In vitro Triagem de drogas contra todas as etapas do ciclo de vida de Trypanosoma cruzi usando parasitas expressando β-galactosidase

A doença de Chagas (CHD), ou trippanosomiase americana, é uma doença parasitária causada pelo protozoário flagelado, Trypanosoma cruzi (T. cruzi). A CD começa com uma fase aguda assintomática ou oligossintomática que geralmente não é diagnosticada, seguida de uma fase crônica ao longo da vida. Na cronidade, ~30% dos pacientes se manifestam décadas após a infecção – uma variedade de condições debilitantes, incluindo miocardiopatia, síndromes mega-digestivas, ou ambos, com uma taxa de mortalidade variando de 0,2% a 20%^1,2,3. Pacientes crônicos assintomáticos podem não ter sinais clínicos, mas permanecem soropositivos ao longo de sua vida.

Estimativas sugerem que ~7 milhões de pessoas estão infectadas em todo o mundo, principalmente da América Latina, onde o ChD é endêmico. Nesses países, t. cruzi é transmitido principalmente através de insetos de triatomina sugadores de sangue infectados (transmissão transmitida por vetores) e menos frequentemente pela transmissão oral através da ingestão de alimentos contaminados com fezes de triatomina contendo os parasitas². Além disso, o parasita pode ser transmitido através da placenta de mães chagásicas para recém-nascidos, através de transfusões de sangue, ou durante o transplante de órgãos. Essas formas independentes de adquirir a infecção e a migração humana contribuíram para a disseminação mundial da doença, evidenciada por um número crescente de casos na América do Norte, Europa e alguns países africanos, do Mediterrâneo Oriental e do Pacífico Ocidental⁴. A ACS é considerada uma doença negligenciada, pois a transmissão transmitida por vetores está intimamente associada à pobreza e é um dos principais problemas de saúde pública, especialmente nos países latino-americanos de baixa renda. Embora existam tratamentos disponíveis, a mortalidade por AC Na América Latina é a mais alta entre as doenças parasitárias, incluindo a malária².

Existem dois medicamentos registrados para o tratamento de ChD introduzidos no final da década de 1960 e início da década de 1970: nifurtimox e benznidazol⁵. Ambas as drogas são eficazes na fase aguda da doença em adultos, crianças e recém-nascidos infectados congênitas, bem como em crianças com infecção crônica, onde a cura é geralmente alcançada. No entanto, apenas algumas pessoas são diagnosticadas precocemente o suficiente para serem tratadas a tempo. De acordo com os últimos ensaios clínicos, ambos os fármacos têm limitações importantes em adultos e foram ineficazes na redução de sintomas em pessoas com doença crônica; portanto, seu uso nesta fase é controverso. Outras desvantagens são os períodos prolongados de tratamento exigidos (60-90 dias) e os efeitos adversos frequentes e graves observados, que levam à interrupção da terapia em proporção de pessoas infectadas ^6,7. Estima-se que menos de 10% das pessoas com ACS foram diagnosticadas, e ainda menos têm acesso ao tratamento, já que muitos indivíduos afetados vivem em áreas rurais sem acesso ou pouco acesso à saúde⁸. Esses fatos destacam a necessidade urgente de encontrar novas drogas contra t. cruzi para permitir tratamentos mais eficientes, seguros e aplicáveis ao campo, especialmente para a fase crônica. Nesse sentido, outro desafio no desenvolvimento de compostos mais eficazes é a limitação de sistemas para avaliação da eficácia da droga in vitro e in vivo⁹.

Embora a biologia química e abordagens genômicas para a identificação de potenciais alvos de drogas tenham sido usadas em parasitas cinetoplastídeos, as ferramentas genômicas disponíveis em T. cruzi são limitadas em contraste com T. brucei ou Leishmania. Assim, a triagem de compostos com atividade tripanocida ainda é a abordagem mais utilizada na busca de novos candidatos a drogas quimioterápicas contra ChD. Geralmente, a descoberta de drogas em T. cruzi deve começar com o teste dos efeitos de uma nova droga em um ensaio in vitro contra a fase de epimastigote. Durante décadas, a única maneira de medir os efeitos inibitórios dos compostos candidatos em T. cruzi foi a contagem microscópica manual, que é trabalhosa, demorada e dependente do operador. Além disso, essa abordagem é adequada para avaliar um pequeno número de compostos, mas é inaceitável para a triagem de alto rendimento de grandes bibliotecas compostas. Hoje em dia, muitas investigações começam com a análise de um grande número de compostos de diferentes origens que são avaliados in vitro, testando sua capacidade de inibir o crescimento de parasitas. Tanto métodos colorimétricos quanto fluorométricos foram desenvolvidos para aumentar o rendimento nesses ensaios, melhorando a objetividade da triagem e tornando todo o processo menos tedioso⁹.

Um dos métodos colorimétricos mais utilizados é baseado na atividade β-galactosidase de parasitas transfeinados descritos pela primeira vez por Bucknet e colaboradores¹⁰. A enzima β-galactosidase expressa pelos parasitas recombinantes hidrolisa o substrato cromogênico, clorofenol vermelho β-D-galactopyranoside (CPRG), para o vermelho clorofenol, que pode ser facilmente medido colorimetricamente usando um espectógrafo microplato. Assim, o crescimento de parasitas na presença de uma variedade de compostos pode ser avaliado simultaneamente e quantitado em placas de microtátrica. Este método tem sido aplicado para testar drogas em formas de epimastigote (presentes no vetor de insetos), tripulações e amastigotes intracelulares, os estágios mamíferos do parasita. Além disso, vários T recombinante. cepas cruzi transfectadas com a enzima pBS:CL-Neo-01/BC-X-10 plasmid (pLacZ)¹⁰ para expressar a enzima Escherichia coli β-galactosidase já estão disponíveis (e novos podem ser construídos), o que permite a avaliação de parasitas de diferentes unidades de digitação discretas (DTUs) que podem não se comportar igualmente em direção aos mesmos compostos 10,11,12,13 . Este método já foi utilizado com sucesso para avaliar compostos para atividade contra T. cruzi na triagem de baixo e alto rendimento^12,13. Abordagens semelhantes também têm sido usadas em outros parasitas protozoários, incluindo Toxoplasma gondii e Leishmania mexicana^14,15.

Este artigo descreve e mostra um método detalhado para uma triagem in vitro de drogas contra todas as etapas do ciclo de vida de T. cruzi usando parasitas expressando β-galactosidase. Os ensaios aqui apresentados foram realizados com uma linha T. cruzi expressa β-galactosidase obtida pela transfecção da cepa T. cruzi Dm28c da DTU I¹³ com plasmid pLacZ (Dm28c/pLacZ). Além disso, o mesmo protocolo poderia ser facilmente adaptado a outras cepas para comparar o desempenho entre compostos e entre cepas de T. cruzi ou DTUs.