감염 THP1 셀과 기생충 – 구조 및 변화 분석<em> 체외에서</em>와<em> Leishmania donovani</em> 반 leishmanial 약물 검사에 최적화되었습니다. 검정은 THP1 세포, promastigotes과 감염, 테스트 마약, 감염된 대 식세포의 제어 용해, amastigotes의 구조, promastigotes 및 모니터링 promastigote의 성장 변화와 fluorometric 분석과 확산과 치료의 차별화를 포함합니다.
Leishmaniasis은 주로 주로 개발 도상국에서 가난한 사람들의 가난에 영향을 미치는, 세계에서 가장 무시 질병 중 하나입니다. 만 350 명 이상이 leishmaniasis을 계약의 위험에 고려하고, 약 2 명의 새로운 환자가 매년 1 발생하고 있습니다. Leishmania donovani는 내장의 leishmaniasis (VL), 질병의 가장 치명적인 형태의 원인이 에이전트입니다. leishmaniasis을 치료하는 데 사용할 수 약물의 선택은 2 제한되어, 현재의 치료는 제한된 효능을 제공하고 많은 사람들이 치료 복용시 독성이 있습니다. 또한, 첫 번째 치료 약물의 대부분은 이미 여러 약물 저항 할 3 증가로 인해 유틸리티를 잃어 버렸습니다. 반 leishmanial 약품의 현재 파이프 라인은 심각하게 소진되었습니다. 지속적인 노력은 새로운 안티 – leishmanial 약물 발견 파이프 라인을 풍부하게하는 데 필요한,이 노력은 체외 검사 모델 적합의 가용성에 의존하고 있습니다.
<p c아가씨 = "jove_content"> 체외 promastigotes 4 axenic amastigotes의 assays 5에서 주로하지만, 인해 세포 amastigotes에 비해 크게 세포, 생리학 생화학 및 분자 차이 적합하지 않을 수 있습니다 방지 leishmanial 약물 검사에 사용됩니다. 대 식세포 – amastigotes 모델 Assays은 leishmaniasis의 pathophysiological 조건에 가장 가까운 것으로 간주하고, 따라서 체외 검사에 가장 적합한 있습니다. 차별화 된, 비 나누어 인간의 급성 monocytic 백혈병 세포 (THP1)가 분리 된 주요 대 식세포에 대한 대안 (매력을)과 세포 amastigotes에 대해 서로 다른 화합물을 방지 leishmanial 활동을 시금 사용할 수 있습니다.여기, 우리는 순수한 화합물을 검사 및 찌르다 자연에 대한 Leishmania donovani과 체외에 감염 차별화 된 THP1 세포와 기생충 – 구조 및 전환 분석을 제시ucts 추출물과 세포 Leishmania의 amastigotes에 대한 효능을 결정. 비 나누어 식세포에 THP1 세포의 (1) 차별화, L.와 대 식세포 (2) 감염 : 분석은 다음 단계를 포함 donovani metacyclic promastigotes, 테스트 약물, 감염된 대 식세포 (4) 제어 용해, (5) 자료 / amastigotes의 구조와 promastigotes에 실시간으로 amastigotes (6) 변화에 감염된 세포 (3) 치료. 검정은 promastigotes로 변환하는 능력에 최소한의 영향을 가능한 세포 amastigotes의 거의 완벽한 구조를 달성 할 수 Leishmania에 감염된 THP1 세포의 제어 용해에 대한 세제 치료를 사용하여 최적화되었습니다. 다른 대 식세포 : promastigotes 비율이 최대 감염을 달성하기 위해 테스트되었습니다. 감염의 정량화는 라이브의 변화를 통해 수행되었다 탈출 Leishmania는 알람에 의해 자신의 성장의 promastigotes 및 평가에 amastigotes96 – 웰 microplates에 arBlue fluorometric 분석. 이 분석은 현재 사용되는 현미경, 유전자 변형 리포터 유전자 및 디지털 이미지 분석 assays 비교됩니다. 이 분석은 견고하며 라이브와 죽은 amastigotes 구별되지 않을 수 있습니다 리포터 유전자 및 이미지 분석 assays에 비해 라이브 세포 amastigotes를 측정합니다. 또한, 분석은 반 leishmanial 약의 현재 패널로 확인되어 성공적으로 대규모 순수 화합물의 심사 및 천연 제품 분수 (Tekwani 외.되지 않은)의 라이브러리에 적용되었습니다.
