JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

כאן, סיפקנו שיטה כדי להשיג שינוי יציב של העוף Eimeria טפילים על-ידי נוקלאונופיטים sporozoites או הדור השני merozoites. טפילים מהונדסים גנטית שונה ביטוי הטרוולוגי הגנים ניתן להשתמש ככלי משלוח החיסון.

Abstract

החצייה היא תהליך טכני שדרכו חומר גנטי, כגון DNA ו-RNA כפול, מועברים לתאים כדי לשנות את גן העניין. כיום, הטכנולוגיה הטרנסגניים הופכת כלי הכרחי לחקר Eimeria, הסוכנים סיבתי של coccidiosis ב עופות ובעלי חיים. פרוטוקול זה מספק תיאור מפורט של התפשטות יציבה בטפילים eimerian: טיהור והתגרצות של הנבגים או הדור השני, ובהפצה vivo של טפילים מזוהמים. באמצעות פרוטוקול זה, השגנו. העברה בכמה מינים של איאימריה . כדי להקל על מניפולציה גנטית בטפילים

Introduction

Eimeria spp. גורם coccidiosis, אשר מוביל הפסדים כלכליים ניכרים בתעשיית החי והעופות. למרות תרופות anticoccidial, ובמידה רבה, חיסונים anticoccidial הקלוש, השתמשו באופן נרחב עבור השליטה של coccidiosis, יש עדיין חסרונות לגבי התנגדות הסמים שלהם, שאריות סמים, ואת הדיפוזיה הפוטנציאלית של זנים החיסון כי להחזיר התקפה אלימה1. עם התפתחות של ביולוגיה מולקולרית, ההתפתחות הפכה לכלי חיוני ללימוד פונקציות גן, פיתוח חיסונים חדשניים, והקרנת מטרות סמים חדשים עבור Eimeria.

בעשורים האחרונים, החלה העברה בהצלחה עבור טפילים apicomplexan כגון פלמודיום ו טוקסופלזמה gondii2,3,4,5,6. מחקר העושה שימוש בβ-גל כעיתונאי עבור התרגום ב -E. tenella ניווט עבודה כזאת ב eimeria7. הזיהום של e. tenella8,9, e. mitis10, ו -E. אכוקלינה (זאנג ואח ', נתונים שלא פורסמו) הצליחה בעופות. לאחרונה, השגנו העברה באמצעות merozoites של אי-מטריקס דרך נוקלאוזיהום11.

מחקרים הראו כי eimeria ביטוי אנטיגן הטרוולוגי יש את הפוטנציאל להיות מפותח כמו חיסון רקומביננטי, כגון אלה ביטוי campylobacter jejuni אנטיגן (cjaa) או עוף אינטרלויקין 2 (צ'יל-2)12,13. לכן, פרוטוקול זה מתאר מחקר של התגרריה של Eimeria spp. בתרנגולות. ההליך מתאר טיהור של הספאוזוענים או merozoites, נוקלאוזיהום עם דנ א פלבמיד, הזרקה של הזרקת ורידית ובהפצה vivo כדי לעזור לחוקרים להתחיל ללמוד על טפילים Eimeria הטרנסגניים.

Protocol

תרנגולות עבור כל הניסויים בבעלי חיים היו שוכנו ושמרו על פי הנחיות בעלי חיים מוסדיים באוניברסיטה החקלאית והשתמש בהנחיות ובעקבות העקרונות המנחים הבינלאומיים למחקר ביו-רפואי המעורב בבעלי חיים. הניסויים אושרו על ידי ועדת המינהל של בייג של חיות מעבדה.

1. הפקת וטיהור של הספוראוזודות של Eimeria spp. (למשל, e. tenella)

  1. שחרור מספורציטוסטים
    1. צנטריפוגה 1 x 107בתוך הפתרון dichromate אשלגן (2.5%, m/v) ב 2,300 x g עבור 5 דקות. לשטוף אותם עם PBS (תמיסת פוספט מאגר) שלוש פעמים.
    2. השהה מחדש את הפלטות באמצעות 1 מ ל של PBS והעבר לשפופרת של 15 מ ל. הוסף כמות שווה של חרוזי זכוכית (1 מ"מ x 1 מ ' טווח קוטר) ו נדנוד ההשעיה oocyst באמצעות מערבל מערבולת כדי לשחרר את הספורלוציסטים.
    3. עקוב אחר שחרורו של הספורציטוסטים על ידי מיקרוסקופ כל דקה. להפסיק vortexing כאשר יותר מ 90% מהציסטות שבורות.
      הערה: רוב האוציסטות (כגון e. tenella, e. necatrix, ו -e. אכוקלינה) נשברו לאחר 1 דקות באמצעות מערבל המערבולת.
    4. העבר את השעיית הספורלוציסט לצינורות חדשים 1.5 mL ו צנטריפוגה ב 1,600 x g עבור 5 דקות.
    5. השהה מחדש את הזרז עם 1 מ ל של 50% מעבר הצבע של הפתרון צפיפות, לשלב ב שפופרת 1.5 mL, וצנטריפוגה ב 10,000 x g עבור 1 דקות.
      הערה: ליצירת מעבר הצבע בצפיפות, עיין בטבלה 1. מעבר הצפיפות הוא מדיום המבוסס על סיליקה, המורכב חלקיקי סיליקה בקוטר 15-30 ננומטר (23% w/w במים), אשר היתה מצופה באמצעות פוליוינילפירולידון (PVP).
  2. שחרור מספורזוניטים
    1. השהה מחדש את הזרז עם מאגר התחנה (שולחן 1) והדגירה באמבט מים 42 ° c עבור 40-60 דקות כדי לשחרר את הספוראוזוטים. להפסיק את הדגירה כאשר יותר מ 90% של sporozoites משתחררים. לאחר מכן צנטריפוגה ב 600 x g עבור 10 דקות.
      הערה: לנער את הצינורות פעם בחמש דקות במהלך תחנת המשטרה.
    2. השהה מחדש את המשקעים עם 1 מ ל של 55% מעבר לפתרון צפיפות וצנטריפוגה ב 10,000 x g עבור 1 דקות.
    3. להשעות את המשקעים עם 1 מ ל של PBS ולספור את הספוראוזוטים באמצעות הומוציטוטומטר.

2. איסוף וטיהור הmerozoites של א. נקטריקס

הערה: שימוש בברויילרים (AA) ב7-14 d בניסוי. Coccidia-תרנגולות חינם (n = 3) חוסנו עם 2 x 105 אוציסטות של E. מטריקס. ב 109 h לאחר ההדבקה, הציפורים הוקרב על ידי פריקה צוואר הרחם. המעי הוסר לאוסף שלהדור 2 merozoites. עבור מינים Eimeria שונים, היה זמן שונה עבור אוסף שלהדור 2 merozoites: E. necatrix ב 109 h, ו -E. tenella ב 112 h פוסט-חיסון. הmerozoites הן הבחירה האופטימלית שלהmerozoites השנייה בקלות לטיהור.

  1. אוסף הmerozoites הדור השני של E. נקיטריקס
    1. חותכים את longitudinally המעי עוף, מקנה החלמון (באמצע המעי הדק) אל הפתח ileocecal, ולשטוף אותו עם PBS או HBSS (פתרון מלח מאוזן של האנק) בעדינות שלוש פעמים בצלחת פטרי.
    2. חותכים את המעי לתוך 0.5 ס מ x החלקים 0.5 ס מ ומניחים אותו בבקבוקון חרוט עם מאגר עיכול (שולחן 1). מניחים את הבקבוקון על מערבל מגנטי ב 37 ° c עם בר ערבוב עבור 30-60 דקות לשחרר merozoites. לאחר 30 דקות של דגירה, לפקח על שחרורו של merozoites על ידי בדיקה מיקרוסקופית כל 5 דקות.
  2. טהר את הmerozoites באמצעות סינון וצנטריפוגה.
    1. לסנן את ההשעיה המכילה merozoites מתעכל באמצעות ארבע שכבות של גזה14, ו צנטריפוגה ב 600 x g עבור 10 דקות.
    2. לאחר צנטריפוגה, למחוק את הסופרנטנט המכיל פסולת המעי. מעבירים את המשקעים בmerozoites מטוהרים לצינורות 1.5 mL.
    3. השהה מחדש את המשקעים עם 1 מ ל של PBS וספור את הmerozoites באמצעות הומוציטוטומטר.

