Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Method Article
Las investigaciones detalladas sobre las etapas de los mosquitos de los parásitos de la malaria son fundamentales para diseñar estrategias efectivas de bloqueo de la transmisión. Este protocolo demuestra cómo cultivar eficazmente gametocitos infecciosos y luego alimentar a estos gametocitos a los mosquitos para generar etapas de mosquito de P. falciparum.
El paludismo sigue siendo uno de los problemas de salud pública más importantes, causando una morbilidad y mortalidad significativas. La malaria es una enfermedad transmitida por mosquitos transmitida a través de una picadura infecciosa del mosquito Anopheles hembra. El control de la malaria eventualmente se basará en una multitud de enfoques, que incluyen formas de bloquear la transmisión hacia, a través y desde los mosquitos. Para estudiar las etapas de los mosquitos de los parásitos de la malaria en el laboratorio, hemos optimizado un protocolo para cultivar gametocitos Plasmodium falciparum altamente infecciosos, una etapa del parásito requerida para la transmisión del huésped humano al mosquito vector. Los gametocitos de P. falciparum maduran a través de cinco pasos morfológicamente distintos, lo que toma aproximadamente 1-2 semanas. El cultivo de gametocitos descrito en este protocolo se completa en 15 días y son infecciosos para los mosquitos desde los días 15-18. Estos protocolos fueron desarrollados para mantener un ciclo continuo de infección de gametocitos competentes y para mantener el suministro ininterrumpido de las etapas del mosquito del parásito. Aquí, describimos la metodología del cultivo de gametocitos y cómo infectar a los mosquitos con estos parásitos utilizando alimentadores de membrana de vidrio.
La malaria es causada por parásitos Plasmodium y se transmite a sus huéspedes vertebrados a través de la picadura infecciosa de mosquitos Anopheles hembra. Según el informe de la Organización Mundial de la Salud (OMS) de 2019, se estima que hubo 405.000 muertes, de un total de 228 millones de casos de malaria1. La mayoría de las muertes relacionadas con el paludismo se concentraron en la región de África, especialmente entre los niños menores de cinco años. Si bien la tasa general de incidencia de la malaria ha disminuido a nivel mundial desde 2010, en los últimos años la disminución se ha estancado y se necesitan urgentemente estrategias de control adicionales para eliminar la enfermedad.
Las etapas sanguíneas asexuales cíclicas de los parásitos de la malaria causan patogénesis de la enfermedad y un pequeño subconjunto de estos se diferencian en gametocitos femeninos y masculinos. Los gametocitos de Plasmodium falciparum son únicos en la naturaleza, ya que tardan de 7 a 10 días en desarrollarse a través de cinco etapas morfológicamente distintas. Los gametocitos inmaduros de los estadios I a IV se secuestran en el parénquima de la médula ósea y permanecen en gran medida ausentes de la circulación periférica2,3,4,5. Los eritrocitos infectados con gametocitos maduros en estadio V se liberan en el torrente sanguíneo y circulan libremente para ser absorbidos por los mosquitos. Una vez dentro del intestino medio del mosquito, los gametocitos se activan, a través de un cambio de temperatura y exposición al ambiente del intestino medio, se transforman en gametos femeninos y masculinos y comienzan el desarrollo de las etapas del mosquito, que culmina con las etapas infecciosas de los esporozoítos en las glándulas salivales del mosquito6,7.
Desde que Trager y Jenson8 describieron un método estandarizado para cultivar P. falciparum,los estudios sobre las etapas sanguíneas asexuales han avanzado mucho. Sin embargo, la falta de un sistema de cultivo confiable para las etapas sexuales ha dificultado el estudio de los gametocitos de P. falciparum, la biología de la transmisión y las etapas de los mosquitos. En los últimos años, se han publicado varios métodos que han ayudado a los laboratorios a establecer cultivos de gametocitos9,10,11,12. Este manuscrito describe un protocolo estandarizado y confiable para cultivar gametocitos de P. falciparum que puede representar un recurso valioso para la comunidad de investigación de la malaria. Este método permite la producción robusta de gametocitos maduros e infecciosos que, junto con un protocolo estandarizado de alimentación de mosquitos, da como resultado una infectividad de mosquitos altamente confiable. Estos métodos se establecieron para mantener el suministro ininterrumpido de gametocitos y parásitos en etapa de mosquito. En este manuscrito, describimos un protocolo exhaustivo de cultivo de gametocitos(Figura 1),preparación de comederos de membrana de vidrio e infección de mosquitos utilizando estos alimentadores de membrana(Figura 2),disección del intestino medio(Figura 3)y glándula salival de mosquitos(Figura 4),y cuantificación de la infección en mosquito después de la disección de intestino medio y glándula salival.
Las colecciones de sangre que se describen a continuación han sido aprobadas por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad Johns Hopkins. P. falciparum se cultiva en glóbulos rojos frescos en condiciones estériles en una instalación de nivel de bioseguridad 2 (BSL2) y se utiliza precaución para manipular materiales biológicos. Después de cada paso que involucra sangre o productos sanguíneos, cada vajilla de plástico o cristalería se enjuaga con lejía al 10% dentro de la capucha antes de su eliminación adecuada.