대 식세포 – amastigote 모델을 기반으로 안티 leishmanial 약물 검사에 사용할 수 방법은 여러 가지가 있습니다. Assays는 호스트 동물로부터 즉 복막 exudate 전지 (PEC), 말초 혈액 단핵구 세포 (PBMC)를 수집 식세포를 수행 할 수 있습니다 6 골수 유래 대 식세포 (BMM) 또는 마우스와 같은 monocytic 세포 라인에 (J774 및 RAW264.7 ) 7과 인간 (THP1, U937, HL-60) 8 monocytic 세포. 호스트 세포를 나누어 사용하는 assays는 기생충 및 호스트 셀 번호 모두에 마약 활동의 혼란 효과가 고려되어 있는지 확인해야합니다. 이러한 마우스 및 쥐 등 다양한 소스에서 수집 한 차별화 된 주요 대 식세포는 자연에 비 분리하지만, 이러한 세포 준비가 균일 한 세포 집단이 없을 수 있습니다. Monocytic 세포 – 파생 셀 라인은 자연에서 균일하며 대 식세포-amastigote 기반 진단을위한 더 나은 모델입니다. 다른 monocytic 세포 라인 아웃, differentiated THP1 전지는 (인간의 급성 monocytic 백혈병 세포 라인) 비 분리 monolayer를 형성와 기본 절연 식세포에 대한 매력적인 대안을 제공 할 수 있습니다.
대 식세포-amastigote 기반 검사는 여러 가지 방법으로 수행 할 수 있습니다. 9 세기 직접 셀 및 기생충에 따라 클래식 미세 평가는 노동 집약적이다. 자동화의 부재는이 분석의 유틸리티를 제한합니다. 셀의 계산하는 것은 많은 시간이 소요되며, 착색 절차를 통해 기생충의 생존 결정 이후 IC 50 값의 부정확 한 결정을 줄 수 있습니다하는 것은 어렵습니다. 많은 형광 염료와 단클론 항체는 흐름 cytometric assays 10, 11 고용 될 수 있지만, 이러한 assays은 인해 하루 만에 약물 치료의 시간 간격의 적은 감도와 제한으로 제한됩니다. 세포 amastigotes 12,13,14의 성장을 정량화를위한 몇 가지 리포터 유전자의 assays가 있습니다. 자동 판매기에드 검사는 기자 유전자를 사용하여 수도 있지만 이러한 assays는 특정 단점을 가지고있다. 첫째, 이러한 assays의 대부분은 약물 검사 실험에 적합하지 않을 수 있습니다 기자 유전자의 episomal 표현을 유지하기위한 약물 선택이 필요합니다. 리포터 유전자가 도입되는이 방법은 또한 기생충의 생리 특성에 영향을하고 심사에 영향을 미칠 수 있습니다. 리포터 유전자가 episomal 플라스미드의 일부 경우, 기자의 상대적인 출력은 오히려 약물 (14)의 활동에보다 transfected 플라스미드의 사본 번호 (휴대폰에서 휴대폰에 따라 다릅니다)을에 따라 달라질 수 있습니다. 그러나, 어느 게놈 구조를 방해하여 또는 외국 기자 단백질 15의 존재에 의해 생물 결과가있을 수 있습니다, 기생충은 리포터 유전자를 유지하는 선택적 압력을 필요하지 않습니다 변환 일부 기자 기생충. 일부 기자 유전자 기반 assays에 있습니다감성과 배경 활동을 16 문제를 해결합니다. 가장 중요한 것은, 기자의 유전자 표현 assays, GFP 기자 gene15과 특별히 한 많은 라이브와 죽은 세포 amastigotes를 구별하지 않을 수 있습니다. 루시 페라 제 리포터 유전자를 기반으로 Assays는 생활과 죽은 세포 amastigotes 사이에 분별 수 있지만, 이러한 assays를위한 기판 및 셀 용해 버퍼는 대규모 검사 17 비쌉니다. 이러한 단점 및 대 식세포-amastigote 기반의 이전 심사 assays의 한계를 극복하기 위해, 우리는이 기생충 – 구조 및 전환 분석을 개발하고 최적화되었습니다. 이 분석은 좋은 동질성을 가지고 호스트 세포로, 자연에 비 분산하고 THP1 세포에 기반을두고 있습니다.
