Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Standart membran besleme testi (SMFA), potansiyel sıtma önleyici bileşiklerin değerlendirilmesi ve tanımlanması için altın standart olarak kabul edilir. Bu yapay besleme sistemi, bu tür bileşiklerin Plasmodium falciparum parazitinin yoğunluğu ve prevalansı üzerindeki etkilerini daha fazla değerlendirmek için sivrisinekleri enfekte etmek için kullanılır.
Sıtma, dünya çapında en yıkıcı hastalıklardan biri olmaya devam etmektedir ve bugüne kadar, Afrika bölgesi hala dünya çapındaki tüm vakaların% 94'ünden sorumludur. Bu paraziter hastalık bir protozoan parazit, bir Anopheles sivrisinek vektörü ve bir omurgalı konakçı gerektirir. Anopheles cinsi, 60'ı parazitin vektörleri olarak bilinen 500'den fazla türden oluşur. Plasmodium parazit cinsi 250 türden oluşur ve bunların 48'i hastalık bulaşmasında rol oynar. Ayrıca, Plasmodium falciparum paraziti, son yıllarda Sahra altı Afrika'daki sıtma vakalarının tahmini% 99.7'sine katkıda bulunmuştur.
Gametositler, parazitin cinsel aşamasının bir parçasını oluşturur ve enfekte bir insan konakçısı üzerinde beslendikten sonra dişi sivrisinek tarafından yutulur. Parazitin sivrisinek içindeki daha da gelişmesi, sivrisineğin orta bağırsağındaki elverişli çevresel koşullarla arttırılır. Burada, dişi ve erkek gametlerin kaynaşması gerçekleşir ve hareketli ookinetler ortaya çıkar. Ookinetes, sivrisineğin midgut epiteline girer ve olgun ookinetes, sırayla hareketli sporozoitler üreten ookistler oluşturur. Bu sporozoitler sivrisineğin tükürük bezlerine göç eder ve bir sivrisinek kan unu alırken enjekte edilir.
İlaç keşfi amacıyla, sivrisinekler standart membran besleme testinde (SMFA) gametosit ile enfekte olmuş kan ile yapay olarak enfekte edildi. Sivrisinek içindeki enfeksiyonu tespit etmek ve / veya sıtma önleyici bileşiklerin etkinliğini değerlendirmek için, dişi sivrisineklerin orta bağırsakları enfeksiyon sonrası çıkarıldı ve merkürokrom ile boyandı. Bu yöntem, ookist prevalansının ve yoğunluğunun doğru belirlenmesi için mikroskop altında ookistlerin görsel tespitini arttırmak için kullanıldı.
Dünya çapında en yıkıcı hastalıklardan biri olarak bilinen sıtma, birçok ülkeye, özellikle de Afrika bölgesindekilere hala büyük bir tehdit oluşturmaktadır ve dünya çapındaki vakaların yaklaşık% 95'ine katkıda bulunmaktadır1. Bu hastalığa bir protozoan parazit neden olur ve Anopheles sivrisinek vektörü ile birlikte, bu suçlular insan konakçısına büyük zarar verebilir2. Daha spesifik olarak, Plasmodium parazit cinsinin falciparum türleri, Sahra altı Afrika'daki sıtma vakalarının tahmini% 99'undan sorumludur1. Buna ek olarak, birkaç büyük Anopheles sivrisinek vektörü (An. gambiae Giles, An. arabiensis Patton, An. coluzzii Coetzee & Wilkerson sp.n. ve An. funestus Giles dahil) küresel olarak parazit iletiminin% 95'inden fazlası için suçlanabilir 3,4,5,6,7,8 . İdeal parazit-vektör arkadaşlığının kurulması için, sivrisinek vektörünün parazite duyarlı olması veonu 9 iletebilmeli olmalıdır. Ayrıca, hem vektör hem de parazit, mükemmel enfektif kombinasyonu oluşturmak için fiziksel engellerin üstesinden gelmelidir - sivrisinek vektörü parazit gelişimini sürdürebilmeli ve parazit, konağın savunma mekanizmalarının üstesinden gelme yeteneğine sahip olmalıdır10,11.