3. נוקלאוזיהום של merozoites או מספורזוטים

  1. הכנה לפני התגרהזיהום של טפילים
    1. היכונו כ-107 merozoites או ספוראוזוטים בשפופרת אחת. , אם הmerozoites. הכן 3-4 צינורות
    2. הכינו כמות של דנ א פלמיד או חלק PCR מטוהרים כי הוא גדול או שווה ל 10 μg.
      הערה: הפלסמיד המשמש במחקר זה מכיל 2 גנים: חלבון פלורסנט צהוב משופר (EYFP) ו דיהידרוטסטוסטרון רדוקטאז thymidydiase מאוחר נגזר טוקסופלזמה גונדוi (כמוסות)15.
    3. הכן 25 יו של אנזים הגבלה. האנזים ההגבלה יכול לשפר. את יעילות הזיהום אם הפלמידים מעוגלים, השמט את אנזים ההגבלה.
    4. הכינו 85 μL של מאגר הזיהום: לערבב 20 μL של מאגר הזיהום אני ו 1 מ ל של מאגר הזיהום השני, ולהשתמש בחלק מהפתרון. אמצעי האחסון של המאגר הכולל הוא 100 μL.
  2. נוקלאוזיהום
    1. צנטריפוגה את sporozoite או merozoite ההשעיה ב 600 x g עבור 10 דקות. . אז תמחק את הסופרנטאנט
    2. בסדר הבא, להוסיף 85 μL של מאגר החצייה הגרעינית, 10 μg של פלפמיד (ה-PCR קטע), ו -25 U של אנזים הגבלה (בדרך כלל 5 μL) לתוך צינור 1.5 mL המכיל sporozoites או merozoites.
    3. . להעביר את ההשעיה לגביע גרעיני הכניסו את הספל. לקצב העברה גרעינית
    4. הפעל את מכשיר הנוקלאוזיהום באמצעות לחצן ההפעלה ובחר את הליך ההעברה U-033. אם מכשיר הזיהום מתחיל במצב בחירה חופשית תוכנית , צא מצב זה על ידי לחיצה על כפתור X .
    5. כאשר התוכנית מסתיימת, לחץ על כפתור ה- X של מכשיר ה, והמסך אמור להציג אישור, המציין כי התגרשהזיהום מצליח.
    6. הוסף 0.5-1 מ ל של מדיום הנשר השונה של Dulbecco (DMEM)8 כדי לעצור את התגובה ולהעביר את ההשעיה ל 1.5 mL לאחר ערבוב בעדינות.

4. הזרקה בתוך ורידית

  1. . לעופות בני 7 ימים האיחסן את הmerozoites של ה-e. necatrix או את הספורזוטים של e. tenella דרך הדרך החוצה, אבל האיאוחסן e. אכוקלינה ספוראוזוטים באמצעות הזרקה ורידית. מחסן על 2 x 107 מיליון sporozoites לתוך כל עוף, ו incoluate merozoites 107 עבור כל ציפור.

5. מיון והפצה של FACS

  1. לאסוף את האוציסטות מצואה 5-9 ימים לאחר החיסון עם הספורטים מזוהמים. לאסוף את האוציסטות ביום השלישי לאחר הmerozoites עם transfected זוהמים.
  2. השתמש במיון תא מופעל על-ידי קרינה פלואורסצנטית (facs) ו-150 mg/ק"ג פירימתמין8 כדי להגדיל ברציפות את יחס האוכלוסייה הטרנסגניים.
    הערה: השתמש בפירומתמין על-ידי הוספתו ישירות להזנה. לשימוש נוח יותר, הכינו פירותימין מסיסים במים. התמוססות 1 גרם של פירימתמין ב 0.2 mL pf H2SO4 ו 9.8 ml של N-מתיל פירימתמין (nmp), ולאחר מכן להוסיף 1.5 ml של פתרון מניות זה לתוך 1 L של שתיית מים לציפורים.

6. טיהור טור אופציונלי

הערה: אם יש צורך בעוד מספורטים טהורים או merozoites, קיימת שיטה אופציונלית המטהרת אותם דרך העמודה diethylaminoethyl-52 תאית (DE-52 תאית).

