1. Uzyskiwanie świeżo wyselekcjonowanych zainfekowanych erytrocytów
W przypadku tego testu najlepsze wyniki uzyskuje się, stosując świeżo wyselekcjonowane hodowle pod kątem ekspresji powierzchniowej białka PfEMP1. W tym konkretnym eksperymencie linia 3D7 P. falciparum została wyselekcjonowana przy użyciu specyficznych przeciwciał, zgodnie z wcześniejszym opisem1.
Dzień 1
- Odwirować 200 μl upakowanych komórek krwi z hodowli P. falciparum zawierającej 2-5 % IE w stadium późnym, wirując przy 800 x g przez 8 min w temperaturze pokojowej.
- Resuspender osad krwi w 2 ml podgrzanego do 37 °C 0,75 % roztworu żelatyny w sterylnej probówce o pojemności 14 ml i pozostawić na 15-20 min w temperaturze 37 °C, aby umożliwić sedymentację niezinfekowanych erytrocytów oraz IE w stadium pierścianowym.
- Zebrać IE w stadium późnym, t.j. fazę górną, do nowej probówki 14 ml i przemyć dwukrotnie 10 ml podgrzanego do 37 °C buforu do przemywania erytrocytów (RBC-wash media).
- Rozcieńczyć 50 μl specyficznych przeciwciał anty-PfEMP1 w 2 ml podgrzanego do 37 °C buforu RBC-wash media i przefiltrować sterylnie.
- Wymieszać przemyte IE w stadium późnym ze sterylnym rozcieńczonym antyserum w sterylnej probówce 14 ml i inkubować przez 30 min w temperaturze 37 °C przy łagodnym mieszaniu.
- Odwirować przy 800 x g przez 8 min w temperaturze pokojowej i przemyć dwukrotnie 10 ml podgrzanego do 37 °C buforu RBC-wash media.
- Przemyć 50 μl zawiesiny Dynabead Protein A dwukrotnie buforem RBC-wash media, używając magnesu DynaMaq-15.
- Resuspender Dynabeads w 300 μl buforu RBC-wash media i dodać je do przemytych IE w stadium późnym. Inkubować przez 30 min w temperaturze 37 °C przy łagodnym mieszaniu.
- Przenieść probówkę na magnes DynaMaq-15. Pozostawić na 1-2 min i usunąć całą ciecz.
- Resuspender Dynabeads w 4-5 ml buforu RBC-wash media. Przenieść probówkę z powrotem na magnes i pozostawić na 1-2 min przed usunięciem całej cieczy. Powtórzyć etap przemywania raz.
- Przenieść przemyte kuleczki do sterylnej kolby hodowlanej o powierzchni 25 cm2 zawierającej 200 μl świeżo upakowanych erytrocytów. Dodać do hodowli 5-6 ml pożywki Albumax. Przechowywać przez noc w atmosferze 5% CO2 w temperaturze 37 °C.
Dzień 2
- Usuń kuleczki Dynabeads z hodowli, gdy wybrane IE ponownie zainfekują świeże erytrocyty, przenosząc całą hodowlę do sterylnej probówki o pojemności 14 ml. Umieść probówkę na magnesie DynaMaq-15 i pozostaw na 1-2 min. Następnie przelej cały płyn z powrotem do kolby hodowlanej.
- Prowadź hodowlę przez jak najmniejszą liczbę cykli, aż do uzyskania parasitemii na poziomie 5-10 % i osiągnięcia przez pasożyty stadium pierścienia.
- IE należy poddać analizie FACS, aby upewnić się, że uzyskano prawidłowy fenotyp powierzchniowy, t.j. ekspresję białka PFD1235w i/lub PF11_00081.
2. Przygotowanie sond
Sondy antysensowne RNA zostały wygenerowane z najbardziej zmiennych regionów genów var PFD1235w oraz PF11_0008 z genomowego DNA P. falciparum 3D7. DNA zostało powielone metodą PCR i sklonowane odpowiednio do wektora pSPT18 lub 19 w celu transkrypcji, zgodnie z opisem producenta (Roche). Sondy (o długości odpowiednio 580 par zasad (bp) i 590 bp) zostały znakowane digoksigeniną (DIG) lub biotyną przy użyciu odpowiednio zestawu DIG RNA labeling Kit lub mieszaniny Biotin RNA labeling Mix. Specyficzność sond potwierdzono zarówno za pomocą analiz Northern blot, jak i analizy FISH z pojedynczym znakowaniem1.
3. Wykonanie cienkiego rozmazu i fiksacja pasożytów przed hybrydyzacją in situ
Dzień 1
Wszystkie etapy są wykonywane w środowisku wolnym od RNaz, a wszystkie odczynniki są wolne od RNaz lub zostały poddane wstępnej obróbce pirokarbonianem dwuetylowym (DEPC) lub preparatem RNase Zap (Invitrogen). Przedmioty szkiełka i szkiełka nakrywki należy oczyścić alkoholem, aby usunąć pozostałości tłuszczów produkcyjnych. Ważne jest, aby przeprowadzać protokół bez żadnych przerw między poszczególnymi krokami, w celu zminimalizowania ryzyka kontaminacji nukleazami.
