Este trabajo pretende describir un método sencillo de ensayo de placa para ayudar en el cribado de nuevas moléculas bioactivas frente a la etapa taquizoítica del protozoo Toxoplasma gondii.
Artículo de método
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Este trabajo pretende describir un método sencillo de ensayo de placa para ayudar en el cribado de nuevas moléculas bioactivas frente a la etapa taquizoítica del protozoo Toxoplasma gondii.
La toxoplasmosis es una infección parasitaria comúnmente relacionada con lesiones oculares y malformaciones neonatales. Desde principios de los años 50, el tratamiento de primera línea de esta enfermedad se ha basado en la combinación de sulfadiazina, pirimetamina y ácido folínico. A lo largo de esos años, solo se han introducido unos pocos regímenes alternativos. Esto pone de manifiesto la necesidad de descubrir nuevas moléculas bioactivas contra Toxoplasma gondii. Dado que este patógeno es un parásito intracelular obligatorio, el cribado tradicional de fármacos en laboratorio suele requerir materiales y equipos costosos, como ensayos con proteínas fluorescentes o parásitos que expresan β-galactosidasa. Además, métodos como la cuantificación por microscopía óptica pueden ser lentos. El ensayo de placa es un método que evalúa la intensidad de la proliferación intracelular de patógenos midiendo el número de regiones y el área de destrucción en una monocapa celular dañada por el ciclo lítico del parásito. Este trabajo describe un protocolo optimizado de análisis de placas diseñado para el cribado de moléculas activas contra taquizoítos intracelulares de T. gondii in vitro. Este protocolo utiliza materiales económicos y un sistema de laboratorio sencillo, lo que produce resultados rápidos y reproducibles que facilitan la identificación de nuevas moléculas activas contra este parásito por parte de varios grupos de investigación.
La toxoplasmosis es una enfermedad zoonótica con una distribución heterogénea a nivel mundial, que afecta aproximadamente a un tercio de la poblaciónmundial 1,2. Los síntomas de esta enfermedad están asociados con el grado de inmunidad del huésped y la replicación del parásito 3,4. La fase aguda de la enfermedad, caracterizada por la replicación de la etapa taquizoíta, es generalmente asintomática en individuosinmunocompetentes 5,6. En cambio, las personas inmunodeprimidas presentan síntomas más frecuentes, incluyendo síntomas inespecíficos como malestar general, fiebre, así como encefalitis y retinocarbonitis 6,7,8. A pesar de su importancia clínica, el tratamiento actual disponible es ineficaz contra la etapa de bradizoita Toxoplasma gondii (en fase crónica) y no da lugar a una cura parasitológica. Los eventos adversos de los medicamentos actuales también reducen la adherencia al tratamiento 9,10,11. Por ello, es necesario encontrar tratamientos nuevos, más seguros y eficaces para la toxoplasmosis.
El desarrollo de nuevos fármacos implica un largo periodo de tiempo, inversiones de miles de millones de dólares y múltiples etapas de investigación. Dado que el coste del desarrollo de medicamentos es elevado, la industria farmacéutica debe seleccionar el mejor candidato conantelación 12, 13, 14, 15. Para el cribado de fármacos, se pueden emplear varios enfoques, incluyendo métodos in silico, el uso de inteligencia artificial y el enfoque más común, los métodosbiológicos 16,17,18,19. El cribado biológico in vitro implica el uso de bibliotecas de moléculas (quimiobibliotecas) para poner las moléculas a disposición para la identificación de la actividadbiológica 20,21,22. Como estas quimiobibliotecas contienen una diversidad de moléculas, es necesario optimizar los recursos y el tiempo. Por lo tanto, el ensayo de placa puede ser un método para ayudar a filtrar rápidamente nuevas moléculas bioactivas contra diversos patógenos, como T. gondii.
El ensayo de placas es un método in vitro que utiliza el ciclo lítico de patógenos intracelulares para cuantificar la concentración de patógenos en una monocapa celular, lo que resulta en la formación de placas necróticas a lo largo deltiempo 23. El primer estudio que utilizó la técnica de ensayo de placas data de principios de la segunda mitad del siglo XX, cuando el equipo de Renato Dulbecco utilizó monocapas de fibroblastos de pollo infectados con el virus de la encefalomielitis equina occidental para demostrar la proporcionalidad entre el número de placas necróticas formadas y la concentración del virus16. El uso de esta técnica en T. gondii también ha sido bien descrito, como ya lo elucidaron Ufermann y suscolaboradores 23.
