Kvantifiering av antikroppsberoende förbättring av zikaviruset i primära mänskliga celler
Summary
Vi beskriver en metod för att utvärdera effekten av redan existerande immunitet mot denguefeber virus på Zika virusinfektion med humant serum, primära mänskliga celler och infektion kvantifiering genom kvantitativ realtids polymeras-kedjereaktion.
Abstract
Senaste uppkomsten av flavivirus Zika och neurologiska komplikationer, såsom Guillain-Barrés syndrom och mikrocefali hos spädbarn, har medfört allvarliga offentliga säkerhetsproblem. Bland riskfaktorerna utgör antikroppsberoende enhancement (ADE) den mest betydande hot, som nyligen re-framväxten av zikaviruset (ZIKV) är främst i områden där befolkningen har varit utsatt och är i ett tillstånd av före immunitet mot andra närbesläktade flavivirus, särskilt denguefeber virus (DENV). Här beskriver vi ett protokoll för att kvantifiera effekten av humant serumantikroppar mot DENV på ZIKV infektion i primära mänskliga celler eller cellinjer.
Introduction
Bland de myggor-burna virussjukdomar är Zika infektion en av den mest kliniskt viktigt1. Infektionen orsakas av flavivirus ZIKV som, i de flesta fall använder Aedes aegypti som dess primära vector1,2. Det finns dock studier som rapporterat Aedes albopictus som en primär vektor i vissa ZIKV utbrott3. Även om infektionen är asymtomatiska i många fall, är de vanligaste symtomen feber, huvudvärk och muskel smärta2. Det finns inget botemedel eller vaccin för ZIKV infektion och behandling är mestadels stödjande. Senaste utbrott av ZIKV i södra Amerika ledde till svåra fall av sjukdomen och en cirka 20-fold ökning neurologiska sjukdomen hos foster heter mikrocefali2. Sydamerika är ett område som är endemisk till flera arboviruses såsom DENV och West Nile virus, är det viktigt att undersöka om tidigare immunitet mot andra flavivirus(es) spelar en roll i svårighetsgraden av ZIKV infektioner och sjukdomar.
Genom tiderna har har virus utvecklats olika strategier för att öka deras chans att smittsamhet för att ta över den mottagande cellen maskinen och undertrycka antivirala responsen. En av de mest fascinerande av alla är användningen av värd pre immunförsvaret antikroppar av virus för att förbättra deras replikering med fenomenet ADE4. ADE över alla fyra serotyper av DENV har varit väl studerade och visat att öka viral titrar och sjukdom resultatet5,6,7. I en tidigare in vitro-studie, har vi visat betydande förbättring av ZIKV replikering på grund av befintlig DENV immunitet i primära mänskliga immunceller8. Vi visade också en relevant in vitro-metod för att kvantifiera DENV befintliga antikroppar förmåga att förbättra ZIKV replikering i primära celler.
Det protokoll som vi har utvecklat använder humant serumprover som är testade för DENV neutralisering TCID-50 eller plack minskning neutraliseringstest (PRNT) analyser, tillsammans med ZIKV i biologiskt relevanta celler eller celler som härrör från vävnader som ZIKV kan infektera.
Protocol
Representative Results
Discussion
Korsreaktivitet DENV antikroppar leder till ADE av andra DENV serotyperna har hindrat utvecklingen av ett effektivt vaccin11. ZIKV tillhör samma familj, flavivirus, och har en avsevärd homologi med andra flavivirus, särskilt DENV12. Det främsta målet för neutraliserande antikroppar för både ZIKV och DENV är kuvertet protein, som delar en mycket hög strukturella och Kvartära sekvenshomologi mellan två virus13,1…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete var generöst stöds av 1R21AI129881-01 (till T.M.C.), start-up medel från de nationella framväxande smittsamma sjukdomar laboratorier, och Boston University School of Medicine.
Materials
| Fetal Bovine Serum | GEMINI | 100-106 | |
| iCycler | BioRad | 785BR02188 | Model No. CFX96 Optics Module |
| Microfuge 18 Centrifuge | Beckman Coulter | 367160 | |
| Nanodrop-1000 | Thermoscientific | 1072 | |
| Quantifast SYBR-One step RT-PCR kit | Qiagen | 204154 | Used for 1 step RT-qPCR |
| RNeasy RNA Isolation Kit | Qiagen | 74106 | Used for RNA extraction |
| RPMI-medium | Gibco | 11875093 |
Referências
- Hayes, E. B. Zika virus outside Africa. Emerging Infectious Diseases. 15, 1347-1350 (2009).
- Grard, G., et al. Zika virus in Gabon (Central Africa) – 2007: a new threat from Aedes albopictus. PLoS Neglected Tropical Diseases. 8 (2), 2681 (2014).
- Fauci, A. S., Morens, D. M. Zika Virus in the Americas–Yet Another Arbovirus Threat. New England Journal of Medicine. 374 (7), 601-604 (2016).
- Hawkes, R. A. Enhancement of the Infectivity of Arboviruses by Specific Antisera Produced in Domestic Fowls. Australian Journal of Experimental Biology and Medical Science. 42, 465-482 (1964).
- Musso, D., Gubler, D. J. Zika Virus. Clinical Microbiology Reviews. 29 (3), 487-524 (2016).
- Vaughn, D. W., et al. Dengue viremia titer, antibody response pattern, and virus serotype correlate with disease severity. The Journal of Infectious Diseases. 181 (1), 2-9 (2000).
- Khandia, R., et al. Modulation of Dengue/Zika Virus Pathogenicity by Antibody-Dependent Enhancement and Strategies to Protect Against Enhancement in Zika Virus Infection. Frontiers of Immunology. 9, 597 (2018).
- Londono-Renteria, B., et al. A relevant in vitro human model for the study of Zika virus antibody-dependent enhancement. Journal of General Virology. 98 (7), 1702-1712 (2017).
- Ganger, M. T., Dietz, G. D., Ewing, S. J. A common base method for analysis of qPCR data and the application of simple blocking in qPCR experiments. BMC Bioinformatics. 18 (1), 534 (2017).
- Renn, L. A., et al. High-throughput quantitative real-time RT-PCR assay for determining expression profiles of types I and III interferon subtypes. Journal of Visualized Experiments. (97), e52650 (2015).
- McArthur, M. A., et al. Dengue vaccines: recent developments, ongoing challenges and current candidates. Expert Review of Vaccines. 12 (8), 933-953 (2013).
- Priyamvada, L., et al. Humoral cross-reactivity between Zika and dengue viruses: implications for protection and pathology. Emerging Microbes and Infections. 6 (5), 33 (2017).
- Dai, L., et al. Molecular basis of antibody-mediated neutralization and protection against flavivirus. IUBMB Life. 68 (10), 783-791 (2016).
- Dai, L., et al. Structures of the Zika Virus Envelope Protein and Its Complex with a Flavivirus Broadly Protective Antibody. Cell Host & Microbe. 19 (5), 696-704 (2016).
- Sirohi, D., et al. The 3.8 A resolution cryo-EM structure of Zika virus. Science. 352 (6284), 467-470 (2016).
- George, J., et al. Prior Exposure to Zika Virus Significantly Enhances Peak Dengue-2 Viremia in Rhesus Macaques. Scientific Reports. 7 (1), 10498 (2017).
- Morens, D. M., Halstead, S. B. Measurement of antibody-dependent infection enhancement of four dengue virus serotypes by monoclonal and polyclonal antibodies. Journal of General Virology. 71, 2909-2914 (1990).
- Dejnirattisai, W., et al. Cross-reacting antibodies enhance dengue virus infection in humans. Science. 328 (5979), 745-748 (2010).
- Priyamvada, L., et al. Human antibody responses after dengue virus infection are highly cross-reactive to Zika virus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (28), 7852-7857 (2016).
- Charles, A. S., Christofferson, R. C. Utility of a Dengue-Derived Monoclonal Antibody to Enhance Zika Infection In Vitro. PLoS Currents. 8, (2016).
- Swanstrom, J. A., et al. Dengue Virus Envelope Dimer Epitope Monoclonal Antibodies Isolated from Dengue Patients Are Protective against Zika Virus. MBio. 7 (4), (2016).
