Summary

Análise fenotípica de roedores malária parasita assexuada e estágios do sangue sexual e estágios do mosquito

Published: May 30, 2019
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Summary

Devido às semelhanças marcantes do ciclo de vida e biologia de parasitas da malária de roedores para parasitas da malária humana, modelos de malária de roedores tornaram-se indispensáveis para a pesquisa da malária. Neste documento, padronizamos algumas das técnicas mais importantes utilizadas na análise fenotípica de espécies selvagens e transgênicas de malária por roedores.

Abstract

Recentes avanços em genética e tecnologias de biologia de sistemas têm promovido a nossa compreensão da biologia dos parasitas da malária no nível molecular. Entretanto, os alvos eficazes do parasita da malária para o desenvolvimento da vacina e da quimioterapia são ainda limitados. Isso se deve, em grande parte, à indisponibilidade de modelos relevantes e práticos de infecção in vivo para espécies humanas de Plasmodium , principalmente para p. falciparum e p. vivax. Portanto, espécies de roedores de malária têm sido amplamente utilizadas como alternativa prática em modelos in vivo para a vacina contra a malária, direcionamento de drogas, resposta imune, e estudos de caracterização funcional de Plasmodiumspp. genes conservados. De fato, modelos de malária por roedores provaram ser inestimáveis, especialmente para explorar a transmissão de mosquitos e a biologia do estágio hepático, e foram indispensáveis para estudos imunológicos. No entanto, existem discrepâncias nos métodos utilizados para avaliar os fenótipos de parasitas transgênicos e selvagens do tipo assexuado e sexual. Exemplos dessas discrepâncias são a escolha de uma infecção intravenosa versus intraperitoneal de roedores com parasitas no estágio sangüíneo e a avaliação do exflagellation masculino do gameta. Neste documento, detalhamos métodos experimentais padronizados para avaliar os fenótipos de estágios de sangue assexuado e sexual em parasitas transgênicos expressando espécies de parasitas da malária do tipo repórter-gene ou de roedores selvagens. Também detalham os métodos para avaliar os fenótipos de estádios de mosquito parasita da malária (gametas, ookinetes, oocistos e esporozoites) dentro de vetores de mosquito Anopheles . Estes métodos são detalhados e simplificados aqui para as cepas letais e não letais de p. berghei e p. de , mas também podem ser aplicados com alguns ajustes para p. chabaudi e p. espécies de malária de roedores de vinckei .

Introduction

Os parasitas da malária causam centenas de milhões de infecções por malária em humanos em todo o mundo, com mais de 600.000 mortes todos os anos1. As infecções humanas são causadas por cinco espécies de parasitas da malária, nomeadamente p. falciparum, p. vivax, p. ovale, p. malariaee p. knowlesi. A maioria das mortalidades clínicas da malária é causada por P. falciparum na África Subsaariana1. Outra espécie de parasita da malária humana que causa grandes morbidades mundiais fora da África Subsaariana é P. vivax2. As outras três espécies são mais restritas geograficamente e causam infecções benignas da malária, exceto a letal P. knowlesi3. A indisponibilidade de modelos in vivo não-humanos relevantes e práticos de infecções sempre foi e ainda é um obstáculo à vacina contra a malária e ao desenvolvimento de fármacos. A segmentação por drogas de malária anterior e estudos metabólicos têm se invocado extensivamente em modelos de malária aviária como p. gallinaceum e p. lophurae, infectando galinhas e patos, respectivamente4. Posteriormente, espécies de roedores foram gradualmente introduzidas em várias vacinas e estudos de segmentação de drogas como modelos in vivo. Ao longo dos anos, as evidências de semelhanças da biologia e interações hospedeiro-parasita de estágios de ciclo de vida de modelos de malária de roedores para espécies de malária humana acumularam.

Em particular, os modelos de malária por roedores foram extremamente importantes para explorar e caracterizar a biologia de mosquitos e estágios pré-eritrocíticos5. No entanto, existem quatro espécies de malária por roedores (p. berghei, p. de, p. chabaudie p. vinckei) que apresentam diferentes características biológicas, sendo as mais notáveis nas etapas do sangue6. Espécies de roedores da malária diferem na sincronia das fases do sangue, onde as fases do sangue de p. chabaudi e p. cepas de vinckei são principalmente síncronas, enquanto os estágios sanguíneos de p. berghei e p. de não são6 , 7. outra diferença notável é a autodepuração de estágios sanguíneos que ocorre em algumas cepas (por exemplo, p. de 17x-NL, p. berghei NK65, e p. vinckei eubacterium), enquanto a infecção sanguínea de outros cepas da mesma espécie pode ser letal se não tratada (p. de 17x-L, p. berghei Anka, e p. chabaudi as). Além disso, p. de 17x-nl estirpe e p. berghei Anka estirpe preferem invadirreticulócitos8,9,10,11, embora estas características de p. as cepas de de e P. berghei não são um requisito de crescimento rigoroso12,13,14. Portanto, os camundongos são tratados com fenilhidrazina antes de uma infecção com os estágios sanguíneos desses parasitas para aumentar a parasitemia e gametocitemia necessários para uma infecção de mosquito para a cepa p. berghei Anka e para p. de 17x-nl15,16,17,18,19.

Diferenças no desenvolvimento de estágios de mosquitos também existem entre diferentes espécies de roedores, sendo a mais notável a temperatura e o tempo necessário para o desenvolvimento ideal dos estágios do mosquito e o comprimento de esporozoíta5,6, vinteanos. Em estágios pré-eritrocíticos de espécies de malária por roedores, as diferenças incluem as espécies de roedores e estirpes mais suscetíveis à inoculação de esporozoítos infecciosos, o número de esporozoites necessários para a inoculação em uma cepa de roedores suscetível, a tipos de células de mamíferos necessários para ensaios de desenvolvimento de fase hepática in vitro e o tempo para concluir o desenvolvimento do estágio hepático5,21,22,23,24,25 ,26,27,28,29,30.

Apesar destas variabilidades, os parasitos da malária do roedor eram os modelos favoráveis cedo sobre para a aplicação de aproximações genéticas inversas, porque eram menos tempo-e consumir recursos com uma probabilidade elevada do sucesso31. Na verdade, os modelos de malária de roedores foram os melhores modelos, e em muitos casos os únicos modelos, disponíveis por vários anos para caracterizar funcionalmente genes expressos em estágios de mosquito e fígado.

À luz da popularidade e amenabilidade das abordagens genéticas reversas em modelos de malária por roedores, várias metodologias diferentes têm sido utilizadas para analisar os fenótipos de estágios do ciclo de vida do parasita transgênico, especialmente estágios sanguíneos. No entanto, algumas dessas metodologias são inconsistentes; por exemplo, comparando infecções de parasitas do estágio sanguíneo após uma injeção de IP (que são possivelmente drenadas para os linfonodos peritoneais e, a partir daí, pode entrar na corrente sanguínea; portanto, os parasitas injetados não acabam igualmente na corrente sanguínea) , comparando a transmissão do mosquito de clones com um número diferente de transferências seriadas de fase sanguínea ou número G (o que poderia afetar a gametocitogênese32,33), ou comparando parasitas transgênicos diretamente ao selvagem-tipo ingênuo (WT) parasitas que nunca foram submetidos a eletroporação e seleção de fármacos positivos e as várias avaliações não padronizadas da exflagelação masculina de gametas. Portanto, é crucial padronizar protocolos que sejam simples de seguir para a análise fenotípica de qualquer tipo de parasitas transgênicos ou de malária por roedores de WT no sangue e no mosquito para acomodar as variabilidades biológicas da malária por roedores espécies de parasitas.

Nisto, nós relatamos em um protocolo experimental padronizado, detalhado para a análise fenotípica dos estágios do ciclo de vida do sangue e do mosquito de parasita transgênicas ou Wild-Type de p. de e de p. berghei . Esses protocolos também são aplicáveis aos parasitas p. chabaudi e p. vinckei .

Protocol

Todos os experimentos animais aqui descritos foram conduzidos de acordo com os protocolos aprovados do Comitê institucional de cuidados e uso de animais (IACUC) da Universidade de Tulane e do Comitê de ética em animais da Universidade Bezmialem Vakif. Todos os outros protocolos experimentais e o uso de DNA recombinante foram conduzidos de acordo com os protocolos aprovados do Comitê de biossegurança institucional (IBC) da Universidade de Tulane. 1. infecção de camundongos com parasitas de…

Representative Results

O sucesso da aplicação de ferramentas e técnicas genéticas reversas para parasitas da malária revolucionou o campo da pesquisa em malária, com a capacidade de adicionar, excluir ou modificar segmentos genóricos específicos de várias espécies de Plasmodium 39. Importante, os loci genomic dispensável foram identificados e usados com sucesso introduzir marcadores da proteína da fluorescência em parasita do roedor e da malária humana pela recombi…

Discussion

Apesar da semelhança na Biologia geral de seus ciclos de vida com a de parasitas da malária humana, os modelos de malária por camundongo também têm muitas dessemelhanças com as espécies humanas de Plasmodium que limitariam seu uso como modelos confiáveis in vivo . Por exemplo, com exceção de parasitas vivos-atenuados como vacinas, todos os estudos vacinais com subunidade e DNA e outras vacinas deram excelentes resultados no modelo do camundongo, mas em seres humanos que viviam em áreas endêm…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ahmed Aly é apoiado pelo financiamento à Universidade de Bezmialem Vakif do Ministério turco do desenvolvimento Grant 2015BSV036, e pelo financiamento fornecido pela escola da Universidade de Tulane da saúde pública e da medicina tropical, e pelo financiamento de NIH-NIAID para R21Grant 1R21AI111058-01A1.

Materials

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
26G x 3/8 Precision Glide Needle,  Becton Dickinson 305110
1 ml TB Syringe, 26G x 3/8 Becton Dickinson 309625
1 cc Insulin Syringe, U-100 27G 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

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Citar este artigo
Aly, A. S., Deveci, G., Yilmaz, I., Abraham, A., Golshan, A., Hart, R. J. Phenotypic Analysis of Rodent Malaria Parasite Asexual and Sexual Blood Stages and Mosquito Stages. J. Vis. Exp. (147), e55688, doi:10.3791/55688 (2019).

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