Uno de los primeros estudios que utilizó el ensayo de placa para observar una respuesta en la inhibición de T. gondii frente a diferentes concentraciones de moléculas fue realizado por Roberts et al. en 1976-17. Aunque el ensayo de placas se utiliza ampliamente para la titulaciónviral 16,24, este método ha sido empleado solo por unos pocos grupos de investigación para evaluar la actividad anti-T. gondii demoléculas 21,22,25,26,27. Buscando un ensayo que permitiera analizar bibliotecas de compuestos con alto rendimiento, utilizando materiales económicos y un laboratorio sencillo, se exploró el ensayo de placa como alternativa para el cribado rutinario de fármacos en laboratorio. Esto llevó al establecimiento de un protocolo optimizado que permite la evaluación simultánea de la actividad de diferentes moléculas utilizando materiales simples y un sistema de adquisición de imágenes, produciendo resultados rápidos y reproducibles. Por ello, aquí describimos el protocolo detallado, validado en nuestro laboratorio, para ayudar a otros grupos en el cribado de nuevas moléculas bioactivas contra taquizoítos de T. gondii.
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La manipulación de parásitos y cultivos celulares, así como la eliminación y destino de residuos, se realizó conforme a la legislación brasileña, según lo exigido por la Agencia Nacional de Vigilancia Sanitaria (ANVISA) RDC nº 222/2018. Todos los procedimientos fueron supervisados por el Comité Interno de Bioseguridad (CIBio) del ICB-UFMG. Este estudio no implica el uso de animales, humanos ni organismos genéticamente modificados. Subvenciones de CNPq, CAPES y FAPEMIG apoyaron este trabajo. ESMD (CNPq 308082/2023-0) y RWAV (CNPq 305574/2021-3) son becarios de productividad CNPq. Los reactivos y el equipo utilizado se enumeran en la Tabla de Materiales.
1. Preparación de un medio RPMI-1640 suplementado
NOTA: El medio RPMI-1640 fue desarrollado originalmente para el cultivo de células leucémicas humanas tanto en suspensión como en monocapa. Sin embargo, estudios posteriores han demostrado su idoneidad para una variedad de cultivos celulares de mamíferos.
2. Preparación de PBS (1x)
NOTA: Para preparar 1 L de solución salina tamponada con fosfato (PBS) a pH 7,2 y 25 °C, siga los pasos siguientes.
3. Preparación de una solución de formaldehído al 4%
4. Preparación de la solución stock de las moléculas activas
NOTA: Comprueba la solubilidad de las moléculas en DMSO, DMF, etanol o agua, y selecciona el disolvente más adecuado. Para minimizar los posibles efectos de la toxicidad diluyente en parásitos, la solución de origen debe estar al menos 1000 veces más concentrada que la concentración más alta del compuesto a analizar. Por ejemplo, si la concentración más alta a analizar es 1 μM, la solución estándar debe ser al menos 1 mM. Para preparar una solución de 10 mM, sigue los siguientes pasos:
5. Cultivo celular
6. Preparación de placas de cultivo
7. Cultivo in vitro con taquizoíta
NOTA: Para el ensayo de placas, recomendamos la cepa RH de T. gondii.
8. Cuantificación de taquizoítas
9. Preparación de ensayos de placas para moléculas activas en creación S a partir de una quimiobiblioteca
NOTA: Este ensayo tiene como objetivo identificar moléculas que reducen la proliferación de T. gondii en más de un 50% a una concentración de 1 μM. Antes de iniciar este ensayo, debe realizarse un ensayo de citotoxicidad (por ejemplo, método MTS o método MTT) para asegurar que las concentraciones de compuestos utilizadas en el ensayo de placa no sean tóxicas para las células hospedadoras.
10. Tinción de placas con violeta cristalino y adquisición de imágenes
11. Ensayo de reversibilidad
NOTA: El objetivo principal del ensayo de reversibilidad con taquizoítos de T. gondii es determinar si la capacidad de proliferación de los parásitos tratados se elimina completamente o se reduce tras la eliminación de los compuestos del mediode cultivo 31.
12. Análisis de imágenes usando el software ImageJ

Figura 1: Análisis paso a paso de los resultados en el software ImageJ. (A) Selección de herramientas "Oval". (B) Selección del área de interés en la imagen. (C) Nueva ventana de imagen (Ctrl + N) con los ajustes recomendados. (D) Pasos para "Análisis de umbral tras pegar el área de interés en la nueva ventana de imagen. (E) Huang y selección de opciones rojas en la ventana de umbral, lo que hace que todas las áreas blancas se rellenen en rojo. (F) Secuencia de los pasos usados para el "Analizar partículas". (G) El ajuste utilizado para analizar las partículas. (H) El resultado del porcentaje del área total destruida se muestra en la ventana de resumen. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
13. Análisis estadístico
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Para evaluar el ensayo de placa tras el tratamiento, son cruciales tanto los controles positivos (células infectadas con taquizoítos y no tratadas) como negativos (células no infectadas con 0,1% de DMSO). Al final del experimento, el pozo control positivo debe mostrar espacios vacíos bien definidos con restos de células adheridas (Figura 2). En cambio, el pozo de control negativo debe mostrar una monocapa intacta sin espacios vacíos. El control negativo es crucial para confirmar la integrida...
