כתב יד זה מתאר את השימוש בזן ביולומינסנט של טריפנוזומים אפריקאים כדי לאפשר מעקב אחר זיהום בשלב מאוחר ומדגים כיצד ניתן להשתמש בהדמיה חיה in vivo כדי להמחיש זיהומים בתוך מערכת העצבים המרכזית בזמן אמת.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כתב יד זה מתאר את השימוש בזן ביולומינסנט של טריפנוזומים אפריקאים כדי לאפשר מעקב אחר זיהום בשלב מאוחר ומדגים כיצד ניתן להשתמש בהדמיה חיה in vivo כדי להמחיש זיהומים בתוך מערכת העצבים המרכזית בזמן אמת.
טריפנוזומיאזיס אפריקאית אנושית (HAT) היא מחלה רב-שלבית המתבטאת בשני שלבים: שלב מוקדם בדם ושלב מאוחר שבו הטפיל פולש למערכת העצבים המרכזית (CNS). מחקר in vivo של השלב המאוחר היה מוגבל מכיוון שהמתודולוגיות המסורתיות דורשות הסרת המוח כדי לקבוע את נוכחות הטפילים.
הדמיית ביולומינסנציה היא צורה לא פולשנית ורגישה ביותר של הדמיה אופטית המאפשרת הדמיה של פתוגן שעבר טרנספקט לוציפראז בזמן אמת. על ידי שימוש בזן טריפנוזום שעבר טרנספטציה שיש לו את היכולת לייצר מחלה בשלב מאוחר בעכברים, אנו מסוגלים לחקור את הקינטיקה של זיהום במערכת העצבים המרכזית בבעל חיים בודד במהלך ההדבקה, כמו גם לצפות בתנועה ובהתפשטות של זיהום מערכתי.
כאן אנו מתארים פרוטוקול חזק לחקר זיהומים במערכת העצבים המרכזית באמצעות מודל ביולומינסנציה של טריפנוזומיאזיס אפריקאי, המספק תצפיות לא פולשניות בזמן אמת שניתן לנתח עוד יותר עם גישות אופציונליות במורד הזרם.
טריפנוזומיאזיס אפריקאי אנושי (HAT), או מחלת שינה, נגרמת על ידי טפילי הפרוטוזואה הנישאים על ידי וקטור של Trypanosoma brucei spp1. המספר המשוער של המקרים הנוכחיים הוא פחות מ-7,000 מדי שנה, כאשר כמעט 70 מיליון אנשים חשופים לסיכון של זיהום הטפיל ביבשת אפריקה. המחלה, שהיא לרוב קטלנית אם לא מטפלים בה, כוללת שלב המולימפטי מוקדם שבו טפילים נמצאים בדם, ומתקדמת לשלב מאוחר שבו טפילים פולשים למערכת העצבים המרכזית (CNS) ואינם רגישים עוד לטיפול על ידי תרופות טריפנוזומליות בשלב מוקדם2. לטיפולים התרופתיים הנוכחיים ל-HAT בשלב מאוחר יש משטרי טיפול מורכבים וממושכים ותופעות לוואי חמורות כמו גם עמידות מדווחת, ולכן מחקר על טיפולים תרופתיים חדשים הוא הכרחי3,4.
המחקר של טריפנוזומיאזיס אפריקאי אנושי בשלב מאוחר (HAT) במודלים מסורתיים של עכברים הוא ארוך ומורכב, כאשר הסרת רקמת המוח נדרשת כדי לנטר את העומס הטפילי5. הזן הזיהומי של בעלי החיים T. b. brucei משמש כמודל המחקר של טריפנוזומיאזיס כאשר השלב המאוחר מופיע 21 יום לאחר ההדבקה (dpi). כדי לנטר את זיהום הטפיל הפראי שאינו ביולומינסנט במודל העכבר, סרטי דם היקפיים או PCR כמותי הם השיטות היחידות לקביעת נטל הטפילים. עבור עומס הטפילים במוח, יש להוציא את העכבר, לכרות את המוח ולבצע qPCR על רקמות, מה שהופך את זה לבלתי אפשרי לעקוב אחר טפילים בנקודות זמן מרובות בשלב המאוחר של ההדבקה. התוצאה היא חוסר יכולת לעקוב אחר זיהומים בזמן אמת במערכת העצבים המרכזית (CNS).
הדמיית ביולומינסנציה in vivo (BLI) יכולה לספק זיהוי רגיש מאוד ולא פולשני של התפשטות הטפילים והתקדמות המחלה במודל עכבר שניתן לעקוב אחריו בחיה בודדת במשך כל הניסוי6. BLI מבוסס על פליטת אור בספקטרום הנראה הנוצר על ידי תגובה מזורזת על ידי לוציפראז. הפוטונים הנפלטים מזוהים לאחר מכן על ידי מצלמת התקן מצמד מטען (CCD)7. למטרה זו, הפתוגן עובר שינוי גנטי כדי לבטא חלבון לוציפראז והמצע, לוציפרין, מוחדר בנקודות זמן מעניינות על ידי הזרקה. היתרון העיקרי בשיטה זו הוא היכולת לבצע מחקרי אורך, בהם ניתן לדמות את אותה חיה מספר פעמים עם מינימום תופעות לוואי. ניתן לכמת את אות הביו-לומינסנציה הנרכש, ובכך להצביע על עומס הפתוגן.
