É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
Method Article
Investigações detalhadas sobre os estágios dos mosquitos dos parasitas da malária são fundamentais para projetar estratégias eficazes de bloqueio de transmissão. Este protocolo demonstra como efetivamente cultivar gametocitos infecciosos e, em seguida, alimentar esses gametocitos para mosquitos para gerar estágios de mosquitos de P. falciparum.
A malária continua sendo um dos mais importantes problemas de saúde pública, causando morbidade e mortalidade significativas. A malária é uma doença transmitida por mosquitos transmitida através de uma picada infecciosa do mosquito Anopheles fêmea. O controle da malária eventualmente dependerá de uma infinidade de abordagens, o que inclui maneiras de bloquear a transmissão para, através e de mosquitos. Para estudar os estágios dos mosquitos dos parasitas da malária em laboratório, otimizamos um protocolo para cultivar gametocitos plasmodium falciparum altamente infecciosos, um estágio parasita necessário para a transmissão do hospedeiro humano para o mosquito vetor. P. falciparum gametocitos amadurecem através de cinco passos morfologicamente distintos, que leva aproximadamente 1-2 semanas. A cultura gametócica descrita neste protocolo é concluída em 15 dias e são infecciosas para mosquitos dos dias 15 a 18. Esses protocolos foram desenvolvidos para manter um ciclo contínuo de gametocitos competentes para infecção e para manter o fornecimento ininterrupto de estágios do mosquito do parasita. Aqui, descrevemos a metodologia da cultura gametocito e como infectar mosquitos com esses parasitas usando alimentadores de membrana de vidro.
A malária é causada por parasitas de Plasmodium e é transmitida aos seus hospedeiros vertebrados através de picadas infecciosas de mosquitos Anopheles fêmeas. De acordo com o relatório da Organização Mundial da Saúde (OMS) de 2019, foram estimadas 405 mil mortes, de um total de 228 milhões de casos de malária1. A maioria dos óbitos relacionados à malária estava concentrada na região africana, especialmente entre crianças menores de cinco anos de idade. Embora a taxa global de incidência de malária tenha diminuído globalmente a partir de 2010, nos últimos anos o declínio aumentou e estratégias adicionais de controle são urgentemente necessárias para eliminar a doença.
Os estágios sanguíneos assexuados cíclicos de parasitas da malária causam patogênese da doença e um pequeno subconjunto destes diferenciam-se em gametocitos femininos e masculinos. Os gametocitos plasmodium falciparum são únicos na natureza, pois levam de 7 a 10 dias para se desenvolverem através de cinco estágios morfologicamente distintos. Gametócitos imaturos da fase I a IV são sequestrados em parenchyma de medula óssea e permanecem em grande parte ausentes da circulação periférica2,3,4,5. Os eritrócitos infectados com gametócitos maduros do estágio V são liberados na corrente sanguínea e circulam livremente para serem tomados por mosquitos. Uma vez dentro do mosquito midgut, os gametócitos são ativados, através de uma mudança de temperatura e exposição ao ambiente midgut, transformam-se em gametas femininos e masculinos e iniciam o desenvolvimento dos estágios do mosquito, que culmina com os estágios infecciosos dos esporozoitas nas glândulas salivares do mosquito6,7.
Desde que Trager e Jenson8 descreveram um método padronizado para cultivar P. falciparum,os estudos sobre os estágios sanguíneos assexuados têm avançado muito. No entanto, a falta de um sistema de cultura confiável para estágios sexuais tem dificultado o estudo de gametocitos de P. falciparum, biologia de transmissão e estágios de mosquitos. Nos últimos anos, foram publicados diversos métodos que têm auxiliado laboratórios no estabelecimento de culturas gametócitos9,10,11,12. Este manuscrito descreve um protocolo padronizado e confiável para cultivar gametocitos P. falciparum que podem representar um recurso valioso para a comunidade de pesquisa da malária. Este método permite a produção robusta de gametocitos maduros e infecciosos que, juntamente com um protocolo padronizado de alimentação de mosquitos, resulta em infectividade de mosquitos altamente confiável. Esses métodos foram estabelecidos para manter o fornecimento ininterrupto de gametócitos e parasitas em estágio de mosquitos. Neste manuscrito, descrevemos um protocolo de cultura gametocito completo(Figura 1),preparação de alimentadores de membrana de vidro e infecção de mosquitos utilizando esses alimentadores de membrana(Figura 2),dissecção de midgut(Figura 3) e glândula salivar de mosquitos(Figura 4), e quantificação de infecção em mosquito após dissecação de glândulas médias e salivares.
As coleções de sangue descritas abaixo foram aprovadas pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade Johns Hopkins. P. falciparum é cultivado em RBCs frescos em condições estéreis em uma instalação de biossegurança nível 2 (BSL2) e a cautela é usada para lidar com materiais biológicos. Após cada passo envolvendo sangue ou produtos sanguíneos, cada plástico ou vidro é enxaguado com alvejante 10% dentro do capô antes do descarte adequado.
1. Reagentes e preparação
2. P. falciparum cultura de palco assexual
3. P. falciparum gametocyte cultura
NOTA: As culturas gametocitos levam duas semanas para produzir gametocitos maduros infecciosos para mosquitos. Os passos da cultura gametócito estão descritos na Figura 1. P. falciparum isolados geralmente perdem a capacidade de produzir gametocito após cultura in vitro de longo prazo13. Para garantir a qualidade dos gametocitos, a cultura deve ser iniciada a partir da cultura alimentador de baixa passagem, não mais de 2 meses desde o descongelamento. Pré-aqueça a mídia a 37 °C e realize todos os procedimentos em um conjunto mais quente de slides a 38 °C. Certifique-se de que as culturas gametócitas não fiquem fora da incubadora por um período prolongado para minimizar as flutuações de temperatura.
4. Infecção por mosquitos usando ensaio de alimentação de membrana padrão (SMFA)
NOTA: Os gametócitos cultivados in vitro podem ser alimentados com mosquitos usando alimentadores de membrana de vidro. A configuração do aparelho de alimentação sanguínea é mostrada na Figura 2. Como descrito acima, mantenha sempre os gametocitos a 37 °C para evitar a ativação antes de serem ingeridos por mosquitos. Plásticos pré-inaques, reagentes e equipamentos são usados com cultura gametocitte a 37 °C.
5. Dissecção de mosquiteira de mosquito e quantificação da carga oocisto
NOTA: Um esquema de dissecção midgut é mostrado na Figura 3.
6. Dissecção da glândula salivar de mosquitos e quantificação da carga de sporozoite
NOTA: Um esquema de dissecção da glândula salivar é mostrado na Figura 4.
Aqui apresentamos resultados de uma série de rações de membrana utilizando culturas de gametocitte P. falciparum NF54 geradas usando o protocolo acima (ver (Figura 5). A cultura gametocito foi iniciada com aproximadamente 0,5% de cultura assexuada de palco misto no dia 0, que cresceu para um pico de parasitamia de aproximadamente 15% no dia 4 e dia 5. Como mostrado na Figura 5A nesta alta parasitamia, os parasitas estão estressados e a cultura de es...
Os métodos aqui descritos têm sido utilizados com sucesso no Johns Hopkins Malaria Research Institute por mais de 10 anos15,16,17,18,19,20,21,22. Os gametócitos produzidos usando este protocolo têm sido usados para ensaios gametocitopecidas de alto rend...
Os Autores não têm nada a revelar.
Os autores agradecem à Bloomberg Philanthropies pelo apoio financeiro ao Johns Hopkins Malaria Research Institute (JHMRI). Este trabalho não teria sido possível sem a expertise fornecida pelas instalações do núcleo de insetos e parasitologia da 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 permissão para reutilizar o texto ou figuras deste artigo JoVE
Solicitar PermissãoThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos os direitos reservados