Hier presenteren we een protocol voor de detectie en kwantificering van Plasmodium falciparum in besmette waterige rode bloedcellen, met behulp van een verzwakte totale reflectie infrared spectrometer en multivariate data-analyse.
Methodenartikel
Hier presenteren we een protocol voor de detectie en kwantificering van Plasmodium falciparum in besmette waterige rode bloedcellen, met behulp van een verzwakte totale reflectie infrared spectrometer en multivariate data-analyse.
We tonen een methode voor de kwantificering en opsporing van parasieten in waterige rode bloedcellen (RBC) met behulp van een eenvoudige benchtop verzwakt totale reflectie Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectrometer in combinatie met Multivariate Data-analyse ( MVDA). 3D 7 P. falciparum werden gekweekt voor 10% parasitemia ring fase parasieten en gewend spike verse donor geïsoleerd RBC een verdunning als reeks wilt maken tussen 0 – 1%. 10 µL van elk monster werden geplaatst in het midden van het venster van de diamant ATR te verwerven van het spectrum. De sample data werd behandeld om de signaal / ruisverhouding en te verwijderen van de bijdrage van water, en vervolgens de tweede afgeleide werd toegepast om op te lossen van de spectrale eigenschappen. De gegevens werden vervolgens geanalyseerd met behulp van twee soorten MVDA: eerste belangrijkste componenten analyse (PCA) om uitschieters waarna gedeeltelijke regressie met kleinste kwadraten (PLS-R) om te bouwen van het model van de kwantificering.
Malaria is een van de meest verwoestende ziekten van onze tijd; meer dan de helft van de bevolking woont in endemische gebieden in gevaar en het onevenredig jaagt de slechte1,2,3,4. Een groot deel van het probleem is de asymptomatische dragers en vroege fase patiënten die fungeren als reservoirs voor mosquito vectoren5, waardoor pieken van infectie tijdens natte seizoenen en toestaand het om te volharden in gemeenschappen. Malaria wordt veroorzaakt door vijf Plasmodium parasieten, de meest dodelijke daarvan is P. falciparum , waardoor de meest ernstige vorm van de ziekte-2.
Technieken voor de diagnose van malaria zijn op dit moment minder dan perfect. Optische microscopie, de huidige gouden standaard, kan alleen detecteren 62-88 parasieten/µL afhankelijk van de gebruikte methode6. Bovendien, als gevolg van de intensiteit en de hoge vaardigheid vereist, in vele regio's microscopie misdiagnoses > 50% van de gevallen, vooral die met lage parasitemie niveaus2, die rechtstreeks kan worden toegeschreven aan het gebrek aan hulpbronnen in het gebied en de resultaten in het misbruik van anti-malaria drugs. De andere 2 belangrijkste diagnostische methoden zijn snelle Diagnostische Tests (RDTs), die gebruik maken van antilichamen voor de detectie, en Polymerase Chain Reaction (PCR) tests, die discrimineren en kwantificeren van parasieten uit DNA. Momenteel zijn RDTs uitsluitend kundig voor speurder P. falciparum en P. vivax van ten minste 100 parasieten/µL bloed wat resulteert in zeldzamere vormen van de ziekte worden onbehandeld. 7 , 8 daarentegen PCR testen discrimineren en kwantificeren van de verschillende soorten Plasmodium bij een gevoeligheid van 0.0004-5 parasieten/µL bloed. Echter, het dure reagentia, apparatuur en technische vaardigheid vereist, en is dus niet geschikt voor de toepassing van het veld.
Een zeer gevoelige, betrouwbare en betaalbare techniek is essentieel voor het verbeteren van de diagnose tijden, en dus betere geduldige resultaten en ziekteverwijdering mogelijk te maken. Verzwakte totale reflectie Fourier transformatie (ATR-FTIR) spectroscopie biedt een mogelijke oplossing voor dit probleem. Vorige werk heeft aangetoond dat het mogelijk was om detecteren en kwantificeren van P. falciparum in methanol vaste bloedfilms bereiken de detectiegrenzen van < 1 parasiet/µL bloed (< 0.0002% parasitemia)9, die vergelijkbaar met PCR methodes is. Recente studies hebben aangetoond dat het mogelijk is te detecteren en kwantificeren van parasieten in waterige monsters en dus het elimineren van de fixatie stap. Factoren zoals waterdamp, spectrale lawaai en gegevens behandeling moeten echter worden in aanmerking genomen voor optimale resultaten10.
Dit protocol heeft tot doel nieuwe gebruikers leert verwerven ATR-FTIR spectra en een regressiemodel voorbereiden met de opsporing van P. falciparum van waterige rode bloedcellen (RBC) monsters10.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Raadpleeg de juiste Material Safety Data Sheets (MSDS) en zoeken passende Biosafety Level 2 (BSL-2) opleiding. Alle kweken stappen moeten worden gedaan in een kast van BSL-2 met behulp van aseptische techniek, wat betekent dat er een risico van blootstelling aan schadelijke UV-straling van de decontaminatie stappen, naald stick verwondingen, en potentiële biologische blootstelling en infectie als de cultuur van de parasiet eventuele verwondingen invoert. Bovendien, voorraad bloed van bloedbanken alleen vertoond voor bepaalde ziekten en de mogelijkheden voor het verspreiden van bloed overgedragen ziekten is een potentieel risico. Zoek onmiddellijk medische hulp in het voorkomen van letsel.
1. voorbereiding en meting van 3D 7 Plasmodium falciparum parasiet verdunningsreeks
Opmerking: Plasmodium sp. cultuur is zeer gevoelig. Gebruik vers/lopende reagentia en voeden van de parasieten regelmatig door het veranderen van de media. Feed culturen onder 5% parasitemia elke tweede dag; feed culturen tussen 6-10% parasitemia of twee keer per dag; en culturen tussen 11-20% tot 4 keer per dag voeden. Parasieten die beginnen te verhongeren zal verliezen hun vorm en beginnen te contracteren. In een dergelijk geval, voeden en Verdun onmiddellijk door het veranderen van de media en voorraad RBC. verzamelen het bloed van de donor in bloed collectie buizen met heparine als antistollingsmiddel en maatregel binnen de eerste 6 uur toe te voegen.
2. multivariate Data-analyse (MVDA)
Opmerking: Gegevensverwerking moet worden gedaan over de gehele dataset om te voorkomen dat lawaai en de toevoeging van pieken van niet-biologische oorsprong. In tegenstelling, analyseren over de biologisch relevante regio's: 2980-2800/cm en 1750-850/cm.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Gedeeltelijke kleinste kwadraten (PLS-R) uitzetten en de bijbehorende regressie vector, Figuur 1a en 1b respectievelijk, laten zien dat het signaal van parasieten onderscheiden genoeg van de RBC die ze kunnen worden gebruikt om de vorm een lineaire regressie model moet worden gebruikt voor de voorspelling van parasieten in toekomstige gegevensverzamelingen.
Een robuuste, lineaire PL...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
PLS-R-model is een gecontroleerde multivariate methode waarmee wordt gezocht naar een lineaire relatie, Y = bX + E, tussen de voorspellende variabelen X (hier, de absorptie bij elke golfgetal) en een continu variabele Y (hier, het niveau van de parasitemia). Kortom, het model combineert de variabelen in X bij het maken van een nieuwe reeks van latente variabelen (LVs) die de variantie in X gecorreleerd met Y vangen, en berekent de vector van een regressie (b) een nieuwe resultaten van het spectrum in de schatting van de ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Aan de auteurs financiering werd verstrekt door de Australian Research Council (toekomst Fellowship FT120100926 aan BRW), nationale gezondheids- en medische onderzoek Raad van Australië (Program grant en Senior Research Fellowship aan JGB; Vroege carrière Fellowships JSR; Infrastructuur voor onderzoek instituten ondersteuning regeling subsidie aan het Instituut Burnet), en de Victoriaanse staat regering operationele infrastructuur ondersteuning subsidie aan het Instituut Burnet. Wij erkennen Mr. Finlay Shanks voor instrumentele ondersteuning.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Donor blood | - | - | Moet worden verzameld door een opgeleide medische professional |
| Stock blood | Australian Red Cross` | - | |
| 3D7 Plasmodium falciparum | The Burnet Institute | - | Laboratoriumstam wild type equivalent |
| RPMI-1640 media met L-hepes zonder Sodium Bicarbonate | Sigma Aldrich | R6504 | |
| Albumax (Gibco) | Thermofisher | E003000PJ | Als portie in 50 mL falcon tubes en bewaar in de vriezer |
| Sodium Bicarbonate | Sigma Aldrich | S5761 | |
| Giemsa Stain | Sigma Aldrich | 48900 | |
| Sorbitol | Sigma Aldrich | S1876 | Moet worden gefilterd voor gebruik in cultuur |
| Blood collection tubes (Vacutainers) | Becton, Dickonson and Company | 367671 | |
| Immersion Oil | Thermofisher | M3004 | |
| 50 mL culture dishes | Falcon | 353025 | |
| 25mL pipette tips | Falcon | 357515 | |
| 10mL pipette tips | Falcon | 357530 | |
| Microscope Slides | Sigma Aldrich | S8902 | |
| Centrifuge tubes 50 mL | Sigma Aldrich | T2318 | |
| Automated pipette controller | Integra-biosciences | 155 015 | |
| Sorvall Legend X1R Centrifuge | Thermofisher | 75004260 | |
| Forma™ 310 Direct Heat CO2 Incubators | Thermofisher | 310TS | |
| Nikon Eclipse E-100 Binocular Microscope | Nikon Instruments | E100_2CE-MRTK-1 | Wanneer gekocht, zorg ervoor dat de 100x lens een olie-immersie lens is |
| Bruker Alpha Ft-IR Spectrometer met ATR Quick Snap Attachment | Bruker | 9308-3700 | Zorg ervoor dat u "Eco-ATR" attachment aanvraagt bij aankoop |
| Matlab | Mathworks Inc | Multivariate data analyse software | |
| The Unscrambler X | CAMO | Multivariate data analyse software | |
| PLS-Toolbox | Mathworks, Inc. | GUI voor Matlab |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen