يعتبر فحص التغذية الغشائية القياسي (SMFA) المعيار الذهبي لتقييم وتحديد المركبات المحتملة المضادة للملاريا. يستخدم نظام التغذية الاصطناعي هذا لإصابة البعوض لمواصلة تقييم آثار هذه المركبات على شدة وانتشار طفيلي المتصورة المنجلية .
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يعتبر فحص التغذية الغشائية القياسي (SMFA) المعيار الذهبي لتقييم وتحديد المركبات المحتملة المضادة للملاريا. يستخدم نظام التغذية الاصطناعي هذا لإصابة البعوض لمواصلة تقييم آثار هذه المركبات على شدة وانتشار طفيلي المتصورة المنجلية .
ولا تزال الملاريا واحدة من أكثر الأمراض تدميرا في جميع أنحاء العالم، وحتى الآن، لا تزال المنطقة الأفريقية مسؤولة عن 94٪ من جميع الحالات في جميع أنحاء العالم. يتطلب هذا المرض الطفيلي طفيليا أوليا ، وناقلا لبعوض الأنوفيليس ، ومضيف فقاري. يضم جنس Anopheles أكثر من 500 نوع ، منها 60 نوعا تعرف باسم ناقلات الطفيلي. يتكون جنس طفيليات المتصورة من 250 نوعا ، ويشارك 48 منها في انتقال الأمراض. وعلاوة على ذلك، ساهم طفيلي المتصورة المنجلية في تحقيق ما يقدر بنحو 99.7 في المائة من حالات الملاريا في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى في السنوات الأخيرة.
تشكل الخلايا المشيمة جزءا من المرحلة الجنسية للطفيلي ويتم تناولها من قبل أنثى البعوض عند التغذية على مضيف بشري مصاب. يتم تعزيز مزيد من التطوير للطفيلي داخل البعوض من خلال الظروف البيئية المواتية في منتصف الأمعاء من البعوض. هنا ، يحدث اندماج الأمشاج الأنثوية والذكورية ، وتنشأ ookinetes المتحركة. تدخل الأوكينيت إلى ظهارة الأمعاء الوسطى للبعوض ، وتشكل البوكينيت الناضجة البويضات ، والتي بدورها تنتج بوغية متحركة. تهاجر هذه الأبواغ إلى الغدد اللعابية للبعوض ويتم حقنها عندما تأخذ البعوضة وجبة دم.
لأغراض اكتشاف الأدوية ، أصيب البعوض بشكل مصطنع بالدم المصاب بالخلايا المشيمية في فحص التغذية الغشائية القياسية (SMFA). للكشف عن العدوى داخل البعوض و / أو لتقييم فعالية المركبات المضادة للملاريا ، تمت إزالة الأمعاء الوسطى من إناث البعوض بعد العدوى وكانت ملطخة بالزئبق. تم استخدام هذه الطريقة لتعزيز الكشف البصري عن البويضات تحت المجهر لتحديد دقيق لانتشار البويضات وكثافتها.
ولا تزال الملاريا، المعروفة بأنها واحدة من أكثر الأمراض تدميرا في جميع أنحاء العالم، تشكل تهديدا كبيرا للعديد من البلدان - وخاصة تلك الموجودة في المنطقة الأفريقية - وتساهم في حوالي 95٪ من الحالات في جميع أنحاء العالم1. يحدث هذا المرض بسبب طفيلي أولي ، ويمكن أن يسبب هؤلاء الجناة ، إلى جانب ناقل البعوض Anopheles ، ضررا كبيرا للمضيف البشري2. وبشكل أكثر تحديدا، فإن الأنواع المنجلية من جنس طفيليات المتصورة مسؤولة عن ما يقدر بنحو 99٪ من حالات الملاريا في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى1. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن إلقاء اللوم على العديد من نواقل البعوض الرئيسية في الأنوفيليس (بما في ذلك An. gambiae Giles، وAn. arabiensis Patton، وAn. coluzzii Coetzee & Wilkerson sp.n.، وAn. funestus Giles) في أكثر من 95٪ من انتقال الطفيليات على مستوى العالم 3,4,5,6,7,8 . ومن أجل إثبات الرفقة المثالية لنقل الطفيليات، ينبغي أن يكون ناقل البعوض عرضة للطفيلي وأن يكون قادرا على نقله9. علاوة على ذلك ، يجب على كل من الناقل والطفيلي التغلب على الحواجز المادية لتشكيل مزيج معدي مثالي - يجب أن يكون ناقل البعوض قادرا على الحفاظ على تطور الطفيلي ، ويجب أن يكون لدى الطفيلي القدرة على التغلب على آليات الدفاع الخاصة بالمضيف 10,11.