  1. הכינו את עמודת דה-52 תאית לפחות יום אחד מראש.
    1. הכנת מאגר מאוזן גליצין (שולחן 1). להתאים את ה-pH של מאגר משחרל גליצין מ 7.6 אל 8.0 וקדם מראש ל 41 ° c.
    2. הוסף 2.5 גרם של DE-52 תאית לעמודה. הוסיפו מים והשתזפו בלילה. . מחק את הסופרנטאנט
    3. הוסיפו מים והשתזפו במשך 1 שעות.. תבטל את הסופרנטאנט
    4. הוסף 0.1 M NaOH ולטבול לפחות 2 שעות. חזור על שלב זה.
    5. . החליפו את הסופרנטאנט במים לאחר התאית מתיישב לחלוטין לתחתית (כחצי שעה), חזור על שלב זה.
    6. להיפטר supernatant, להוסיף 0.1 M HCl, ולהשרות לפחות 2 שעות. חזור על שלב זה.
    7. להיפטר הסופרנטאנט, ולהשרות את הצלולוזה פעמיים עם מאגר משחרל גליצין.
    8. למדוד ולהתאים את ה-pH מ 7.6 כדי 8.0 על ידי הוספת 0.1 מז הHCl או 0.1 M NaOH.
      הערה: בחלק זה, הנוזל יש לפחות 5x נפח יותר מזה של DE-52 תאית.
  2. כוונן את קצב הזרימה בין 40-50 r/min.
  3. כאשר משקעי התאית הושלמה, להוסיף את sporozoite או merozoite ההשעיה לטור כרומטוגרפי. כוונן את קצב הזרימה ל-30-40 r/min.
    הערה: השהה מחדש את ה-sporozoite או merozoite משקעים עם מאגר משחרלי גליצין לפני הוספת עמודת ה-כרומטוגרפי.
  4. לאסוף עם מאגר להתחמק גליצין לצינורות 50 mL. הפסיקו את הקולקציה בהתאם לתוצאות הבדיקה המיקרוסקופית של הספוראוזוטים או merozoites במהלך תהליך הליקציה.
  5. צנטריפוגה את המאגר להתחמק גליצין שנאסף ב 600 x g עבור 10 דקות. להעביר את sporozoite או merozoite משקעים לצינורות חדשים 1.5 mL.
  6. הרוזן את הספאוזוטים או merozoites באמצעות הומוציטומטר.

תוצאות

הפרוטוקול הזה השתמש. כדי לעבור טפילים במחקר זה,הדור 2 meronts ו Merozoites של E. necatrix הוצגו באיור 2A ו- איור 2B, בעוד איור 2C ו- איור 2הראו את הספורלוציסטים והספוראוזוטים של ...

Discussion

בשנות ה-90, פותחה מערכת העברה עבור טפילים apicomplexan והיא שימש למחקרים על טפילים איציריאנית. לאחרונה, נערך הזיהום היציב ב -tenella8,9 ו -e. nies,15. השגנו את ההעברה היציבה של E. necatrix על ידי העברה של הדור השני merozoites11. החיסונים של הנבגים...

Disclosures

לא.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכת על ידי תוכנית המחקר ופיתוח המפתח הלאומי של סין (2017YFD0501200) והקרן הלאומית למדע הטבע של סין (31572507, 31772728 ו 31873007).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
ATP-disodiumSigmaA26209
Cellulose DE-52SolarbioC8350
Constant Flow PumpSHANGHAI JINGKE INDUSTRIAL CO., LTD.HL-2B
DMEMMACGENECM15019
Glass beadsSigmaZ250473-1PAK
GlucoseSigmaNo. V900116
GlycineBiotoppedG6200
HBSSMACGENECC016
KH2PO4SigmaNo. V900041
Low Speed CentrifugeBEIJING ERA BEILI CENTRIFUGE CO., LTD.DT5-2
Magnetic MixerSCILOGEXMS-H280-Pro
MgCl2Sigma449164
MoFlo cell sorterBeckMan Coulter, US201309995
NaHCO3Sigma144-55-8
Nucleofection deviceLONZA/amaxa90900012 (Nucleofector II)
PBSSolarbioP1010
Percoll (DG gradient stock solution)GE Healthcare17-0891-09
Sodium taurodeoxycholate hydrateSigmaT0875
Sorvall Legend Micro 17 MicrocentrifugeThermoFisher Scientific75002430
The composition of DMEM: 4.5 g/L glucose with sodium pyruvate, L-glutamine, and 25 mM HEPES.
TrypsinSolarbioT8150
Vortex MixerBeijing North TZ-Biotech Develop.co.HQ-60-II
Water Bath ThermostatGrant Instruments (Cambridge), Ltd.GD120,GM0815010

References

  1. Suo, X., et al. The efficacy and economic benefits of Supercox, a live anticoccidial vaccine in a commercial trial in broiler chickens in China. Veterinary Parasitology. 142 (1-2), 63-70 (2006).
  2. Kim, K., Soldati, D., Boothroyd, J. C. Gene replacement in Toxoplasma gondii with chloramphenicol acetyltransferase as selectable marker. Science. 262 (5135), 911-914 (1993).
  3. Sibley, L. D., Messina, M., Niesman, I. R. Stable DNA transformation in the obligate intracellular parasite Toxoplasma gondii by complementation of tryptophan auxotrophy. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91 (12), 5508-5512 (1994).
  4. Donald, R. G., Roos, D. S. Stable molecular transformation of Toxoplasma gondii: a selectable dihydrofolate reductase-thymidylate synthase marker based on drug-resistance mutations in malaria. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90 (24), 11703-11707 (1993).
  5. Soldati, D., Boothroyd, J. C. Transient transfection and expression in the obligate intracellular parasite Toxoplasma gondii. Science. 260 (5106), 349-352 (1993).
  6. Goonewardene, R., Daily, J., et al. Transfection of the malaria parasite and expression of firefly luciferase. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90 (11), 5234-5236 (1993).
  7. Kelleher, M., Tomley, F. M. Transient expression of beta-galactosidase in differentiating sporozoites of Eimeria tenella. Molecular and Biochemical Parasitology. 97 (1-2), 21-31 (1998).
  8. Clark, J. D., et al. A toolbox facilitating stable transfection of Eimeria species. Molecular and Biochemical Parasitology. 162 (1), 77-86 (2008).
  9. Yan, W. C., et al. Stable transfection of Eimeria tenella: Constitutive expression of the YFP-YFP molecule throughout the life cycle. International Journal for Parasitology. 39 (1), 109-117 (2009).
  10. Qin, M., et al. Transfection of Eimeria mitis with Yellow Fluorescent Protein as Reporter and the Endogenous Development of the Transgenic Parasite. PloS One. 9 (12), e114188 (2014).
  11. Duan, C. H., et al. Stable transfection of Eimeria necatrix through nucleofection of second generation merozoites. Molecular and Biochemical Parasitology. , 1-5 (2019).
  12. Li, Z. R., et al. Transgenic Eimeria mitis expressing chicken interleukin 2 stimulated higher cellular immune response in chickens compared with the wild-type parasites. Frontiers in Microbiology. 6, 533 (2015).
  13. Clark, J. D., et al. Eimeria species parasites as novel vaccine delivery vectors: anti-Campylobacter jejuni protective immunity induced by Eimeria tenella-delivered CjaA. Vaccine. 30 (16), 2683-2688 (2012).
  14. Eckert, J., Braun, R., Shirley, M. W., Coudert, P. Eimeria species and strains of chickens. Biotechnology: Guidelines on techniques in coccidiosis research. Part. I: Eimeria and Isospora, 1-24 (1995).
  15. Kurth, M., Entzeroth, R. Reporter gene expression in cell culture stages and oocysts of Eimeria nieschulzi (Coccidia, Apicomplexa). Parasitology Research. 104 (2), 303-310 (2009).
  16. Tao, G. R., et al. Transgenic Eimeria magna Perard, 1925 Displays Similar Parasitological Properties to the Wild-type Strain and Induces an Exogenous Protein-Specific Immune Response in Rabbits (Oryctolagus cuniculus L.). Frontiers in Immunology. 8, 2 (2017).
  17. Shi, T. Y., et al. Stable Transfection of Eimeria intestinalis and Investigation of Its Life Cycle, Reproduction and Immunogenicity. Frontiers in Microbiology. 7, 807 (2016).
  18. Wang, P., et al. A novel telomerase-interacting OTU protein of Eimeria tenella and its telomerase-regulating activity. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 49 (8), 744-745 (2017).
  19. Li, J. N., Zou, J., Yin, G. W., Liu, X. Y., Suo, X. Plasmid DNA could be delivered into Eimeria maxima unsporulated oocyst with gene gun system. Acta Polytechnica Hungarica. 60 (4), 431-440 (2012).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

156merozoites

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved