כימות האדם Norovirus וירוס כריכת כריכה של חיידקים קומנדסאל באמצעות זרימה Cy, לנסות
Summary
המטרה של פרוטוקול זה היא לכמת את הכריכה של הפתוגן איקריוטית האנושי הנגיף כדי חיידקים. לאחר ביצוע הראשונית וירוס חיידק הקובץ המצורף, הזרימה cy, לנסות לזהות חיידקים מאוגדים וירברית בתוך האוכלוסייה.
Abstract
חיידקים הקומנדסאל מבוססים היטב כדי להשפיע על זיהום של וירוסים איקריוטית. כריכה ישירה בין הפתוגן לבין microbiome מארח אחראי על שינוי זיהום עבור רבים מווירוסים אלה. כך, אפיון האופי של הכריכה של חיידקים וירוס הוא צעד היסוד הדרוש כדי להבהיר את המנגנון (ים) שבו חיידקים לשנות זיהום נגיפי. בחיידק האדם, חיידקי הקומנדסאל משפרים את הדלקת התאים B. הווירוס נקשר ישירות חיידקים אלה, המציין כי אינטראקציה ישירה זו מעורבת במנגנון של שיפור הזיהום. ניתן להשתמש במגוון טכניקות כדי לכמת את האינטראקציות בין חיידקים ווירוסים, כולל ספירת שרשרת וירוסים ותגובת שרשראות פולימראז (PCR). שתי השיטות מחייבות שימוש בווירוס החי, שייתכן שיהיה צורך ליצור אותם במעבדה. כיום, אף אחד הקים מערכות תרבות מבחנה זמין עבור norovirus אנושי חזקים מספיק כדי לאפשר דור של מניות ויראלי מרוכזת מאוד. במקום וירוס חי, חלקיקים כמו וירוס (האח מים) שימשו כדי לאפיין את האינטראקציות בין norovirus וחיידקים. בזאת שיטת הזרימה cy, מתוארת עם שימושים נוגדנים ספציפיים וירוס כדי לכמת את הכריכה של VIP לחיידקים גראם שליליים וגראם חיוביים. הכללה של שני חיידקים בלבד ו isotype מותר אופטימיזציה של הקביעה כדי להפחית את כריכת נוגדן הרקע וכימות מדויקת של המצורף VIP לחיידקים נבדק. אח מים גבוהה: יחסי חיידק התוצאה בכריכת אחמי ם לאחוזים גדולים של אוכלוסיית החיידקים. עם זאת, כאשר הכמויות של ה-VIP מופחת, אחוז החיידקים מאוגדים גם פוחתת. בסופו של דבר, שיטה זו יכולה להיות מועסק בניסויים עתידיים להבהיר את התנאים הספציפיים ורכיבים מבניים המסדירים norovirus: אינטראקציות בקטריאלי.
Introduction
האדם noroviruses (HuNoVs) הם הגורם המוביל של מחלת העיכול ברחבי העולם, אחראי על 685,000,000 זיהומים ומעל 200,000 מקרי מוות בכל שנה1. כמו עם וירוסים אחרים חיטוט, הנוכחות של חיידקים המ, הוכח לשפר את הזיהום של הפתוגן הזה, כמו גם וירוס פונדקאית שלה, מורטין norovirus2,3. ישנם גם דיווחים סותרים כי חיידקים עשויים לעכב זיהום על ידי האדם norovirus4,5,6. עבור מספר וירוסים, אינטראקציה ישירה בין הנגיף לבין החיידקים מופיעים באופן מיני המנגנונים המשפיעים על זיהום נגיפי2,7,8,9,10, וזה הוכח באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני כי noroviruses אנושיים לאגד ישירות על פני השטח של חיידקים11,12. לכן, אפיון אינטראקציות אלה הפכה לקריטית כדי לקבוע את המנגנונים שבהם החיידק משפיע על זיהום נגיפי. אפיון זה התחיל באופן קלאסי עם כבילה ויראלי הכריכה למערך של מינים חיידקיים, כי הם מרכיבים של המארחים מיקרובידום7,12,13. ההחזקה הזאת טוענת לא רק לחשוף את כמות הווירוס מאוגד חיידקים, אלא גם לסייע בקביעת ההשפעה של האינטראקציה הזאת על כושר והישרדות נגיפי.
כדי לכמת מצורף ויראלי, שיטות מועסקים באופן מסורתי כוללים מבוסס PCR המבוסס איזה מכמת ויראלי גנום12 או הדור של וירוס רדיויניום ושימוש בטעמים שונים לכמת חלקיקים ויראלי7,8,9,13. השימוש בשיטות אלה מחייב בדרך כלל גישה למניות וירוסים באיכות גבוהה ובטכניקות טיפוח-תרגול של מבחנה. בעוד מספר מערכות התרבות עבור norovirus האדם כעת קיימים2,14,15, ללא תמיכה שכפול חזק הנדרש כדי ליצור אלה מניות מרוכז מאוד אשר מגביל או מבטלת את השימוש ב-PCR ו הספירה לספור לכמת האנושית norovirus/אינטראקציות בקטריאלי.
