20-1-0702)とダッジ・ジョーンズ財団-アビリーンからの資金によって部分的に支援されました。サミュエル・D・ラブキンとメリッサ・R.MハンフリーはNIH(R01 CA160762)によって部分的にサポートされました。

Materials

1.7 mL centrifuge tubes Sigma CLS3620
15 mL polypropylene centrifuge tubes Falcon 352097
5 mL polypropylene tubes Falcon 352063
50 mL polypropylene centrifuge tubes Falcon 352098
6-well cell culture plates Falcon 353046
Benzonase Nuclease Sigma E8263-25KU
Cell scraper Fisher Scientific 179693
Dimethyl sulfoxide Sigma D2650-100ML
Dulbecco’s Modified Eagle Medium Corning MT-10-013-CV
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline Corning MT-21-031-CV
Fetal Bovine Serum Hyclone SH3007003
Giemsa Stain Sigma G3032
Glutaraldehyde Fisher Scientific 50-262-23
Glycerol Sigma G5516
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) Corning MT-21-021-CV
High-Glucose Dulbecco’s Phosphate-buffered Saline Sigma D4031
Human immune globulin Gamastan NDC 13533-335-12
Magnesium chloride Fisher Chemical M33-500
Media Sterilization filter, 250 mL Nalgene, Fisher Scientific 09-740-25E
Media Sterilization filter, 500 mL Nalgene, Fisher Scientific 09-740-25C
Neutral Red solution Sigma N4638
Paraformaldehyde Fisher scientific  15710S
Plate rocker Fisher 88861043
Potassium Ferricyanide Sigma P8131
Potassium Ferrocyanide Sigma P9387
Sodium chloride Fisher Chemical S271-3
Sorvall ST 16R Centrifuge ThermoFisher Scientific 75004381
Sorvall ST 21R Centrifuge ThermoFisher Scientific 75002446
Sterile Microcentrifuge Tubes with Screw Caps Fisher Scientific 02-681-371
Sucrose Fisher Scientific BP220-1
Syringe Filter, 0.45 PVDF MilliporeSigma SLHV033RS
Syringe Filter, 0.8 MCE MilliporeSigma SLAA033SS
Syringe filter, 5 µm PVDF MilliporeSigma SLSV025LS
T150 culture flask Falcon 355001
Tris-HCl MP Biomedicals LLC 816116
Ultrasonic water bath Branson CPX-952-116R
X-gal Corning 46-101-RF

