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在这里,我们描述了一种新方法,以帮助阐明感染血液阶段细胞对 疟原虫 免疫的机制。这是一种 体外 测定,用于测量细胞毒性淋巴细胞对感染红细胞的杀伤。
疟疾是一个重大的公共卫生问题,每年在全世界造成2亿多例病例。尽管经过多年的科学努力,对疟疾的保护性免疫仍然知之甚少,这主要是由于长期疟原 虫 培养的方法学局限性,特别是 间日疟原虫。大多数研究都集中在抗体对疟疾的适应性免疫保护上,抗体在控制疟疾方面起着关键作用。然而,减毒 疟原虫 孢子体疫苗诱导的无菌保护与细胞反应有关,主要与细胞毒性T淋巴细胞有关,如CD8+ 和γδT细胞(γδT)。因此,必须开发新的方法来更好地理解细胞免疫反应的功能,从而支持未来的治疗和疫苗开发。为了找到一种新的策略来分析这种细胞介导的对 疟原虫 血期感染的免疫力,我们小组建立了一个体 外 测定法,用于测量细胞毒性淋巴细胞对感染红细胞(iRBC)的杀伤。该测定可用于研究血液阶段针对不同 疟原虫属 的细胞免疫应答机制。先天性和适应性细胞毒性免疫细胞可以通过效应:靶机制直接消除iRBC和细胞内寄生虫。标记靶iRBC以评估细胞活力,并与效应细胞(CD8 + T,γδ T,NK细胞等)共培养。裂解百分比是根据测试条件计算的,与基于流式细胞术的测定中的自发裂解对照进行比较。最终,这种杀伤测定方法是了解细胞介导的血期疟疾免疫力的重大进步,有助于发现新的潜在治疗靶点并加速疟疾疫苗的开发。
疟疾仍然是一场全球卫生危机,2020年报告了超过2.4亿例病例和62.7万例疟疾相关死亡1。目前有五种寄生虫物种可引起人类疟疾,其中 恶性疟原虫 和 间日疟原虫 是两种最普遍的物种。在 疟原 虫感染期间,肝脏或前红细胞期是无症状的,症状仅在寄生虫的红细胞期无性周期中出现。在这个感染阶段,来自肝脏阶段的数千种裂殖子被释放到血液中并感染红细胞(RBC)。在红细胞中,寄生虫通过分裂分裂分化为滋养体和裂殖体,直到裂殖子破裂红细胞,释放新形成的裂殖子,重复这个血液循环。反复的入侵、复制和裂殖子释放循环导致寄生虫种群呈指数级增长,并最终引发疾病症状2.
研究对疟疾的免疫反应的一个重要挑战是疟原虫属。 感染人类不会感染实验动物模型。因此,必须新鲜采集感染疟原虫的患者样本,并立即进行处理和分析。然而,在疟疾流行地区,获取免疫学和分子机制的资源有限。由于这些限制,啮齿动物被广泛用作实验模型来研究对疟原虫感染的免疫反应。虽然 P. berghei 和 P. chabaudi 经常被用作恶性疟原虫感染的替代物,但 P. yoelii 17XNL 的非致死菌株也与间日疟原虫有许多共同特征,例如网织红细胞限制性感染 3,4。可用于人类或动物模型衍生样品的疟原虫体外测定的发展对于更好地了解疟疾的发病机制和比较不同种类的寄生虫引起的免疫反应很有价值。
保护性抗疟免疫在红细胞前期和血液阶段都不完全了解。众所周知,暴露于反复感染会导致部分获得性免疫,但很少产生无菌免疫5。几十年来,抗疟原虫保护性免疫主要与诱导中和或调理抗体有关,这些抗体分别防止寄生虫入侵宿主细胞或导致抗原呈递细胞吞噬作用6。因此,迄今为止生产抗疟疫苗的大多数努力都依赖于诱导保护和持久的抗体7,8。然而,用减毒孢子体接种疫苗诱导的无菌保护与细胞毒性T淋巴细胞8,9的活化和扩增直接相关。
最近,一些对新鲜分离的患者样本和体外培养物的研究表明,先天性或适应性细胞毒性免疫细胞如CD8+ T 10,γδ T11和NK细胞12可以以效应:靶比的方式直接消除疟原虫感染的红细胞及其细胞内寄生虫。这些开创性的发现在疟疾的背景下定义了一种全新的免疫效应机制。为了剖析这种新型抗疟免疫,必须探索杀伤细胞在自然感染或疫苗接种中对感染红细胞(iRBC)的细胞毒性效应机制。
在这里,我们提出了一种 体外 测定法,用于测量淋巴细胞在血液阶段对疟疾的细胞毒性活性。然后,该测定可以帮助阐明针对 红细胞期 的细胞免疫反应的机制。靶细胞iRBCs用羧基荧光素琥珀酰亚胺酯(CFSE)标记以评估细胞活力,然后与细胞毒性淋巴细胞(CTL)等效应细胞共培养。然后通过流式细胞术评估这种共培养物,使用特定细胞类型的荧光标记物。最后,通过将实验条件除以红细胞的自发破裂和自发裂解控制来计算CTL的iRBC裂解百分比,这发生在没有效应细胞的孵育期间。总体而言,这种杀伤测定方法有助于更好地了解细胞介导的疟疾免疫力。
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所有程序均按照奥斯瓦尔多·克鲁兹基金会和国家伦理委员会(CAAE:59902816.7.0000.5091)的政策进行。人类方案是与朗多尼亚热带医学研究中心(CEPEM)的临床研究小组合作开发的,该中心负责招募患者参加研究。获得所有患者的知情同意。
对于动物研究,程序按照国家动物实验控制委员会(CONCEA)的《巴西科学和教学目的动物护理和使用实践指南》的行为原则进行。这些协议由Fiocruz动物实验委员会批准(CEUA协议LW15 / 20-2)。
1. 采集人体血液样本及PBMC分离

2. 人类红细胞分离
注意:对于人类感染的红细胞分离,建议从寄生虫血症至少为 2% 的血液样本开始,最好在滋养体/早期裂殖子寄生虫阶段使用更多。
3.小鼠实验性疟疾感染
4.获得新鲜的全小鼠脾细胞
5.细胞毒性效应细胞纯化(CD8a+ T细胞阴性选择)
注意:有许多阳性和阴性选择试剂可以纯化细胞毒性效应细胞(CD8 + T,γδ T,NK,iNKT,MAIT细胞)。在该协议中,我们使用阴性选择的脾CD8a + T细胞并遵循制造商的说明。
6. 约利假单胞菌 感染红细胞分离
7. 红细胞的CFSE标记和流式细胞术的制备
注意:使用两倍于实验的细胞数量开始RBC标记方案,因为~50%的细胞通常在CFSE标记步骤后的洗涤步骤中丢失。为了建立红细胞/iRBC的自发荧光,包括未标记细胞的对照样品。
8. 细胞毒性淋巴细胞/红细胞共培养及流式细胞术制备
