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Neuroscience

형광에 의한 신경 조직의 영구 DNA 바이러스의 게놈 및 성적 증명서의 검출 현장에서 하이브리드 면역 염색과 결합

Published: January 23, 2014
doi:
10.3791/51091
, , ,
1Virus and Centromere Team, Centre de Génétique et Physiologie Moléculaire et Cellulaire,CNRS UMR 5534, 2Université de Lyon 1, 3Laboratoire d’excellence,LabEX DEVweCAN, 4Institut de Virologie Moléculaire et Structurale,CNRS UPR 3296, 5Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, INSERM U1052,CNRS UMR 5286

Summary

우리는 동물 모델의 조직 섹션 내의 영속 DNA 바이러스 게놈의 검출을 위해 현장 하이브리드 프로토콜에 형광등을 설치했다. 이 프로토콜은 바이러스 게놈의 codetection, 자사의 RNA 제품, 단일 세포 내에서 바이러스 또는 세포 단백질에 의해 감염 과정을 연구 할 수 있습니다.

Abstract

유전자의 단일 세포 codetection, 그 RNA 제품 및 세포 조절 단백질의 유전자 발현 조절을 연구하는 것이 중요합니다. 이 바이러스학 분야의 도전, 특히 핵 복제 지속적인 DNA 바이러스에 대한 자신의 연구를위한 동물 모델을 포함하는. 단순 헤르페스 바이러스 1 형 (HSV-1) 말초 신경에있는 평생 잠복 감염을 확립한다. 잠재 바이러스가 재 활성화하고 새로운 포진 에피소드를 유도있는 저수지 역할을합니다. HSV-1 대기 세포 생물학 의한 동물 모델에서 반응계에서 HSV-1 게놈을 검출하는 방법의 부족 부분에서 제대로 이해 남아있다. 우리는 접근 방식이 효율적으로 감염된 동물 모델에서 신경 조직의 섹션 내에서 낮은 복사 바이러스 게놈을 검출하는 현장 하이브리드 화 (물고기)의 DNA 형광을 설명합니다. 이 방법은 열 기반의 항원 마스크 해제에 의존 직접 표시 집에서 만든 DNA 프로브, 또는 상업적으로 이용 가능한 프로브. 우리는 트리플 스테인레스로 개발닝 방법, 각 염색의 요구 사항을 수용하기 위해 과산화 효소 기반의 신호 증폭을 사용하여, RNA-FISH 및 면역과 DNA-FISH를 결합. 주요 개선은 공 초점 현미경과 넓은 필드 종래의 표면 형광에 의해 고해상도로 영상화 할 수있는 10 μm의 조직 섹션, 낮은 배경 신호 내에서 획득 할 수있는 기능입니다. 또한, 트리플 염색은 세포 및 바이러스 단백질에 대한 항체의 다양한했다. 전체 프로토콜은 조직 내에서 항체 프로브의 침투를 수용하기 위해 2.5 일이 소요된다.

Introduction

단순 포진 바이러스 타입 1 (HSV-1)은 복제하고 확산하기 위해 주기적으로 재 활성화되는 말초 신경계의 삼차 신경절 (TG)의 뉴런에서 장기 잠재 감염을 수립, 지속적인 인간의 신경성 바이러스입니다. HSV-1 유전자는 숙주 세포의 게놈 1,2에 통합하지 않는 다중 사본 chromatinized 플라스미드를 유지 호스트 신경 세포의 핵에있는 1백50킬로바이트 dsDNA의 지역화입니다. 대기 시간 동안, HSV-1 증식하는주기 유전 프로그램은 강력하게 억제하고, 유전자 발현이 지연 설립에서 재 활성화 3 개시의 지연에 관련된 성적 증명서 (LAT) 현장에 제한됩니다. LAT는 주요 2킬로바이트 안정 올가미로 처리 긴 8.5 KB 비 암호화 RNA, 그리고 몇 가지의 miRNA 4-7을 생산하고 있습니다. HSV-1 지연 따라서 바이러스 게놈 DNA, LAT의 RNA, 및 검출 증식하는주기 단백질의 부재의 존재에 의해 특징입니다.

"ontent> 동물 모델을 주로 쥐와 토끼, 인간의 대기 시간의 몇 가지 기능을 recapitulating 실험 모델입니다. 그 모델의 주요 관심사 중 하나는 그들이 면역 호스트에서 HSV-1 대기의 생리 학적 측면을 연구 할 수 있다는 것입니다. 지난 수십 년 동안 이러한 유전자 변형 바이러스 및 마우스와 같은 많은 실험 도구, 생리학, 유전학, 동물 조직에서 HSV-1 대기의 세포 생물학을 연구하기 위해 개발되었다. 지금까지 바이러스 게놈 DNA가 검출과 정량 남부 오점으로되었다 해리 TGS에서 qPCR에가. 그러나, 현재 조직 섹션 8. 결과적으로, 대기 시간이 정기적으로 현장 하이브리드의 RNA에 의해 LAT RNA의 검출보다는 통해 조직 학적 섹션에 평가됩니다에 현장 하이브리드 화에 의해 HSV-1 유전자를 검출 할 수있는 방법이 없습니다 바이러스 게놈 검출.는 바이러스 게놈의 존재, 생에 근거 감염된 세포를 특성화하는 것이 불가능했기 때문에의 기술적 한계는 바이러스 게놈 세포 및 바이러스 유전자 발현 또는 숙주 세포 – 매개 면역 반응 9,10 사이의 관계와 같은 호스트 바이러스 상호 작용의 많은 양상의 분석에 중요한 결점이다.

가장 중요한 것은, 잠재 감염의 세포 간 이질성이 상대적으로 미개척 남아 있고 마우스와 SCID 마우스에 11-17로 이식 된 인간의 감각 신경절의 신경 세포 지연의 주요 기능이 될 것으로 나타났다. 일반적으로, 그것은 셀 당 HSV-1 유전자의 카피 수는 5에서 수백에 달라 qPCR에 의해 표시되었다. LAT는 대기 시간 및 재 활성화의 중요한 규칙으로 표시되지만, 고립 된 뉴런과 현장 PCR에서의 qPCR 데이터는 잠재적으로 감염된 신경 세포의 서브 세트 만, 낮은 30 %가, LAT 궤적 11,12,18-21을 표현하는 것으로 나타났다. 방법은 숙주 세포와 바이러스 레이턴시 스타일에 티슈 영향 내의 셀룰러 환경바이러스 성 유전자 발현이 불분명하게 남아있다. 여기에서 우리는 동물의 신경 조직 섹션 내에서 낮은 복사 HSV-1 게놈 DNA의 효율적인 검출을위한 현장 하이브리드 화 (물고기) 방식으로 강력한 형광을 설명합니다. 이 방법은 설계 및 숙주 세포 내 핵 부품 (22)과 함께 바이러스 게놈의 상호 작용을 연구하는 데 필요한 고해상도 현미경 이미징에 대한 액세스를 얻기 위해 우리가 사용되었다. 또한, 우리는 바이러스 유전자 발현을 조절 바이러스 호스트 상호 작용을 설명하기위한 유일한 도구이다 RNA 및 단백질과 바이러스 성 DNA의 동시 검출을위한 다수의 염색 방법을 서술. 상기 방법은 또한 다수의 섹션에 감염된 신경 정량화로서 HSV-1 잠상 게놈의 검출을 요구하는 분석의 넓은 범위에 적용될 수있다. 주요 단계는 하이브리드에 바이러스 DNA에 액세스 할 수 있도록 항원 검색 처리를 적용하는 것입니다. 따라서,이 프로토콜은 검출에 효율적입니다동물 조직 내에서 기존의 DNA-FISH 방식에 의해 현재 검출되지 않은 다른 dsDNA 바이러스의.

Protocol

이 방법은 이전에 22 일 발표 된 연구에 사용되었다. ISH, IF 및 FISH에 대한 일반적인 배경과 기존의 조작의 설명을 위해, 우리는 다음과 같은 사용 가능한 문학 (23)를 제안한다. 1. 동물 감염 실험 동물과 관련된 모든 절차는 비전있는 연구를위한 협회와 안과 연구에서 동물의 사용 (ARVO) 문에서 윤리적 인 문제에 준거하고, 유럽 공동체에 따?…

Representative Results

광범위한 테스트의 몇 개월 후, 우리는 열 기반의 화학 마스크 해제는 현장 하이브리드 화에 형광에 대한 잠재 HSV-1 게놈 사용할 것을 발견했다. 프로세스 동안, 우리는 다양한 마스크 제거 절차를 시도하고, 단지 열 기반 치료법 (즉, 전자 레인지에 서브 비등점까지 가열 부) 효율적인 나타났다. 우리는 일상적으로 0.01 M의 pH를 6.0 구연산 버퍼 (우리는 우리의 연구에 사용 된), 1X PBS, 1mM…

Discussion

여기에 설명 된 프로토콜은 쥐 신경 조직 섹션의 뉴런 사이 HSV-1 잠상 게놈의 검출을 허용한다. 바이러스 유전자 발현을 조절하는 경로에 대한 우리의 이해는 신경 조직 내에서 동일 반응계에서 HSV-1 게놈 DNA를 검출하는 방법의 부족에 의해 제한되었다. 게놈 복사 번호 감염된 신경 세포의 비율에 대한 정보는 해리 신경 세포 (11, 12)에 대한 PCR 분석을 주로했다. HSV-1 대기의 역할에 호…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 HSV-1에서 샘플을 제공 N. 사우 (신시내티 아동 병원 의료 센터, 신시내티, 오하이오, 미국), S. Efstathiou (영국 케임브리지 대학)와 제임스 힐 (LSU 건강 과학 센터, 뉴 올리언스, 미국) 감사 각각 생쥐와 토끼를 감염 및 시약, 도움이 토론 H. 마스 모토 (카즈 사 DNA 연구소, 치바, 일본)와 S. Khochbin (문화원 알버트 Bonniot, 그르노블, 프랑스).

이 작품은 (PL, http://www.cnrs.fr에 ATIP 프로그램) 센터 국립 드 라 공들인 Scientifique (CNRS)에서 교부금, 프랑스의 국립 연구 기관 (ANR) (ANR-05-MIIM -에 의해 투자되었다 008-01, CENTROLAT, http://www.agencenationale-recherche.fr ), FINOVI 재단 ( http://www.finovi.org/:fr:start ), LabEX DEVweCAN (ANR-10-LabX에-61 ) Université 드 리옹, 프로그램 내에서 "InvestissemenTS 디 Avenir에서 "(ANR-11-IDEX-0007) ANR에 의해 운영 ( http://www.agence-nationale-recherche.fr ), L' 협회 라 공들인 contre 르 암 (ARC-7979과 ARC를 부어 4910, http://www.arc-cancer.net ), 라 리그 국립 Contre 르 암 (LNCC, http://www.ligue-cancer.net ), 잉카 (EPIPRO 프로그램 http://www.e – cancer.fr ). FC와 PL은 CNRS의 연구원입니다.