여기에 설명 된 기생충 – 구조 – 변환 – 검정 분석은 세포 내 amastigotes의 디지털 이미지 분석 – 직접 세기에 따라 분석과 비교합니다. 형광 및 DIC 현미경, 디지털 imag대 식세포의 핵 및 기생충의 핵의 계산 차이에 대한 ImageJ가 전자 분석은 더욱 미세 계수 분석을 수정했습니다. 형광등 필터 및 차동 간섭 대비 (DIC) 필터에서 이미지를 캡처하면 세포 내 기생충보다 정확한 계산을 위해 디지털 이미지의 품질을 개선하였습니다. 형광 및 DIC 두 이미지는 명확 대 식세포 전지 개요 및 형광 세포 핵으로 디지털 이미지를 얻기 위해 병합 할 수 있습니다. 대 식세포의 핵 및 기생충의 핵은 differentially ImageJ으로 인식 할 수 있습니다. 따라서, 디지털 이미지 분석 – 직접 세기 – 분석 및 기생충 – 구조 – 변환 – 검정 모두 자동화 및 대규모 심사 신청의 가능성이 있습니다. 기생충 – 구조 – 변환 – 분석의 중요한 방법은 다음과 같습니다 (A) Leishmania의 promastigotes에 노출 후 THP1 세포 문화의 반복 washings은 비 인턴의 거의 완전한 제거를 위해alized promastigotes와 SDS와 감염된 THP1 세포 (B) 제어 용해. 단계 모두는 자동화 제어 할 수 있으며, 분석의 처리량과 타협해서는 안됩니다. 어떤 경우 시험 약물 / 화합물에 Leishmania 감염 THP1 세포의 노출 후 washings의 두 번째 단계는, 나머지 비 internalized 기생충을 제거합니다. 기생충 – 구조 – 변환 – 검정은 기존 현미경, 리포터 유전자 및 이미지 분석 assays에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 검정은 간단 강력한, 그리고 재현이 대규모 검사를 위해 자동화 할 수 있으며, 따라서 새로운 안티 – leishmanial 약물 발견을위한 대형 화합물 라이브러리의 심사에서 중요한 응용 프로그램이 있어야합니다. 또한, 분석은 체외에서 Leishmania의 실험실 분리는뿐만 아니라, 임상의 감염을 평가 적용 할 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
NCNPR-USDA-ARS 과학 계약 번호 58-6408-2-0009, 미 육군 의료 연구 및 Materiel 명령에 의해 CDMRP 부여 수상 # W81XWH-09-2-0093.
Name of the Reagent | Company | Catalog Number | コメント |
Phorbol 12-Myristate 13-Acetate (PMA) | Sigma-Aldrich USA | P1585 | Required for differentiation of THP1 cells. |
RPMI-1640 Medium | Invitrogen | 23400021 | |
Lab-TeK Chamber Slide System (16 Chamber) | Thermo Scientific Nunc | 178599 | |
Clear, Flat-Bottom, 96-Well Plates | BD Falcon | 353075 | Plates to perform 96-well plate assay |
Amphotericin B | Sigma-Aldrich USA | A4888 | Standard anti-leishmanial drug dissolve in DMSO (2 mg/ml) |
Pentamidine Isothionate Salt | Sigma-Aldrich USA | P 0547 | Standard anti-leishmanial drug dissolve in DMSO (2 mg/ml) |
Miltefosine | EMD Biosciences USA | 475841 | Standard anti-leishmanial drug dissolve in serum-free RPMI-1640 medium (prepare fresh) (2 mg/ml) |
Sodium Stibogluconate | EMD Biosciences USA | 567565 | Standard anti-leishmanial drug prepare in RPMI-1640 with 4% FBS. (1 mg/ml) |
Sodium Dodecyl Sulfate | Sigma-Aldrich USA | L 5750 | |
Fluorescence Microscope | NIKON | ECLIPSE 90i | |
Fluorescence Microplate Reader | BMG | Polar Star Galaxy | |
Mounting Medium | Sigma-Aldrich USA | M 1289 | |
alamarBlue | AbD Serotec | BUF012 B | |
SYBR Green I | Sigma-Aldrich USA | S 9430 | |
Sodium Bicarbonate | Fisher Sci. | 523500 | |
Sodium Pyruvate | Sigma-Aldrich USA | P2256 | |
2-Mercaptoethanol | Sigma-Aldrich USA | M6250 | |
Fetal Bovine Serum | Atlanta Biologicals | S11050H | |
Tween 20 | Sigma-Aldrich USA | P9416 | |
Tween 80 | Sigma-Aldrich USA | P6474 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich USA | T8787 | |
NP-40 | Calbiochem | 492016 |