注意:如果要测量特定受体或分子的参与,请在共培养前将特异性封闭和同种型对照抗体(10mg / mL)与效应细胞孵育30分钟。
9. 流式细胞术
10. 计算和统计

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在这里,描述了在与细胞毒性淋巴细胞共培养测定中分离CFSE标记 的疟原虫感染红细胞的应用方法。首先,我们提供了如何执行协议的示意图,使用感染 了间日疟原虫 的人类样本(图1)。然后,有关如何使用感染 约氏疟原虫 的C57BL / 6小鼠在疟疾实验模型中进行方案的图示流程图(图2)。 在图3中,显示了协...
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在这里,我们描述了一种体外测定法,以测量细胞毒性淋巴细胞对疟原虫感染的红细胞的杀伤。该测定可以帮助阐明对疟疾寄生虫红细胞阶段的细胞保护性免疫机制。该方法的主要优点是它提供了细胞介导的iRBCs杀伤的定量测定,可用于解决有关免疫细胞如何与不同疟原虫属相互作用的许多问题。
重要的是,该方法可用于研究间日疟原虫和其他未维...
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作者声明没有竞争利益。
我们感谢Dhelio Pereira博士和朗多尼亚热带医学研究中心(CEPEM)的成员为疟疾患者招募和采血,并感谢Felicia Ho帮助修改手稿。以下试剂通过BEI Resources,NIAID,NIH获得: Plasmodium yoelii subsp. yoelii,菌株17XNL:PyGFP,MRA-817,由Ana Rodriguez提供。这项研究得到了莱曼巴西研究基金、国家科学和技术发展委员会(CNPq)-437851/2018-4、奖学金(CJ、GC、CG)和米纳斯吉拉斯州安帕罗基金会(FAPEMIG)的支持——APQ-00653-16、APQ-02962-18;高级国家研究金(爱尔兰)。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 100 μM cell strainer | Corning | 431752 | |
| 96 Well Round (U) Bottom Plate | Thermo Scientific | 12-565-65 | |
| Anti-human CD235a (Glycophorin A) Antibody | Biolegend | 349114 | Used - APC anti-human CD235, dilution 1:100 |
| Anti-human CD3 Antibody | Biolegend | 317314 | Used - PB anti-human CD3, dilution 1:200 |
| Anti-human CD8 Antibody | Biolegend | 344714 | Used - APC/Cy7 anti-human CD8, dilution 1:200 |
| Anti-human TCR Vδ2 Antibody | Biolegend | 331408 | Used - PE anti-human TCR Vδ2, dilution 1:200 |
| Anti-mouse CD8a Antibody | Biolegend | 100733 | Used- PerCP/Cyanine5.5 anti-mouse CD8a, dilution 1:200 |
| Anti-mouse TER-119/Erythroid Cells Antibody | Biolegend | 116223 | Used - APC/Cyanine7 anti-mouse TER-119, dilution 1:200 |
| CellTrace CFSE Cell Proliferation Kit | Invitrogen | C34554 | |
| Fetal Bovine Serum, qualified | Gibco | 26140079 | |
| Ficoll-Paque Plus | Cytiva | 17144003 | Lymphocyte Separation Medium (LSM) |
| Heparin Sodium Injection, USP | meithel pharma | 71228-400-003 | Used - 2000 USP units/2mL |
| Isoflurane | Piramal critical care | 66794-0013-25 | |
| LS MACS Column | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| LSRFortessa Cell Analyzer | BD Bioscience | ||
| Percoll | Cytiva | 17089101 | Density Gradient Separation Medium (DGSM) |
| QuadroMACS Separator | Miltenyi Biotec | 130-090-976 | |
| RPMI 1640 Medium | Gibco | 11875093 | |
| Sodium bicarbonate, powder, BioReagent | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| Syringe With Sub-Q needle - 1mL, 26 gauge; | BD | 14-829-10F | |
| Vacutainer Heparin Tube Glass Green 10 ml | BD | 366480 |
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