تلعب الخلايا المشيمة ، وهي المرحلة الجنسية لطفيلي P. falciparum ، دورا حاسما في ربط شركاء الناقل والطفيلي12. يحدث التطور الجنسي في الجسم الحي ، ويصف تكوين الخلايا المشيمائية عملية تمايز خلايا الأمشاج الناضجة إلى أمشاج صغيرة ذكورية متحركة وأمشاج كبيرة أنثوية13. عملية أخرى تحدث داخل البعوض هي الجلد - وهي العملية التي تتحول خلالها خلية الأمشاج الذكرية إلى أمشاج وتخرج من خلايا الدم الحمراء التي يتم تناولها أثناء وجبة الدم11. ويقترح كذلك تعزيز عملية الجلد من خلال تغيير إيجابي في بيئة البعوض midgut14. بعد الضرب ، يتم تشكيل zygote عن طريق اندماج الأمشاج الذكور والإناث13. من الزيجوت ، ينشأ أوكينيت متحرك وينتقل من وجبة الدم إلى ظهارة البعوض midgut13. هنا ، ينضج ookinete ، ويتم تشكيل oocyst ، والذي بدوره ينتج sporozoites المتحركة13,15. ثم تهاجر الأبواغ إلى الغدد اللعابية للبعوض ، وعندما يأخذ البعوض وجبة دم من مضيفه ، يتم حقن هذه الأبواغ في مجرى دم المضيف15.
وقد أصبحت تدخلات مكافحة الملاريا، التي تجمع بين استراتيجيات مكافحة النواقل واستخدام الأدوية الفعالة المضادة للملاريا، حاسمة الأهمية في مكافحة هذا المرض15. ومع ارتفاع مقاومة الطفيليات والبعوض، تزداد الحاجة الملحة إلى تحديد مركبات جديدة مضادة للملاريا16. لذلك ، فإن التقييم في الجسم الحي للمركبات المانعة للانتقال مهم16. بعد تطوير مثل هذه الأدوية الفعالة لمنع انتقال العدوى ، تم استخدام SMFA لتقييم ما إذا كانت هذه المركبات تمنع التطور الجنسي للمتصورة المنجلية في بعوضة الأنوفيليس 17،18،19. اكتسب هذا الفحص اعترافا منذ 1970-1980s كمعيار ذهبي لتقييم منع الإرسال20,21. يوفر هذا الفحص بديلا أرخص من الفحوصات الأخرى مثل RT-qPCR ، والتي تتطلب معدات متخصصة. علاوة على ذلك ، ليست هناك حاجة إلى مرضى لتنفيذ التجارب. يتضمن هذا الفحص أيضا توفير الدم الناجم عن الخلايا الأمشاج لإناث البعوض ، والتي يتم تشريحها بعد ذلك لتقييم ما إذا كان تطور البويضة موجودا21. هذا يسمح بتحديد كمية الخلايا المشيمة والكشف عن البويضات المشوهة بسبب المركبات22. لكي يتم تصنيف مركب على أنه فعال ، يجب تقييم معدل الانتشار (نسبة البعوض الذي يؤوي بويضة واحدة على الأقل في الأمعاء الوسطى) وعدد البويضات (الكثافة) في الأمعاء الوسطى للبعوض لتقييم تثبيط العدوى17،21،22.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ارجع إلى الشكل 1 للحصول على توضيح للبروتوكول. تم الحصول على تصريح أخلاقي من لجنة أخلاقيات العلوم الصحية بجامعة بريتوريا (506/2018) لسحب واستخدام الدم البشري.
1. ثقافة الخلايا المشيمية
ملاحظة: قبل إنشاء SMFA، تم إعداد ثقافة gametocyte في جامعة بريتوريا (انظر Reader et al.22 للاطلاع على البروتوكول الكامل).
2. العدوى الاصطناعية للبعوض من خلال SMFA
ملاحظة: السلامة الأحيائية: ينبغي إيواء البعوض المصاب في مرفق للسلامة الأحيائية من المستوى 2 (BSL2) مع تقييد الوصول.