P. falciparum parazitinin cinsel aşaması olan gametositler, vektör ve parazit partnerlerinin birbirine bağlanmasında çok önemli bir rol oynar12. Cinsel gelişim in vivo olarak gerçekleşir ve gametositogenez, olgun gametositlerin hareketli erkek mikrogametlere ve dişi makrogametlere farklılaşma sürecini tanımlar13. Sivrisinek içinde gerçekleşen bir başka süreç de kamçılanmadır – erkek gametositin gametlere dönüştüğü ve bir kan yemeği sırasında alınan kırmızı kan hücrelerinden çıktığı süreç11. Eksflagellasyon sürecinin, sivrisinek midgut14'ün ortamındaki olumlu bir değişiklikle arttırılması önerilmektedir. Eksflagellasyondan sonra, erkek ve dişi gametlerin kaynaşmasıyla bir zigot oluşur13. Zigottan, hareketli bir ookinete ortaya çıkar ve kan unundan sivrisinek midgut13'ün epiteline doğru hareket eder. Burada, ookinete olgunlaşır ve sırayla hareketli sporozoitler13,15 üreten bir ookist oluşur. Sporozoitler daha sonra sivrisinek tükürük bezlerine göç eder ve sivrisinek konakçısından bir kan unu aldığından, bu sporozoitler konağın kan dolaşımına enjekte edilir15.
Vektör kontrol stratejileri ile etkili sıtma önleyici ilaçların kullanımını birleştiren sıtma kontrol müdahaleleri, bu hastalıkla mücadelede çok önemli hale gelmiştir15. Parazit ve sivrisinek direncindeki artışla birlikte, yeni sıtma önleyici bileşiklerin tanımlanması için aciliyetartmaktadır 16. Bu nedenle, iletimi bloke eden bileşiklerin in vivo değerlendirilmesi önemlidir16. Bu tür etkili bulaşmayı engelleyen ilaçların geliştirilmesinden sonra, SMFA, bu bileşiklerin Anopheles sivrisinek17,18,19'daki P. falciparum'un cinsel gelişimini inhibe edip etmediğini değerlendirmek için kullanılmıştır. Bu tahlil, 1970-1980'lerden bu yana, iletim blokajı 20,21'i değerlendirmek için altın standart olarak tanınmıştır. Bu tahlil, özel ekipman gerektiren RT-qPCR gibi diğer tahlillerden daha ucuz bir alternatif sunar. Ayrıca, deneyleri yürütmek için hiçbir hastaya gerek yoktur. Bu tahlil aynı zamanda dişi sivrisineklere gametosit kaynaklı kanın sağlanmasını da içerir, bunlar daha sonra ookist gelişiminin mevcut olup olmadığını değerlendirmek için disseke edilir21. Bu, gametosit miktarının belirlenmesine ve bileşikler22 nedeniyle deforme olmuş ookistlerin tespit edilmesine izin verir. Bir bileşiğin etkili olarak sınıflandırılması için, enfeksiyon inhibisyonunu değerlendirmek için prevalansı (midgutta en az bir ookist barındıran sivrisineklerin oranı) ve sivrisinek midgutundaki ookist sayısı (yoğunluk) değerlendirilmelidir 17,21,22.
Protokolün bir örneği için Şekil 1'e bakın. İnsan kanının geri çekilmesi ve kullanılması için Pretoria Üniversitesi Sağlık Bilimleri Etik Kurulu'ndan (506/2018) etik izin alınmıştır.
1. Gametosit kültürü
NOT: SMFA'yı kurmadan önce, Pretoria Üniversitesi'nde bir gametosit kültürü hazırlanmıştır (protokolün tamamı için Reader ve ark.22'ye bakınız).
2. SMFA yoluyla sivrisineklerin yapay enfeksiyonu
NOT: Biyogüvenlik: Enfekte sivrisinekler, sınırlı erişime sahip bir biyogüvenlik seviye 2 (BSL2) tesisinde barındırılmalıdır.
3. Enfekte sivrisineklerin hazırlanması
NOT: Protokolün bu kısmı BSL2 enfeksiyon odasında gerçekleşir. Sadece yetkili, eğitimli personelin enfekte sivrisineklerin bulunduğu enfeksiyon odasına girmesine izin verilir. Sivrisinekler, ağız aspiratörü çıkarıldığında otomatik olarak mühürlenen sadece bir giriş noktası içeren modifiye kaplarda tutulur. Bu bardaklar, kaçışı önlemek için şeffaf, termoplastik bir kabın içine yerleştirilir. Konteyner, çift kapılı bir sistemin arkasındaki enfeksiyon odasında bulunur. Enfekte sivrisineklere yanlışlıkla maruz kalmak için gerekli tüm protokoller uygulanmalıdır (Ek Dosya S1). Protokoller ülkeye özgüdür ve kurumun gereksinimlerine bağlıdır.
4. Enfekte sivrisineklerin diseksiyonları
NOT: Protokolün bu bölümü laboratuvarda yürütülür.
Diseke edilen toplam kontrol örneği sayısı 47 olup, ortalama %89 prevalansı ve midgut başına 9.5 ookist yoğunluğu saptanmıştır (Tablo 1, daha önce yayınlandığı gibi22). MMV1581558 bileşiği için, örneklem büyüklüğü% 36 ookist prevalansı ve ortalama 1.5 ookist yoğunluğu ile toplam 42 örneğe ulaştı. Bu, her üç biyolojik replikantta da ookist prevalansında% 58'lik bir azalma ve% 82'lik bir TRA olduğunu göstermektedir (Tablo 1).
Bu protokolün başarılı bir şekilde yürütülebilmesi için, sıkıcı ve zahmetli bir süreç olsa bile, her adıma dikkat edilmelidir. En önemli adımlardan biri, SMFA23,24'e başlamadan önce gametosit kültürünün kaliteli olmasını ve doğru erkek:kadın oranına sahip olgun gametositlerden oluşmasını sağlamaktır. SMFA sırasında, erkek gametlerin sivrisineğe girmeden önce patlamasını önlemek için gametosit kültürünü doğru sıcaklı...
Yazarların açıklayacağı bir çıkar çatışması yoktur.
Yazarlar teşekkür ederProf. Pretoria Üniversitesi Biyokimya, Genetik ve Mikrobiyoloji Bölümü'nden Lyn-Mari Birkholtz ve Dr. Janette Reader, gametosit kültürünün kültürlenmesi ve tedarik edilmesi için Pretoria Üniversitesi Sürdürülebilir Sıtma Kontrolü Enstitüsü. Parazit suşu ikinci bölümden elde edildi (bu yayının bir parçası değil). Bilim ve İnovasyon Bölümü (DSI) ve Ulusal Araştırma Vakfı (NMG); Güney Afrika Araştırma Başkanları Girişimi (UID 64763'ten LK'ya ve UID 84627'den LMB'ye); NMG Uygulama Toplulukları (UID 110666 LMB ve LK'ya); ve Güney Afrika Tıbbi Araştırma Konseyi Stratejik Sağlık İnovasyon Ortaklıkları (SHIP) da DSI'dan gelen fonlar için kabul edilmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bovine intestine/ | Butchery | ||
Compound MMV1581558 | MMV | Pandemic response box | |
Dissecting needles | WRIM | Custom made | |
falcon tube | Lasec | ||
Glass feeders | Glastechniek Peter Coelen B.V. | ||
Graphpad Prism (8.3.0) | Graphpad | ||
Mercurochrome | Merck (Sigma-Aldrich) | 129-16-8 | |
Microscope slides | Merch (Sigma-Aldrich) | S8902 | |
Parafilm | Cleansafe | ||
PBS tablets | ThermoFisher Scientific | BP2944 | |
Perspex biosafety cabinet | Wits University | Made by the contractors at Wits | |
Plastic cups (350 mL) | Plastic Land |
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