Riferimenti

  1. Harrington, K., Freeman, D. J., Kelly, B., Harper, J., Soria, J. -. C. Optimizing oncolytic virotherapy in cancer treatment. Nature Reviews Drug Discovery. 18 (9), 689-706 (2019).
  2. Zhang, S., Rabkin, S. D. The discovery and development of oncolytic viruses: are they the future of cancer immunotherapy. Expert Opinion on Drug Discovery. 16 (4), 391-410 (2021).
  3. Bommareddy, P. K., Peters, C., Saha, D., Rabkin, S. D., Kaufman, H. L. Oncolytic herpes simplex viruses as a paradigm for the treatment of cancer. Annual Review of Cancer Biology. 2 (1), 155-173 (2018).
  4. Peters, C., Rabkin, S. D. Designing herpes viruses as oncolytics. Molecular Therapy-Oncolytics. 2, 15010 (2015).
  5. Nguyen, H. -. M., Saha, D. The current state of oncolytic herpes simplex virus for glioblastoma treatment. Oncolytic Virotherapy. 10, 1-27 (2021).
  6. Koch, M. S., Lawler, S. E., Chiocca, E. A. HSV-1 oncolytic viruses from bench to bedside: an overview of current clinical trials. Cancers. 12 (12), 3514 (2020).
  7. Menotti, L., Avitabile, E. Herpes simplex virus oncolytic immunovirotherapy: the blossoming branch of multimodal therapy. International Journal of Molecular Sciences. 21 (21), 8310 (2020).
  8. Nguyen, H. M., Guz-Montgomery, K., Saha, D. Oncolytic virus encoding a master pro-inflammatory cytokine interleukin 12 in cancer immunotherapy. Cells. 9 (2), 400 (2020).
  9. Agarwalla, P. K., Aghi, M. K. Oncolytic herpes simplex virus engineering and preparation. Methods in Molecular Biology. 797, 1-19 (2012).
  10. Grosche, L., et al. Herpes simplex virus type 1 propagation, titration and single-step growth curves. Bio-protocol. 9 (23), 3441 (2019).
  11. Sutter, S. O., Marconi, P., Meier, A. F. Herpes simplex virus growth, preparation, and assay. Methods in Molecular Biology. 2060, 57-72 (2020).
  12. Froechlich, G., et al. Integrity of the antiviral STING-mediated DNA sensing in tumor cells is required to sustain the immunotherapeutic efficacy of herpes simplex oncolytic virus. Cancers. 12 (11), 3407 (2020).
  13. Froechlich, G., et al. Generation of a novel mesothelin-targeted oncolytic herpes virus and implemented strategies for manufacturing. International Journal of Molecular Sciences. 22 (2), 477 (2021).
  14. Mosca, J. D., Pitha, P. M. Transcriptional and posttranscriptional regulation of exogenous human beta interferon gene in simian cells defective in interferon synthesis. Molecular and Cellular Biology. 6 (6), 2279-2283 (1986).
  15. Gousseinoz, E., Kools, W., Pattnaik, P. Nucleic acid impurity reduction in viral vaccine manufacturing. BioProcess International. 12 (2), 59-68 (2014).
  16. Diefenbach, R. J., Fraefel, C. Herpes simplex virus: methods and protocols. Methods in Molecular Biology. , (2014).
  17. Hadi, A. M., et al. An experimental trial to prepared γ1 34.5 herpes simplex virus 1 immunogene by cloning technique. Systematic Review Pharmacy. 11 (5), 140-149 (2020).
  18. Kuroda, T., Martuza, R. L., Todo, T., Rabkin, S. D. Flip-Flop HSV-BAC: bacterial artificial chromosome based system for rapid generation of recombinant herpes simplex virus vectors using two independent site-specific recombinases. BMC Biotechnology. 6, 40 (2006).
  19. Motamedifar, M., Noorafshan, A. Cytopathic effect of the herpes simplex virus type 1 appears stereologically as early as 4 h after infection of Vero cells. Micron. 39 (8), 1331-1334 (2008).
  20. Blaho, J. A., Morton, E. R., Yedowitz, J. C. Herpes simplex virus: propagation, quantification, and storage. Current Protocols in Microbiology. , 1 (2005).
  21. Malenovska, H. The influence of stabilizers and rates of freezing on preserving of structurally different animal viruses during lyophilization and subsequent storage. Journal of Applied Microbiology. 117 (6), 1810-1819 (2014).
  22. Vahlne, A. G., Blomberg, J. Purification of herpes simplex virus. Journal of General Virology. 22 (2), 297-302 (1974).
  23. Sathananthan, B., Rodahl, E., Flatmark, T., Langeland, N., Haarr, L. Purification of herpes simplex virus type 1 by density gradient centrifugation and estimation of the sedimentation coefficient of the virion. APMIS: Acta Pathologica, Microbiologica, et Immunologica Scandinavica. 105 (3), 238-246 (1997).
  24. Mundle, S. T., et al. High-purity preparation of HSV-2 vaccine candidate ACAM529 is immunogenic and efficacious in vivo. PLoS One. 8 (2), 57224 (2013).
  25. Jiang, C., et al. Immobilized cobalt affinity chromatography provides a novel, efficient method for herpes simplex virus type 1 gene vector purification. Journal of Virology. 78 (17), 8994-9006 (2004).
  26. Grosche, L., et al. Herpes simplex virus type 1 propagation, titration and single-step growth curves. Bio-protocol. 9 (23), 3441 (2019).
  27. Svennerholm, B., et al. Separation of herpes simplex virus virions and nucleocapsids on Percoll gradients. Journal of Virological Methods. 1 (6), 303-309 (1980).
  28. Baer, A., Kehn-Hall, K. Viral concentration determination through plaque assays: using traditional and novel overlay systems. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (93), e52065 (2014).
  29. Miyatake, S., Iyer, A., Martuza, R. L., Rabkin, S. D. Transcriptional targeting of herpes simplex virus for cell-specific replication. Journal of Virology. 71 (7), 5124-5132 (1997).
  30. Fabiani, M., Limongi, D., Palamara, A. T., De Chiara, G., Marcocci, M. E. A novel method to titrate herpes simplex virus-1 (HSV-1) using laser-based scanning of near-infrared fluorophores conjugated antibodies. Frontiers in Microbiology. 8, 1085 (2017).
check_url/it/62677?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Nguyen, H., Sah, N., Humphrey, M. R. M., Rabkin, S. D., Saha, D. Growth, Purification, and Titration of Oncolytic Herpes Simplex Virus. J. Vis. Exp. (171), e62677, doi:10.3791/62677 (2021).

View Video