3. إعداد البعوض المصاب
ملاحظة: يحدث هذا الجزء من البروتوكول داخل غرفة العدوى BSL2. ولا يسمح إلا للموظفين المدربين والمصرح لهم بدخول غرفة العدوى التي يوجد فيها البعوض المصاب. يتم الاحتفاظ بالبعوض في أكواب معدلة تحتوي على نقطة دخول واحدة فقط ، والتي تغلق تلقائيا عند إزالة شفاط الفم. يتم وضع هذه الأكواب داخل حاوية شفافة من اللدائن الحرارية لمنع الهروب. تقع الحاوية في غرفة العدوى خلف نظام الباب المزدوج. يجب أن تكون جميع البروتوكولات اللازمة سارية المفعول للتعرض العرضي للبعوض المصاب (الملف التكميلي S1). والبروتوكولات خاصة بكل بلد وتعتمد على متطلبات المؤسسة.
4. تشريح البعوض المصاب
ملاحظة: يتم إجراء هذا الجزء من البروتوكول في المختبر.
(1)
(2)الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وبلغ العدد الإجمالي لعينات المكافحة التي تم تشريحها 47 عينة، بمتوسط انتشار يصل إلى 89 في المائة وكثافة قدرها 9.5 بويضة لكل معاء متوسطة (الجدول 1، كما نشر سابقا22). بالنسبة للمركب MMV1581558 ، بلغ حجم العينة ما مجموعه 42 عينة ، مع انتشار البويضات بنسبة 36٪ ومتوسط كثافة 1.5 بويضة. وهذا يدل على انخفاض في معدل انتشار الكيسة البيضاء بنسبة 58٪ و TRA بنسبة 82٪ عبر جميع النسخ البيولوجية الثلاثة (الجدول 1).
وكانت كل من النسبة المئوية لهيئة تنظيم...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ولكي يتم تنفيذ هذا البروتوكول بنجاح، ينبغي إيلاء الاهتمام لكل خطوة، على الرغم من أنها قد تكون عملية شاقة وشاقة. واحدة من أهم الخطوات هي التأكد من أن ثقافة gametocyte ذات نوعية جيدة وأنها تتكون من خلايا الأمشاج الناضجة ، مع نسبة الذكور إلى الإناث الصحيحة ، قبل بدء SMFA23,24. خلال SMFA ، من الأهمية بمكان أيضا الحفاظ على ثقافة الخلايا المشيمية في درجة الحرارة الصحيحة لمنع الأمشاج الذكور من الجلد قبل دخول البعوض. عامل آخر يلعب دورا حاسما في إنشاء عدوى اصطناعية ناجحة ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
يود المؤلفون أن ينتفهموا بروفيسور . لين ماري بيركهولتز والدكتورة جانيت ريدر من قسم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة وعلم الأحياء الدقيقة ، معهد المكافحة المستدامة للملاريا ، في جامعة بريتوريا ، لزراعة وتزويد ثقافة الخلايا المشيمة. تم الحصول على سلالة الطفيليات من القسم الأخير (وليس جزءا من هذا المنشور). قسم العلوم والابتكار (DSI) والمؤسسة الوطنية للبحوث (NRF) ؛ مبادرة كراسي البحث في جنوب أفريقيا (UID 64763 إلى LK و UID 84627 إلى LMB) ؛ مجتمعات الممارسة NRF (110666 إلى LMB و LK) ؛ كما تم الاعتراف بشراكات الابتكار الصحي الاستراتيجية لمجلس البحوث الطبية في جنوب أفريقيا (SHIP) للحصول على أموال من DSI.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| الأمعاء البقرية / | الجزارة | ||
| MMV1581558 | MMV | صندوق الاستجابة للوباء | |
| الإبر | WRIM | المصنوع حسب الطلب | |
| Lasec | |||
| Glass Feeders | Glastechniek Peter Coelen BV. | ||
| Graphpad Prism (8.3.0) | Graphpad | ||
| Mercurochrome | Merck (Sigma-Aldrich) | 129-16-8 | |
| شرائح مجهر | Merch (Sigma-Aldrich) | S8902 | |
| Parafilm | Cleansafe | ||
| PBS أقراص | ThermoFisher Scientific | BP2944 | |
| خزانة السلامة الحيوية Perspex | ويتس | صنع من قبل المقاولين في ويتس | |
| أكواب بلاستيك (350 مل) | أرض |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.