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La estandarización de nuevos protocolos para pruebas antiproliferativas es un paso fundamental para avanzar en la investigación científica sobre la identificación de futuros fármacos. El protocolo presentado aquí ofrece un enfoque alternativo para evaluar in vitro la actividad de moléculas bioactivas contra taquizoítos de T. gondii. Dado que T. gondii es un parásito intracelular obligado que se locomota por motilidad deslizante, cuando los parásitos salen de un...
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Los autores declaran que no tienen conflicto de intereses.
Los autores también agradecen la financiación del Conselho Nacional de Desenvolvimento e Pesquisa (CNPq), la Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) y CAPES/PROEX. Los autores desean agradecer a la Pró-Reitoria de Pesquisa de la Universidade Federal de Minas Gerais por apoyar esta investigación. ESMD (CNPq 308082/2023-0) y RWAV (CNPq 305574/2021-3) son becarios de productividad CNPq.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 0,05 % Tripsina-EDTA | Tecnologías de la vida | 25300-062 | |
| Pipeta serológica de 10 mL | Olen | K17-110 | |
| Centrífuga Falcon de 15 mL | Fanem | Modelo: 206 | |
| Pipeta serológica de 5 mL | Olen | K17-115 | |
| Placa de cultivo de 6 pozos | Sarstedt | 833920 | |
| Balance analítico | Mettler Toledo | Modelo: AB204 Número de serie: 1116473813 | |
| Antibiótico-Antimicoótico (100X) | Tecnologías de la vida | 15240-062 | |
| Pipeta automática | Kasvi | K1-AID | |
| Centrifugadora | Eppendorf | Modelo 5415 R Número de serie: 0023591 | |
| Incubadora CO2 | PHC Corporation | Modelo Nº : MCO-230AICUVL-PA Número de serie: 210360090 | |
| Botella de cultivo 25 cm2 | Sarstedt | 833910 | |
| Dimetilsulfóxido (DMSO) P.A. | Merck | 1,02,95,21,000 | |
| Ethanol P.A | Merck | 1,00,98,31,000 | |
| Suero fetal bovino (FBS) | Tecnologías de la vida | 12657-029 | |
| Formaldehído 37-38% | Panreac | 131328 | |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | - | Versión 8.0.1 |
| ImageJ software | - | - | Versión 1.52e |
| Sistemas de documentación de imágenes | Bio-Rad | Modelo: Sistema de Imagen ChemiDoc MP Número de serie: 734BR2249 | |
| Campana de flujo laminar | Veco do Brasil | Modelo: VLFS-09 | |
| L-glutamina 200 mM (100X) | Tecnologías de la vida | 25030-081 | |
| Microtubo 0,5 mL | Sarstedt | 72,699 | |
| Fibroblastos Dérmicos Humanos Normales Neonatales (NHDF) | Lonza | CC-3132 | Generosamente proporcionado por la Dra. Sheila Nardelli, de Fiocruz Paraná, Brasil |
| Cámara de Neubauer 0,100 mm 0,0025 mm2 | Nueva óptica | 7301-1 | |
| Metro | Micronal | Modelo: B374 Número de serie: 30/37 | |
| Pipeta 20-200 y micro; L | Kasvi básico | 22032893 | |
| Pipeta 2-20 y micro; L | Labmate Pro | 656630226 | |
| Pipeta 0.2-2 & micro; L | Labmate Pro | 556610114 | |
| Pipeta 1000-5.000 y micro; L | Uniscience | YM4A021482 | |
| Pipeta 100-1000 y micro; L | Eppendorf Research plus | Q34354C | |
| Fosfato de potasio monobásico (KH2PO4) P.A | Sintetizador | 01F2002.01.AF | |
| Medio RPMI-1640 | Sigma-Aldrich & nbsp; | R0883 | |
| Cloruro de sodio (NaCl) P.A. | Cromoline Quí mica Fina y Fin Roja; | - | |
| Dibásico fosfato sódico (Na2HPO4) P.A. | CRQ Produtos Quimicos Eireli | R2715920500 | |
| Consejo 1.000 y micro; L | Sarstedt | 7,01,186 | |
| Consejo 10 y micro; L | Sarstedt | 7,03,010 | |
| Consejo 5.000 y micro; L | Sarstedt | 70,11,83,001 | |
| Consejo y Consejos 200 y micro; L | Sarstedt | 7,03,030 | |
| Pipeta de transferencia (3,5 mL) | Sarstedt | 86,11,71,001 | |
| Tubo 15 mL | Sarstedt | 6,25,54,502 | |
| Cristal Violeta | Merck | 101408 | |
| Mezclador de vórtice | Phoenix | Modelo: AP56 Número de serie: 6633 | |
| Baños de agua | Hemoquimica do Brasil | Modelo: HM1003 Número de serie: 700001556 |
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