האופטימיזציה והאימות של T. b. brucei ביולוגי מוסט לאדום אפשרו לחקור את הזיהום בשלב המאוחר באמצעות פרוצדורות לא פולשניות, איתור טפילים מוקדם יותר ממיקרוסקופ סרט הדם והפחתה משמעותית של הזמן, העלות ומספר בעלי החיים הדרושים לחקר זיהום במערכת העצבים המרכזית ובדיקת תרופות בטריפנוזומיאזיס בשלב מאוחר8,9. בפרוטוקול זה אנו מדגימים הדבקה של עכברים בטריפנוזומים ביולוגיים וכיצד לדמיין את הטפילים in vivo לכימות התקדמות המחלה וחדירת מערכת העצבים המרכזית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אֶתִיקָה
כל העבודה בוצעה תחת אישור של בעלי חיים משרד הפנים בבריטניה (הליכים מדעיים) Act 1986 בלונדון סקול אוף צער בעלי חיים רפואה היגיינה & Tropical המועצה לביקורת אתיקה. ARRIVE מנחה מלוות בדוח זה.
1. בקטע Vivo של Bioluminescent Trypanosoma brucei brucei
2. זיהום של עכברי ניסוי
3. פליטת אור הדמיה כדי לעקוב אחר זיהום
הערה: כדי לפקח על הזיהום, כולו עניםניתן להשתמש הדמיה אל פולשני.
4. אישור CNS זיהום
5. כימות של הדמיה פליטת אור
הערה: פליטת אור ניתן לכמת באמצעות האזור של עניין (ROI) עם תוכנת ההדמיה ותיקן עבור פליטת אור רקע.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה מדגים כיצד לעקוב התקדמות המחלה בעקבות זיהום של עכברים עם ט ב. brucei, מודל trypanosomiasis אדם אפריקני. איור 1 מציג את ציר הזמן של פרוטוקול הניסוי, הוכיח את לוח הזמנים עבור טיפול שלבים והדמיה. איור 2 הדגים שדה טיפוסי של נוף כתם דם Giemsa מוכתם קבוע משמש לכמת parasitemia ההיקפי, עם trypanosomes ותאי דם אדומים הנוכחי. פיתוח של הזיהום בחיות יכול להיות מלווה מדידת פליטת האור כמו באיור 3,
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההתפתחות המינית של ט bioluminescent ב. זן brucei GVR35 מאפשר הדמיה של זיהום trypanosome מן המוקדמות בשלב מאוחר. מודלי זיהום קודמים לא הצליחו לזהות בשלב מאוחר, כאשר טפילים הם במוח, בזמן אמת במיקרוסקופ סרט דם, ודרשו קולינג והסרת המוח של עכברים הנגועים לקבוע טפיל נטל 12. פליטת אור מפחית השתנות בין עכבר כמו עכבר אחת ניתן לעקוב לאורך כל כולו של זיהום הערכה איכותית מהירה של זיהום ניתן לראות בכל שלב. השיטה רגישה מאוד של הדמיה פליטת אור מאפשר זיהום בר...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים ג'ון קלי מרטין טיילור (London School of Medicine טיפוח טרופי) למתן ט ב. GVR35-VSL-2 brucei וד"ר אנדריאה Zelmer (LSHTM) עצה הדמיה in vivo. עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית ביל ומלינדה גייטס גלובל בריאות (OPPGH5337 מספר מענק).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| PBS | Sigma, בריטניה | P4417 | טבליות pH 7.4 |
| גלוקוז | סיגמא, בריטניה | G8270 | 99.5% (מולקולרי) |
| אמוניום כלוריד | סיגמא, בריטניה | A9434 | 99.5% (מולקולרי) |
| הפרין (מלח ליתיום) | סיגמה, בריטניה | H0878 | |
| Hi-FCS | Gibco, Life Technologies, UK | 10500-064 | 500 מ"ל |
| DPBS | סיגמא, בריטניה | D4031 | סטרילי מסונן |
| מר פרוסטי | נלג'ן, בריטניה | ||
| ג'ימסה | סיגמה, בריטניה | G5637 | |
| D-לוציפרין | פרקין אלמר, בריטניה | ||
| סיגמא, בריטניה | 115144-35-9 | ||
| דימינאזן אצטוראט | סיגמה, בריטניה | D7770 | כיתה אנליטית |
| IVIS לומינה II | פרקין אלמר, בריטניה | מצלמות ביולוגיות אחרות זמינות e. מבית Bruker, Kodak | |
| Living Image v. 4.2 | Perkin Elmer, | תוכנה קניינית בריטית למכשירי Perkin Elmer IVIS; מכשירים אחרים עשויים להיות בעלי | |
| גריינר ביו-אחד | N2516 | ||
| 21 גרם מחטים | גריינר ביו-אחד | N2138 | |
| שקופית מיקרוסקופ חלבית כפולה | VWR, בריטניה | 631-0117 | |
| 1.5 מ"ל צינור מיקרוצנטריפוגה | StarLab, בריטניה | I1415-1000 | |
| 7 מ"ל שפופרת ביז'ו | StarLab, בריטניה | E1412-0710 | |
| מסנן עכבר | סיגמא, בריטניה | Z756903 | הריסון שלנו נעשה בבית, זהו דגם דומה |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.