1. Reactivos y preparación
2. Cultura de la etapa asexual de P. falciparum
3. Cultivo de gametocitos de P. falciparum
NOTA: Los cultivos de gametocitos tardan dos semanas en producir gametocitos maduros infecciosos a los mosquitos. Los pasos de la cultura de los gametocitos se describen en la Figura 1. Los aislados de P. falciparum suelen perder la capacidad de producir gametocitos después de un cultivo in vitro a largo plazo13. Para garantizar la calidad de los gametocitos, el cultivo debe iniciarse a partir de un cultivo alimentador de paso bajo, de no más de 2 meses de edad desde la descongelación. Precalenta el medio a 37 °C y realice todos los procedimientos en un conjunto de calentadores deslizantes a 38 °C. Asegúrese de que los cultivos de gametocitos no estén fuera de la incubadora durante un período prolongado para minimizar las fluctuaciones de temperatura.
4. Infección por mosquitos utilizando el ensayo estándar de alimentación por membrana (SMFA)
NOTA: Los gametocitos cultivados in vitro se pueden alimentar a los mosquitos utilizando alimentadores de membrana de vidrio. La configuración del aparato de alimentación sanguínea se muestra en la Figura 2. Como se describió anteriormente, siempre mantenga los gametocitos a 37 ° C para evitar la activación antes de que sean ingeridos por los mosquitos. Artículos de plástico, reactivos y equipos precalentados utilizados con cultivo de gametocitos a 37 °C.
5. Disección del intestino medio del mosquito y cuantificación de la carga de ooquistes
NOTA: En la Figura 3se muestra un esquema de disección del intestino medio.
6. Disección de las glándulas salivales de mosquitos y cuantificación de la carga de esporozoitos
NOTA: Un esquema de disección de las glándulas salivales se muestra en la Figura 4.
Aquí presentamos los resultados de una serie de alimentaciones de membrana utilizando cultivos de gametocitos de P. falciparum NF54 generados utilizando el protocolo anterior (ver (Figura 5). El cultivo de gametocitos se inició con aproximadamente un 0,5% de cultivo asexual de etapa mixta en el Día 0, que creció a un pico de parasitemia de aproximadamente el 15% en el Día 4 y el Día 5. Como se muestra en la Figura 5A en esta alta parasitemia, los ...
Los métodos descritos aquí se han utilizado con éxito en el Instituto de Investigación de la Malaria Johns Hopkins durante más de10 años 15,16,17,18,19,20,21,22. Los gametocitos producidos mediante este protocolo se han utilizado para ensayos gametoci...
Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores agradecen a Bloomberg Philanthropies por el apoyo financiero al Instituto de Investigación de la Malaria Johns Hopkins (JHMRI). Este trabajo no habría sido posible sin la experiencia proporcionada por las instalaciones centrales de insectos y parasitología de JHMRI.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10% Sugar solution | |||
10ml serological pipet | Falcon | 357551 | |
15 ml conical tube | Falcon | 352096 | |
1ml serological pipet | Falcon | 357521 | |
25 ml serological pipet | Falcon | 357535 | |
37°C Incubator | |||
50 ml conical tube | Falcon | 352070 | |
5ml serological pipet | Falcon | 357543 | |
6 well tissue culture plates | Falcon | 353046 | |
70% Ethanol | |||
9" glass pipet | Fisherbrand | 13-678-6B | |
Anopheles Mosquitoes | JHMRI, Insectary core | We use A. stephensi or A. gambiae (keele) | |
cell counter | |||
Circulating water bath | |||
fine tip forceps | Fisherbrand | 12-000-122 | |
Geimsa stain | Sigma | GS1L | |
Glass desiccator | |||
Glass membrane feeder | Chemglass Life Sciences | CG183570 | |
Glass slides | Fisherbrand | 12-552-3 | |
HBSS | Sigma | H6648 | |
Human Blood O+ | JHU | Wash RBCs three times with RPMI and refrigerate at 50% heamatocrit | |
Human Serum O+ | Interstate blood bank | Pool at-least 6 units of serum from different donors and freeze down aliquots at -20°C. | |
Hypoxanthine | Sigma | H9337 | Make 500x stock in 1M NaOH |
Mercurochrome | Sigma | M7011 | Prepare 1% stock solution in PBS that can be diluted to 0.1% when needed |
Micro Pipette | |||
Microscope | Olympus | Any microscope with 10x, 40x and 100x objective will work. | |
Mosquito cups | Neptune cups | ||
N-acetylglucosamine | Sigma | A3286 | Optional and needed only when pure gametocytes are required. |
Netting | Make sure it can contain mosquitoes and allow blood feeding | ||
Parafilm | |||
PBS | |||
Petri dish | Thermo Scientific | 249964 | |
Pipet tips | |||
Pipetman | |||
Plasmodium falciparum NF54 | BEI Resources | MRA-1000 | Freeze down large numbers of early passage culture to make sure you have a constant supply |
RPMI 1640 | Corning | CV-041-CV | Media contains glutamine and HEPES |
Slide warmer | |||
Sodium bicarbonate | Sigma | S6297 | Optional for media, add only when using malaria gas mix during culture incubation |
water bath | |||
Xanthurenic Acid | Sigma | D120804 | For flagellation media |
Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este JoVE artículos
Solicitar permisoThis article has been published
Video Coming Soon
ACERCA DE JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos los derechos reservados