複製サイクルの初期段階を監視するためにB型肝炎ウイルスのレポーターシステムの開発
Summary
ここでは、HBVのライフサイクルの初期段階をモニターするために新たに開発されたB型肝炎ウイルス（HBV）レポーター系を記載します。 インビトロ系簡略化これは、高スループットの戦略を用いて、抗HBV薬のスクリーニングに役立ちます。
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
B型肝炎ウイルス（HBV）による慢性感染は、慢性肝疾患1の主要な危険因子です。現在の治療戦略は、HBV polで機能および/または感染した個体における免疫反応を活性化するだけでなく、間接的にインターフェロン刺激遺伝子機能2を介して、HBVの増殖を抑制するI型インターフェロンの投与を阻害するヌクレオチド類似体に基づいているが、これらの治療は、HBVを排除することはできませんDNA完全に3。さらに、抗POL剤に対して耐性であるHBVSの出現が懸念4です。直接ヒト免疫不全ウイルス（HIV）、またはC型肝炎ウイルス（HCV）のライフサイクルの異なる段階を標的と組み合わせた抗ウイルス剤の投与は、正常抑制またはウイルス（ES）を根絶することが示されました。この考え、Hの異なるステージに直接作用する抗HBV剤の開発に類似BVのライフサイクルは、将来のHBV療法を確立するために重要です。
一般的に、標的ウイルスの単純なインビトロ培養系の確立は、抗ウイルス剤の開発を容易にします。しかしながら、抗HBV剤をスクリーニングするためのin vitro培養系の開発に少なくとも二つの障壁があります。第一は、HBV感染/増殖のための便利なインビトロ細胞培養系の欠如です。株化細胞内で増殖しているようなHIVおよびHCVなどの他のウイルス、とは異なり、原因狭い宿主範囲を含む実験的な制約のため、in vitroで HBVを育成することは困難です。このようなHBV感染、5,6に対して感受性であるヒト肝癌細胞株HepaRG、などの特定の細胞培養系の使用は、 図7は、これらの問題を克服するために開発されました。また、ウロキナーゼ-TYから分離されたPXB細胞、PEプラスミノーゲンアクチベーター、トランスジェニック/一次ヒト肝細胞（PHH）を接種したSCIDマウスに、HBV感染および複製8に感受性であることが示されました。しかし、HepaRGにおけるHBV複製のレベルは、HBV感染/複製レベルの一貫性がなく、再現性のない結果が発生する可能性があり、培養後の細胞分化状態に依存しています。 PXBは、一般に、HBV感染実験に使用されているが、その利用可能性によって制限されます。テトラサイクリン誘導HBV発現細胞株、HepAD38は、また広くHBVの複製を研究するために使用されてきたが、このシステムは、転写後ではなく、HBV感染9の入口段階で評価することができます。最近、HBVのための機能的受容体としてタウロコール酸ナトリウムのcotransportingポリペプチドの同定（NTCP）は、変数HBV培養システム10の開発を可能にしました。実際、このようなHuh7細胞などの非感受性の肝細胞におけるNTCP発現とHepG2細胞は、HBV感染10を可能にし 、従って、HBV感受性の細胞株の選択は、実験的制限の多くを解決する、拡張されました。第二の問題は、HBV感染および複製を評価するための単純なアッセイ系の欠如です。 HBV感染の評価は、通常、HBV DNA、RNAおよびタンパク質を分析することによって行われます。しかし、これらのウイルスマーカーの定量化は、多くの場合、費用がかかり、必ずしも簡単ではない時間がかかります。したがって、単純なアッセイ系の開発は、このようなレポーター遺伝子を使用するなど、HBVアッセイ系に関連する問題を克服する可能性があります。
しかしながら、HBVキャプシドにパッケージングすることができるゲノムサイズが制限されるため、 – 3.7未満kbの11 -レポーター遺伝子の大きさはできるだけ短くあるべきです。また、ウイルスの複製に必須であるゲノム全体に散在複数のシスエレメントの存在が、中に利用可能な位置を制限しますゲノムへのレポーター遺伝子のsertion。いくつかの報告は、HBVゲノム11、12、13に、HIV-1 Tatの、緑色蛍光タンパク質、およびDsRedを含む、外来遺伝子を挿入することを試みてきました。しかしながら、これらの組換えHBVSはHBV感染/複製をスクリーニングするための、またはHBV感染/複製に影響する因子のハイスループットスクリーニングのために有用ではありません。これは主に、組換えウイルスの低い生産性と非効率的なウイルス産生によって引き起こされるレポーター遺伝子の発現の低減強度です。
これらの問題を克服するために、我々は、ウイルス産生の高収率でレポーターHBVを構築しました。このウイルスは、エントリからの転写に、HBVの複製サイクルの初期段階を監視するのに非常に敏感です。それは小さい（171アミノ酸）であるため、これを達成するために、NanoLuc（NL）をマーカー遺伝子として選択した蛍光レポーターを操作クラス= "外部参照"> 14。また、NLは約ホタルまたはウミシイタケルシフェラーゼよりも明るく150倍、および発光反応が偽ヒット率が高スループットスクリーニングのために低くなることを示唆し、ATP非依存です。組換えHBVの生産効率は約1/5、親HBVの、および以前のHBV組換えウイルスについて報告されたレベルに似ています。それは、抗HBV剤のマススクリーニングのために使用することができるように、しかし、NLの輝度は、ウイルス生産性の問題を克服します。
初代肝細胞を用いて抗HBV剤のスクリーニングは、HepaRG、HepAD38とNTCP形質導入した肝細胞は、従来の方法（複数可）による抗HBV剤のスクリーニングに有用であるかもしれません。しかしながら、ここで説明するシステムは、簡単な取り扱い、高感度、およびスクリーニングのための低コストのような種々の利点を有します。これらの利点は、治療目的のために新たなHBV剤を開発し、同定するためのハイスループットアッセイに適しています。
Protocol
Representative Results
Discussion
HBVゲノムは、コア、ポリメラーゼ、表面、およびXのORF（ 図1）を含む4つの主要なオープンリーディングフレーム（ORF）を有します。エンハンサーI 18を含むエンハンサーII、S1プロモーター、S2プロモーターおよびXプロモーターを含むプレコア/コアプロモーター：これら四つのHBVのORFの転写はしっかり4プロモーターによって調節されます。 3.5キロバイトと3.4キ?…
Declarações
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 |
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