Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
İnsan sıtma parazitlerine kemirgen sıtma parazitlerinin yaşam döngüsü ve biyolojisinin çarpıcı benzerlikleri nedeniyle, kemirgen sıtma modelleri sıtma araştırmaları için vazgeçilmez hale gelmiştir. Burada, vahşi tip ve transgenik kemirgen sıtma türlerinin fenotipeksi analizinde kullanılan en önemli tekniklerden bazılarını standardize ettik.
Genetik ve sistem biyoloji teknolojilerinde yapılan son gelişmeler, sıtma parazitlerinin biyoloji anlayışımızı moleküler düzeyde teşvik etmiştir. Ancak, aşı ve kemoterapi gelişimi için etkili Sıtma paraziti hedefleri hala sınırlıdır. Bu büyük ölçüde insan Plasmodium türleri için ilgili ve pratik in vivo enfeksiyon modellerinin olmaması nedeniyle, en önemlisi p. falciparum ve p. vivaxiçin. Bu nedenle, kemirgen sıtma türleri yaygın olarak sıtma aşısı, ilaç hedefleme, bağışıklık tepkisi ve korumalı Plasmodiumspp. genes fonksiyonel karakterizasyon çalışmaları için pratik alternatif olarak vivo modeller olarak kullanılmıştır. Nitekim, kemirgen sıtma modelleri, özellikle sivrisinek iletim ve karaciğer sahne biyoloji keşfetmek için, paha biçilemez olduğu kanıtlanmıştır ve immünolojik çalışmalar için vazgeçilmez idi. Ancak, transgenik ve vahşi tip aseksüel ve cinsel kan aşamasında parazitlerin fenotipleri değerlendirmek için kullanılan yöntemlerle farklılıkları vardır. Bu tutarsızlıkları örnekleri kan-sahne parazitleri ve erkek gamet exflagellation değerlendirilmesi ile kemirgenler intravenöz vs intraperitoneal enfeksiyon seçimdir. Burada, haberci-geni veya vahşi tip kemirgen Sıtma paraziti türlerini ifade eden transgenik parazitlerin aseksüel ve cinsel kan aşamalarında fenotipleri değerlendirmek için standartlaştırılmış deneysel yöntemler ayrıntılarıyla. Ayrıca, Anopheles sivrisinek vektörler içinde Sıtma paraziti sivrisinek aşamalarının (gametes, ookinetes, oocysts ve sporozoites) fenotipleri değerlendirmek için yöntemler ayrıntılarıyla. Bu yöntemler ayrıntılı ve burada p. berghei ve p. yoelii ölümcül ve ölümcül olmayan suşları için Basitleştirilmiş ama aynı zamanda p. chabaudi ve p. vinckei kemirgen sıtma türleri bazı ayarlamalar ile uygulanabilir.
Sıtma parazitleri insanlar dünya çapında sıtma enfeksiyonları yüzlerce milyonlarca neden, 600.000 ' den fazla ölüm her yıl1. İnsan enfeksiyonları beş Sıtma paraziti türünün neden olduğu, yani p. falciparum, p. vivax, p. ovale, p. malariae, ve p. knowlesi. Çoğu klinik sıtma mortaliteleri, Sahra-altı Afrika 'da P. falciparum 'dan kaynaklanır1. Sahra-altı Afrika dışında geniş dünya çapında morbiditelerin neden olduğu başka bir insan Sıtma paraziti türü P. vivax2' dir. Diğer üç tür daha coğrafik olarak sınırlıdır ve ölümcül P. knowlesi3hariç, benign sıtma enfeksiyonlarına neden olmaktadır. Enfeksiyonların ilgili ve pratik olmayan-insan içinde vivo modellerin bulunabilirliği her zaman olmuştur ve hala sıtma aşısı ve ilaç gelişimi için bir engeldir. Daha önce sıtma ilaç hedefleme ve metabolik çalışmalar, sırasıyla4tavuk ve ördek enfekte p. gallinaceum ve p. lophuraegibi kuş sıtma modellerinde kapsamlı olarak güvendi. Bundan sonra, kemirgen sıtma türleri kademeli olarak çeşitli aşılar ve ilaç hedefleme çalışmalarında in vivo modelleri olarak tanıtıldı. Yıllar içinde, biyoloji ve ev sahibi-parazit etkileşimlerini insan sıtma türleri için kemirgen sıtma modellerinin yaşam döngüsü aşamalarında benzerliklerin kanıtı birikmiştir.
Özellikle, kemirgen sıtma modelleri sivrisinek ve ön eritrositik aşamaların biyolojisini keşfetmek ve karakterize etmek için son derece önemliydi5. Ancak, dört kemirgen sıtma türü vardır (p. berghei, p. yoelii, p. chabaudi, ve p. vinckei) farklı biyolojik özelliklere sahip, en önemli olan kan aşamalarında6. Kemirgen sıtma türleri kan aşamalarında eşzamanlılık farklıdır, p. chabaudi ve p. vinckei suşlarının kan aşamaları çoğunlukla senkron, p. berghei ve p. yoelii kan aşamaları6 değildir iken , 7. başka bir önemli fark, bazı suşları (örn., p. yoelii 17x-nl, p. berghei NK65 ve p. vinckei lentum) meydana gelen kan aşamalarının Self-boşluk, diğer kan enfeksiyonu ise aynı türlerin suşları (p. yoelii 17x-L, p. berghei Anka, ve p. chabaudi as) tedavi edilmemiş sol ölümcül olabilir. Dahası, p. yoelii 17x-nl strain ve p. berghei Anka gerinim tercihen retikülositler istila8,9,10,11, bu özellikleri rağmen P. yoelii ve P. berghei suşları sıkı bir büyüme gereksinimi12,13,14değildir. Bu nedenle, fareler, p. berghei Anka gerinim ve p. yoelii için bir sivrisinek enfeksiyonu için gerekli olan parasitemia ve gametocytemia artırmak için bu parazitlerin kan aşamaları ile enfeksiyondan önce fenilhidrazinsülfonik ile tedavi edilir 17x-nl15,16,17,18,19.
Sivrisinek aşamaları gelişimi farklılıkları da farklı kemirgen sıtma türleri arasında var, en önemli sıcaklık ve zaman optimum sivrisinek aşamaları gelişimi ve sporozoit uzunluğu için gerekli olan5,6, 20' ye kadar. Kemirgen sıtma türlerinin ön eritrositik aşamalarında, farklılıklar bulaşıcı sporozoit aşı en duyarlı kemirgen türler ve gerinim dahil, duyarlı kemirgen gerinim içinde aşı için gerekli sporozoitler sayısı, In vitro karaciğer sahne gelişimi için gerekli olan memelinin hücre tipleri ve karaciğer sahne gelişimini tamamlama zamanı5,21,22,23,24,25 ,26,27,28,29,30.
Bu değişkenlere rağmen, kemirgen sıtma parazitleri ters genetik yaklaşımların uygulanması için erken olumlu modeller vardı, çünkü onlar daha az zaman-ve başarı yüksek bir olasılık ile kaynak tüketen31. Aslında, kemirgen sıtma modelleri en iyi modeller vardı, ve birçok durumda sadece modelleri, işlevsel bir şekilde genleri sivrisinek ve karaciğer aşamalarında ifade niteleştirmek için kullanılabilir.
Kemirgen sıtma modellerinde ters genetik yaklaşımlar popülerlik ve amenability ışığında, farklı metodolojileri bir dizi transgenik parazitin yaşam döngüsü aşamalarında fenotipleri analiz etmek için kullanılmıştır, özellikle kan aşamaları. Ancak, bu metodolojilerin bazıları tutarsız; Örneğin, bir IP enjeksiyonu sonrasında kan-aşama parazitlerinin enfeksiyonlarını karşılaştırarak (muhtemelen periton lenf nodlarına boşaltılır ve oradan kan dolaşımına girebilir; bu nedenle, enjekte edilen parazitler kan dolaşımında eşit olarak sona ermez) , farklı sayıda seri kan-aşama transferleri veya G numarası ile klonların sivrisinek iletimi karşılaştırarak (hangi gametocytogenesis32etkileyebilir,33), ya da doğrudan saf vahşi tip (WT) transjenik parazitler karşılaştırarak Elektroporasyon ve pozitif ilaç seçimi ve erkek gamet exflagellation çeşitli standartlaştırılmış değerlendirmeleri maruz asla parazitler. Bu nedenle, kan içinde transgenik veya WT kemirgen sıtma parazitleri her türlü fenotipik analizi için takip etmek basit protokolleri standartlaştırmak etmek için çok önemlidir ve sivrisinek içinde kemirgen sıtma biyolojik varyasyon için karşılamak için parazit türleri.
Bu belgede, transjenik veya vahşi tip p. yoelii ve p. berghei parazitlerinin kan ve sivrisinek yaşam döngüsü aşamalarının fenotipik analizi için standardize edilmiş, detaylı deneysel bir protokol bildiriyoruz. Bu protokoller de p. chabaudi ve p. vinckei parazitleri için geçerlidir.
Burada açıklanan tüm hayvan deneyleri, Tulane Üniversitesi 'nin kurumsal hayvan bakımı ve kullanım Komitesi 'nin (ıAYUC) onaylı protokollerine ve Bezmialem vakif Üniversitesi hayvanlar etik komitesine göre yürütülmüştür. Diğer tüm deneysel protokoller ve rekombinant DNA kullanımı Tulane Üniversitesi Kurumsal Biyogüvenlik Komitesi (ıBC) onaylı protokollere göre yürütülmüştür.
1. kan ile fareler enfeksiyon-sahne parazitler için Parasitemia analiz ve sivrisinek enfeksiyonu Assays
2. cinsel ve Asexual aşamaları için kan-sahne paraziti yükü belirlenmesi
Not: Bu bölümde Sıtma paraziti kan aşamalarının standartlaştırılmış fenotipik değerlendirme yöntemleri listelenmiştir. Bu yöntemler, yeni Antimalaryal veya aşı adaylarının değerlendirilmesi ve aynı deneysel fareler cinsel ve aseksüel aşamaları gelişimi üzerinde bile gen nakavt yararlıdır. Not, p. chabaudi ve p. vinckei de çok mantık ve önemli alternatif seçenekleri bu tür için, ilaç taraması özellikle.
3. enfekte eritrositler ve dondurulmuş stok hazırlama kan-sahne parazitleri yalıtım ve Işleme
4. sivrisinek enfeksiyonu Assays
Not: Sivrisinek cinsel üreme gerçekleşir sıtma parazitlerin birincil ev sahibidir. Fareler, sıtma parazitleri sivrisinekler iletmek için enfeksiyon en az 1.000.000 kan aşamaları bir IV enjeksiyon tarafından gerçekleştirilir, bir enfekte fare besleyerek takip (en yüksek erkek gamet exflagellation oranı görüntüler her genotipten) Günde bir kafeste Anopheles sivrisinekler 3 Post-fare-enfeksiyon. Phenylhydrazine tedavi fareler 1.000.000 kan-aşama parazitleri ile IV enjeksiyon daha hızlı ve daha yüksek oranda erkek ve dişi gametocyte gelişimini sağlayacaktır. P. yoelii ve p. berghei ile enfekte sivrisinekler, mümkün olan en iyi sivrisinek aşamaları gelişimi için izin vermek için sırasıyla 24 °c ve 20-21 °c ' de inkübe edilir6.
Sıtma parazitlerine ters genetik araçlar ve teknikler uyguladığınız başarı, sıtma araştırmaları alanında devrim yaratıyor, çeşitli Plasmodium türlerinin39belirli genomik segmentlerini ekleme, silme veya değiştirme yeteneği ile. Önemlisi, vazgeçilebilir genomik loci tespit edilmiş ve başarılı bir şekilde tüm yaşam döngüsü aşamalarında istikrarlı bir ifade sağlamak için, Çift Homolog rekombinasyon tarafından kemirgen ve...
İnsan sıtma parazitleri onların yaşam döngüleri Genel Biyoloji benzerlik rağmen, fare sıtma modelleri de güvenilir in vivo modelleri olarak kullanımını sınırlamak olacak ınsan Plasmodium türleri için pek çok benzerlik vardır. Örneğin, aşılar olarak canlı zayıflatılmış parazitlerin dışında, altbirim ve DNA ve diğer aşılar ile tüm aşı çalışmaları fare modelinde mükemmel sonuçlar verdi, ancak endemik bölgelerde yaşayan insanlarda, sonuçlar tatmin edici değildi...
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Ahmed aly, Türkiye Kalkınma Bakanlığı Grant 2015BSV036 ' dan Bezmialem vakif Üniversitesi 'ne finansman sağlayarak ve Tulane Üniversitesi Kamu Sağlığı ve tropikal Tıp Fakültesi tarafından sağlanan finansman ve R21Grant için NIH-NIAID ' e fon vererek desteklenmektedir. 1R21Aı111058-01A1.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Heparin | Sigma | 375095-100KU | |
Xanthurenic acid | Sigma | D120804-5G | |
Hypoxanthine | Sigma | H9377-25G | |
Alsever's solution | Sigma | A3551-500ML | |
Sodium Bicarbonate | Sigma | S5761-500G | |
Phenylhydrazine | Sigma | P26252-5G | |
Glycerol | Sigma | G5516-500ML | |
Giemsa | Sigma | GS1L-1L | |
26 G x 3/8 Precision Glide Needle, | Becton Dickinson | 305110 | |
1 mL TB Syringe, 26 G x 3/8 | Becton Dickinson | 309625 | |
1 cc Insulin Syringe, U-100 27 G | Becton Dickinson | 329412 | |
Isoflurane, USB | Piramal | 2667- 46- 7 | |
PBS, pH 7.4 | Gibco | 10010049 | |
RPMI | Gibco | 22400105 | |
DMEM | Gibco | 11995065 | |
Pencillin/Streptomycin | Gibco | 10378016 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco | 10082147 | |
Fiber Glass Wool | Corning | 3950 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır