概要

Un<em> In Vitro</em> Modello per la misurazione Risposte immunitarie Malaria nel contesto della coinfezione da HIV

Published: October 06, 2015
doi:

概要

Human co-infection is difficult to replicate in vitro. However, human malaria parasites can readily be cultured in vitro, as can freshly isolated human peripheral blood mononuclear cells naturally infected with HIV. This provides an excellent model for studying early immune responses to malaria parasites in the context of HIV co-infection.

Abstract

Malaria and HIV co-infection is a growing health priority. However, most research on malaria or HIV currently focuses on each infection individually. Although understanding the disease dynamics for each of these pathogens independently is vital, it is also important that the interactions between these pathogens are investigated and understood.

We have developed a versatile in vitro model of HIV-malaria co-infection to study host immune responses to malaria in the context of HIV infection. Our model allows the study of secreted factors in cellular supernatants, cell surface and intracellular protein markers, as well as RNA expression levels. The experimental design and methods used limit variability and promote data reliability and reproducibility.

All pathogens used in this model are natural human pathogens (Plasmodium falciparum and HIV-1), and all infected cells are naturally infected and used fresh. We use human erythrocytes parasitized with P. falciparum and maintained in continuous in vitro culture. We obtain freshly isolated peripheral blood mononuclear cells from chronically HIV-infected volunteers. Every condition used has an appropriate control (P. falciparum parasitized vs. normal erythrocytes), and every HIV-infected donor has an HIV uninfected control, from which cells are harvested on the same day. This model provides a realistic environment to study the interactions between malaria parasites and human immune cells in the context of HIV infection.

Introduction

Co-infezione, infezione da infezioni multiple concomitanti, è la norma in ambienti naturali. Co-infezione può avere un grande impatto sulla patologia della malattia e sulla gestione clinica di ogni infezione. Nel contesto di co-infezione, il vaccino e l'efficacia dei farmaci, così come test diagnostico, può essere influenzato negativamente (rivisto in 1). Tuttavia, nonostante la sua importanza, la maggior parte delle ricerche patogeno ritiene infezioni solo singoli.

La malaria e HIV-1 (HIV) sono le principali cause di morbilità e mortalità a livello mondiale. Aree di malaria e l'HIV endemicità condividono una vasta sovrapposizione geografica, mettendo a milioni di persone a rischio di co-infezione e di conseguenza a rischio di più grave malattia clinica 2-10. Le due malattie interagiscono negativamente. Negli individui affetti da HIV, la carica virale HIV più alti e le diminuzioni temporanee CD4 + T-cellule può essere visto nel corso di una infezione della malaria, mentremalaria oneri parassita e il rischio di malaria clinica e grave sono più alti in co-infettati individui 2,3,5,7,8,10. I meccanismi attraverso i quali l'HIV aumenta la malaria gravità non sono pienamente compresi e meritano ulteriori indagini.

Qui si descrive un metodo con cui la malaria e la co-infezione HIV possono essere studiati in vitro. In particolare, questo metodo consente per l'esame delle risposte immunitarie specifiche per malaria nel contesto dell'infezione da HIV. Il nostro protocollo descrive un sistema versatile di co-coltura con cellule mononucleate del sangue periferico appena isolate (PBMC) isolati da donatori infetti cronicamente da HIV e in vitro colta P. falciparum parassitati eritrociti (PfRBC). L'impatto dell'HIV terapia antiretrovirale nelle risposte può essere esaminata usando PBMC prospetticamente raccolti da HIV (+) i donatori pre e post-terapia.

Abbiamo usato questo sistema per studiare l'impatto dell'infezione da HIVsulle risposte immunitarie innate specifiche malaria 11,12, e sono stati in grado di determinare che IFNγ e TNF risposte specifiche per malaria sono alterate nelle cellule NK, cellule NKT, γδ cellule T da HIV (+) i donatori pre e post-HIV terapia antiretrovirale . Inoltre, siamo stati in grado di utilizzare questo sistema per determinare che le funzioni monocitiche sono anche compromesse HIV (+) i donatori, ma recuperare post-HIV terapia antiretrovirale.