כדי לעקוף בעיה זו, חלקיקים כמו וירוס (אחמי ם) ניתן להשתמש כפונדקאית כדי לחיות וירוס לחקור אינטראקציות בין האדם norovirus וחיידקים16,17. אחמי ם הם חלקיקים לא מדבקים הדומים מאוד לוירוס שממנו הם נגזרים. במקרה של norovirus אנושי, חלקיקים אלה מופקים מן הביטוי של VP1 (ומתישהו VP2) חלבון, אשר להרכיב את עצמי ליצור הקפיסידים ויראלי ללא פגע חסר חומר גנטי (כלומר, RNA עבור norovirus). האח מים האלה היו מאופיינים היטב, הם באופן מבנית ואנטי בדומה וירוסים בסוג פראי מהם הם נגזר18,19,20,21,22,23. לכן, אחמי ם משמשים כתחליף אידיאלי לחקירת האינטראקציות של פני השטח בין חיידקי הנגיף האנושי לבין חיידק הקומנדאני. , בהתחשב בעובדה שאין בנמצא חומר גנטי. מבוסס PCR לא יכול לשמש לכמת כריכה נגיפית מבוסס נוגדן זרימה cy, השיטה תוארה בעבר היה מסוגל לזהות רמות נמוכות של איגוד ה-VIP לחיידקים בדרך חצי כמותית16. שיטה זו היתה ממוטבת כדי לאפשר כימות מדויק של כריכת האח מים של norovirus האנושי לשני גרם שלילי ו גראם בקטריה החיידק16.
Protocol
Representative Results
Discussion
היכולת לכמת כריכת וירוסים לחיידקים מהווה צעד ראשון קריטי להסבר המנגנונים שבהם חיידקים אלה משנים זיהום נגיפי. השיטות המתוארות במסמך זה היו ממוטבות למדוד אינטראקציות אנושיות של ה-VIP של האדם עם שניהם E. cloacae (חיידק גראם שלילי) ו -L. gasseri (חיידק גרם-חיובי), אבל יכול להיו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
היינו רוצים להודות לסוטונקה בהאר ולשנל מוסבי-רדיפות על הסקירה הקריטית של כתב היד הכתוב, כמו גם אלפונסו קאריו לסיוע ביצירת עקומות סטנדרטיות חיידקית. עבודה זו ממומנת בחלקו על ידי מענק מן המכון הלאומי לבריאות (R21AI140012) ועל ידי מענק זרע מאוניברסיטת פלורידה, המכון למזון ומדעי החקלאות.
Materials
| 5ml Polystrene Round-Bottom Tubes with Cell-Strainer Cap | Corning | 352235 | After antibody staining, sample are transferred into tubes for flow cytometry analysis. |
| Agar | Sigma | A7002 | Used for media preparation |
| AnaeroPack | Thermo Scientific | R681001 | Anaerobic gas pack used for culture of Lactobacillus gasseri |
| BD FacsDiva software | |||
| BD LSR Fortessa flow cytometer | |||
| Bovine Serum Albumin | Fisher Bioreagents | BP1605 | Used for flow cytometry |
| Flow Cytometry Stain Buffer (FCSB) | BD Biosciences | 554657 | Used for flow cytometry |
| Mouse IgG2b kappa Isotype Control (eBMG2b), PE, eBioscience | Thermo Fisher Scientific | 12473281 | Isotype control. This antibody is purchased in the conjugated form from the manufacturer. |
| MRS Powder | BD Biosciences | 288130 | Used for media preparation and to culture Lactobacillus gasseri. |
| Norovirus capsid G2 Monoclonal Antibody (L34D) | Thermo Fisher Scientific | MA5-18241 | Norovirus GII antibody. This antibody is only available in the unconjugated form and thus must be fluorescently conjugated prior to use in the outlined flow cytometry assays. In this protocol, PE was the chosen fluor, however, other fluorescent molecules can be chosen as best suits the flow cytometer being used by the researcher. |
| Norovirus GII.4 VLP | Creative Biostructure | CBS-V700 | human norovirus virus like particle, VLPs were generated using the baculovirus system and resuspended in phosphate buffered saline with 10% glycerol. The authors performed independent nanosight tracking analysis to determine the particle concentration of the VLPs. The concentration is approximately 1011 VLPs per milliliter. Based on the protein concentration of the VLPs, approximately 200 particles are added per bacterium in VLP attachment assays. |
| PBS 10X | Fisher Bioreagents | BP665 | Dilute to 1X prior to use. |
| SiteClick R-PE Antibody Labeling Kit | Thermo Fisher Scientific | S10467 | Conjugation kit used for labling of unconjugated antibody. |
| Sodium Chloride | Fisher Scientific | S271 | Used for media preparation |
| Tryptone | Oxoid | LP0042 | Used for media preparation |
| Tube Revolver | ThermoFisher Scientific | 88881001 | Used in virus:bacterium attachment assay. Set to max speed (40 rpm). |
| Yeast Extract | BD Biosciences | 212750 | Used for media preparation |
References
- Hall, A. J., Glass, R. I., Parashar, U. D. New insights into the global burden of noroviruses and opportunities for prevention. Expert Review of Vaccines. 15 (8), 949-951 (2016).