Materials

Balb/c mice Janvier, France 6 week-old females
HSV-1 strains SC16 strain (wild type) See Labetoule, M. et al. (2003) Invest Ophthalmol Vis Sci 44: 217–225, for details on HSV-1 strain and virus stock preparation.
Ketamine hydrochloride Sigma K2753 Intraperitoneal injection of a solution containing Ketamine (100mg/kg) and Xylazine (10mg/kg)
Xylazine hydrochloride Sigma X1251
Paraformaldehyde (PFA) Sigma 158127 Suspend 4g of PFA in 90mL of water. Add 50µL of 1N NaOH, and heat at 60°C in a water bath with agitation. PFA dissolves in about 30min. Add 10mL of 10X PBS. This solution can be prepared in advance and stored at -20 °C in 5mL tubes. Caution. Manipulate under a fume hood.
Physiological Saline Sigma 07982-100TAB-F
1X PBS, pH 7.4 (sterile) Life Technologies 10010-015
Sucrose Sigma 84100 Prepare a 20% sucrose solution in 1X PBS.
Cryosectionning embedding medium – Tissue-Tek OCT Compound – SAKURA 4583
Large vector DNA purification kit Qiagen 12462 To purify Cosmid or BAC vector containing HSV-1 genome and store at -20°C
Nick translation kit Roche Applied Sciences 10 976 776 001
Cy3-dCTP GE Healthcare PA53021 Protect from light
0.5M EDTA Sigma E6758
G50 Mini spin column GE Healthcare 27-5330-01
Salmon sperm DNA 10mg/mL Invitrogen / Life Technologies 15632-011
Ethanol molecular biology grade Sigma 87047 Prepare a 70% solution
Salmon sperm DNA Invitrogen / Life Technologies 15632-011
Formamid Molecular biology grade Sigma F9037 Caution. Manipulate under fume hood.
HSV-1 biotinylated commercial probe Enzo Life Sciences ENZ-40838
ImmEdge hydrophobic pen Vector Laboratories H-4000
20X Saline Sodium Citrate (SSC) Sigma S6639 Prepare a 2X SSC solution in ddH20.
Triton X-100 Sigma T8787 Prepare a 10% stock solution in water and store at +4°C. Prepare the 0.5% solution in 1X PBS right before use.
10mM sodium citrate pH 6.0 Sigma S1804 Prepare a 100mM stock solution (10X). Weigh 10,5g of citric acid (MW 210.14. Caution, irritant and toxic, wear appropriate mask and gloves), and dissolve in 400mL water. Adjust pH at 6.0 with 1N NaOH (caution, irritant, wear gloves). Adjust to 500mL with distilled water. Dilute 10 times in distilled water before use.
Acetic Acid Sigma 320099
Methanol, molecular biology grade Sigma 322415
Dextran sulfate – MW 500 000 Euromedex EU0606-A
Denhardt's solution (100X) Euromedex 1020-A
Rubber Cement "FixoGum" Marabut 290110000
DNA purification kit – Qiaquick PCR purification kit – Qiagen 28104
T7 in vitro transcription kit Ambion / Life Technologies AM1314
Biotin-16-UTP Roche Applied Sciences 11388908910
RNA purification mini-column Qiagen 73404
Ribonucleoside Vanadyl Complex New England Biolabs S1402S
H2O2 Sigma H3410 Prepare a 3% solution in distilled water. Store at +4 °C and protect from light.
Yeast tRNA Invitrogen 15401011 prepare a 10mg/mL solution in RNAse free water
Normal Goat Serum Invitrogen PCN5000
Primary antibodies Any supplier The following primary antibodies were used in the result section: anti-mouse CENP-A (rabbit mAb C51A7, Cell Signaling Technologies), and anti-ATRX H-300 (Santa Cruz Biotechnology)
Secondary fluorescent antibodies Invitrogen / Life Technologies The fluorescent secondary antibodies routinely used in our protocol are AlexaFluor labeled goat antibodies (IgG H+L). The antibody used in the result section is an anti-rabbit goat antibody labaled with AlexaFluor 488 (reference A11001)
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit – Streptavidin + AlexaFluor 350 (blue fluorescence) Invitrogen / Life Technologies #T20937 TSA kits are also available from Perkin Elmer
Tyramide Signal Amplification (TSA) kit – Streptavidin + AlexaFluor 488 (green fluorescence) Invitrogen / Life Technologies #T20932
Hoechst 33342 Invitrogen / Life Technologies H3570 Prepare a 0.5µg/mL solution in 1X PBS immediatly before use. Discard the remaining solution.
22x50mm coverslip. n°1.5 glass. Electron Microscopy Sciences 72204-04
Mounting medium with anti-fading agent – Vectashield – Vector Laboratories H-1000 Another conventional product is Fluoromount G from electron microscopy Science
Superfrost glass slides FisherScientific 12-550-15
EQUIPMENT
Equipment / material Company Reference Note
Needle for infection Glass micropipette hot drawn. Home made.
Dissection equipement Moria, France Microsurgical scissors and forceps
Peristaltic pump Cole Palmer Instruments Easyload Masterflex
Micro-syringe pump device (Nano Pump) kdScientific KDS310
Cryostat Leica France CM 1510-1
-80 °C freezer Sanyo Ultra Low -80°C
Domestic microwave oven
Dry block heater Eppendorf 022670204
Incubator Slide moat Boekel Scientific 240000
Coplin Jar Dominique Dutscher 68512
Staining glass container Dominique Dutscher 68506
Fluorescent microscope Zeiss The images presented in the result section were collected with a Zeiss AxioObserver with objective x40 LD NeoFluor N.A 0.6, and x100 PlanApochromat N.A 1.3. Filter set #38, #43 and #43. HXP 120 fluorescence light source. Photometrics CoolSNAP HQ2 CCD camera. Signal will be more easily observed on a recent high efficiency microscope such as Zeiss AxioImager/AxioObserver series, Nikon Ti-E/Ni-E series or Leica DM/DMI6000 series

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References

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DNA-FISHRNA-FISHImmunofluorescenceHSV-1LatencyGene Expression RegulationSingle Cell Analysis
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Catez, F., Rousseau, A., Labetoulle, M., Lomonte, P. Detection of the Genome and Transcripts of a Persistent DNA Virus in Neuronal Tissues by Fluorescent In situ Hybridization Combined with Immunostaining. J. Vis. Exp. (83), e51091, doi:10.3791/51091 (2014).
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