Protocol

Questo protocollo richiede il reclutamento di donatori di siero e RBC da utilizzare per la cultura parassita, e l'HIV (+) e non infetti donatori per l'isolamento PBMC. Institutional Review Boards devono approvare tutti gli studi e tutti i donatori devono fornire il consenso informato prima di prelievo di sangue. ATTENZIONE: Lavorare con campioni di sangue umano e dei parassiti della malaria umana richiede misure precauzionali. Indossare sempre un camice da laboratorio, guanti, e lavo…

Representative Results

I grafici rappresentano i livelli di produzione IFNγ da cellule NKT (figura 2), utilizzando CD56 + CD3 + γδ- cancelli avere la popolazione di cellule NKT (dati non mostrati). Le cellule sono state coltivate per 72 ore prima della colorazione. Una volta macchiati, 100.000 cellule CD3 + sono state acquistate sul citofluorimetro di ottenere abbastanza grandi popolazioni di NK, NKT e cellule γδ (cellule di interesse). Un minimo di 5.600 cellule NKT sono visualizzate su ogni grafico. Produzione di TNF ?…

Discussion

Il nostro protocollo è stato ottimizzato al fine di studiare più realisticamente la co-infezione HIV-malariavitro. In primo luogo, i globuli rossi umani freschi e siero sono necessari per la cultura parassita della malaria. Questo è fondamentale per ottenere una popolazione sana di parassiti della malaria. Lisati parassiti non possono essere sostituiti per i parassiti dal vivo come la produzione di citochine è molto più rapido e intenso quando si utilizza dal vivo P. falciparum infett…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

C.A.M.F. and L.S. participated in protocol design, acquisition and analysis of data, and drafting of the article.

The authors wish to thank Dr. Kain, Dr. Loutfy, Dr. Wasmuth, and Dr. Ayi for their contributions.

C.F. was supported by a CTN/Ontario HIV Treatment Network (OHTN) postdoctoral fellowship. L.S. is supported by an OHTN Junior Investigator Development Award. The present work was supported by a Canadian Institutes of Health Research (CIHR) operating grant (MOP-13721 and 115160), and a CIHR New Investigator Catalyst grant.

Materials

alanine Sigma A7377
antibodies (see other table)
BD Cytofix/Cytoperm with BD GolgiPlug BD 555028 includes brefeldin A, cytofix/cytoperm buffer and perm/wash buffer
BD Vacutainer ACD Solution A BD 364506
BD Vacutainer Sodium Heparin BD 17-1440-02
DPBS (no calcium, no magnesium) Corning 21-031-CV
Fetal Bovine Serum Sigma F1051 heat inactivate before use
Ficoll-Paque PLUS GE Healthcare 17-1440-02
gentamycin (10mg/ml) Gibco 15710-064
Hema3 Staining Set Fisher 122-911
HEPES Fisher BP310-500
hypoxanthine Sigma H9636
Ionomycin Sigma I3909
MEM non-essential amino acids (10mM) Gibco 11140
PMA Sigma P8139
RPMI-1640 powder Life-Technologies 31800-022
RPMI-1640 with L-glutamine and HEPES Thermo Scientific SH30255.01
sodium bicarbonate (powder, cell culture) Sigma S5761
Sodium Pyruvate (100mM) Gibco 11360
Tris (Trizma base) Sigma T6066
Trizol Ambion 15596018
Trypan Blue (0.4%) Gibco 15250-061
BD CompBead BD 552843, 552845 depends on antibodies used
Parasite Gas Mixture By special order 3% CO2, 1% O2, balance N2

参考文献

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記事を引用
Finney, C., Serghides, L. An In Vitro Model for Measuring Immune Responses to Malaria in the Context of HIV Co-infection. J. Vis. Exp. (104), e52969, doi:10.3791/52969 (2015).

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