- Jones, M. K., et al. Enteric bacteria promote human and mouse norovirus infection of B cells. Science. 346 (6210), 755-759 (2014).
- Baldridge, M. T., et al. Commensal microbes and interferon-lambda determine persistence of enteric murine norovirus infection. Science. 347 (6219), 266-269 (2015).
- Lei, S., et al. Enterobacter cloacae inhibits human norovirus infectivity in gnotobiotic pigs. Scientific reports. 6, 25017 (2016).
- Lei, S., et al. High Protective Efficacy of Probiotics and Rice Bran against Human Norovirus Infection and Diarrhea in Gnotobiotic Pigs. Frontiers in Microbiology. 7, 1699 (2016).
- Rodríguez-Díaz, J., et al. Relevance of secretor status genotype and microbiota composition in susceptibility to rotavirus and norovirus infections in humans. Scientific Reports. 7, 45559 (2017).
- Erickson, A. K., et al. Bacteria Facilitate Enteric Virus Co-infection of Mammalian Cells and Promote Genetic Recombination. Cell Host Microbe. 23 (1), 77-88 (2018).
- Kuss, S. K., et al. Intestinal microbiota promote enteric virus replication and systemic pathogenesis. Science. 334 (6053), 249-252 (2011).
- Robinson, C. M., Jesudhasan, P. R., Pfeiffer, J. K. Bacterial lipopolysaccharide binding enhances virion stability and promotes environmental fitness of an enteric virus. Cell Host Microbe. 15 (1), 36-46 (2014).
- Berger, A. K., Yi, H., Kearns, D. B., Mainou, B. A. Bacteria and bacterial envelope components enhance mammalian reovirus thermostability. PLOS Pathogens. 13 (12), 1006768 (2017).
- Miura, T., et al. Histo-blood group antigen-like substances of human enteric bacteria as specific adsorbents for human noroviruses. Journal of Virology. 87 (17), 9441-9451 (2013).
- Almand, E. A., Moore, M. D., Outlaw, J., Jaykus, L. A. Human norovirus binding to select bacteria representative of the human gut microbiota. PLOS One. 12 (3), (2017).
- Robinson, C. M., Woods Acevedo, M. A., McCune, B. T., Pfeiffer, J. K. Related enteric viruses have different requirements for host microbiota in mice. Journal of Virology. , (2019).
- Ettayebi, K., et al. Replication of human noroviruses in stem cell-derived human enteroids. Science. 353 (6306), 1387-1393 (2016).
- Van Dycke, J., et al. A robust human norovirus replication model in zebrafish larvae. PLOS Pathogens. 15 (9), 1008009 (2019).
- Li, D., Breiman, A., le Pendu, J., Uyttendaele, M. Binding to histo-blood group antigen-expressing bacteria protects human norovirus from acute heat stress. Frontiers in Microbiology. 6, 659 (2015).
- Almand, E. A., Moore, M. D., Jaykus, L. -. A. Characterization of human norovirus binding to gut-associated bacterial ligands. BMC Research Notes. 12 (1), 607 (2019).
- Debbink, K., et al. Within-host evolution results in antigenically distinct GII.4 noroviruses. Journal of Virology. 88 (13), 7244-7255 (2014).
- Harrington, P. R., Lindesmith, L., Yount, B., Moe, C. L., Baric, R. S. Binding of Norwalk virus-like particles to ABH histo-blood group antigens is blocked by antisera from infected human volunteers or experimentally vaccinated mice. Journal of Virology. 76 (23), 12335-12343 (2002).
- Harrington, P. R., Vinje, J., Moe, C. L., Baric, R. S. Norovirus capture with histo-blood group antigens reveals novel virus-ligand interactions. Journal of Virology. 78 (6), 3035-3045 (2004).
- Mallory, M. L., Lindesmith, L. C., Graham, R. L., Baric, R. S. GII.4 Human Norovirus: Surveying the Antigenic Landscape. Viruses. 11 (2), (2019).
- Prasad, B. V., et al. X-ray crystallographic structure of the Norwalk virus capsid. Science. 286 (5438), 287-290 (1999).
- Baric, R. S., et al. Expression and self-assembly of norwalk virus capsid protein from venezuelan equine encephalitis virus replicons. Journal of Virology. 76 (6), 3023-3030 (2002).
- Rubio-del-Campo, A., et al. Noroviral p-particles as an in vitro model to assess the interactions of noroviruses with probiotics. PLOS One. 9 (2), 89586 (2014).
- Tan, M., et al. Terminal modifications of norovirus P domain resulted in a new type of subviral particles, the small P particles. Virology. 410 (2), 345-352 (2011).