- Przygotować cienki rozmaz krwi standardową metodą rozmazywania3. Używając obiektywu imersyjnego 100x mikroskopu, należy policzyć IE i obliczyć procentową zawartość IE w kulturze. Sprawdzić, czy stadia rozwoju pasożytów są w przybliżeniu zsynchronizowane, w stadiach pierścianowatych i wczesnych trofozoitów cyklu IE. Są to stadia przedreplikacyjne, jednojądrowe, wykazujące ekspresję mRNA genu var, odpowiednie dla tego typu analiz transkrypcyjnych metodą FISH na pojedynczych komórkach.
- Przenieść 50 μl kultury pasożytów, przy parasitemii 5-10 %, do 1,5 ml probówki Eppendorf wolnej od RNaz. Centryfugować przez 1 min przy 2 000 rpm w temperaturze pokojowej.
- Usunąć medium i dodać 50 μl PBS pH 7,2 w wodzie traktowanej DEPC. Delikatnie wymieszać zawartość probówki. Powtórzyć etap sedymentacji odśrodkowej dwukrotnie, aby oczyścić komórki z medium i szczątków komórkowych.
- Przygotować cztery wysokiej jakości cienkie rozmazy. Dla każdego rozmazu wykonać jeden rozmaz w jednym dołku o średnicy 11 mm na szkiełku z 4 dołkami, t.j. łącznie cztery szkiełka przedmiotowe, w komorze laminarno-ulotowej wolnej od RNaz (krok krytyczny). Krótko pomachać szkiełkami w powietrzu, aby wyschnęły. Przygotować trzy dodatkowe szkiełka do kontroli negatywnych – jedno szkiełko do barwienia pojedynczą sondą dla innego nieistotnego genu przy użyciu specyficznej sondy, drugie szkiełko do traktowania RNazą i trzecie szkiełko zawierające IE niewykazujące ekspresji badanego genu. Pozostawić szkiełka do wyschnięcia na blacie przez 10-20 min.
- Utrwalić cienkie rozmazy, dodając do dołków 60 μl roztworu utrwalającego zawierającego 4 % paraformaldehydu i 5 % lodowatego kwasu octowego. Pozostawić przez 10 min na blacie w temperaturze pokojowej.
- Przemyć szkiełka w buforze 2x SSPE przez 5 min przy delikatnym mieszaniu w temperaturze pokojowej. Krótko usunąć nadmiar cieczy, delikatnie dotykając dołków zawierających komórki ręcznikiem papierowym.
- Przykryć szkiełka roztworem 0,01 % pepsyny w 0,01 M HCl na 2 min w 37 °C (krok niezwykle krytyczny). Przemyć szkiełka w 2x SSPE przez 5 min w temperaturze pokojowej.
- Rozcieńczyć roztwór RNazy do końcowego stężenia 10 μg/ml. Przykryć rozmazy kontroli negatywnej 60 μl roztworu RNazy. Inkubować przez 30 min w 37 °C, a następnie przemyć szkiełka w 2x SSPE przez 5 min w temperaturze pokojowej.
- Bezzwłocznie przejść do etapu hybrydyzacji.
4. Hybrydyzacja sond RNA na utrwalonych preparatach
Dzień 1
- Przygotować komorę do hybrydyzacji, taką jak ThermoStar 100 HC4 lub puste pudełko na końcówki do pipet umieszczone w czystym piekarniku, spryskując ją preparatem RNase Zap i wycierając do sucha ręcznikiem papierowym. Napełnić kanały komory do hybrydyzacji lub dno pudełka wodą traktowaną DEPC, aby upewnić się, że preparaty nie wyschną podczas hybrydyzacji. Zamknąć komorę i podgrzać do 48 °C.
- Rozcieńczyć sondy w roztworze do hybrydyzacji do stężenia końcowego 12 ng/μl. Zdenaturować roztwór sond w temperaturze 65 °C przez 5 min w bloku grzejnym. Natychmiast schłodzić na lodzie.
- Krótko wysuszyć preparaty na powietrzu po płukaniu w 2x SSPE. Ostrożnie usunąć nadmiar cieczy wokół dołków za pomocą ręcznika papierowego.
- Otworzyć komorę do hybrydyzacji i umieścić w niej preparaty. Nanieść jedną lub obie sondy w całkowitej objętości 60 μl na dołek. Ostrożnie przykryć kroplę cieczy wolnym od RNaz szkiełkiem zakrywającym, używając sterylnej pęsety.
- Zamknąć komorę i przeprowadzić hybrydyzację preparatów w temperaturze 48 °C przez co najmniej 16 hr w ciągu nocy.
5. Koniugacja przeciwciał i amplifikacja fluorescencji
Dzień 2
Poniższe kroki opierają się na systemie TSA Plus Fluorescence Palette od firmy Perkin Elmer. Wszystkie etapy przeprowadza się w temperaturze pokojowej.
- Przemyć preparaty 3 razy w buforze TNT przez 5 min przy łagodnym wstrząsaniu.
- Zablokować dołki w 150 μl buforu TNB przez 30 min.
- Rozcieńczyć przeciwciało α-DIG sprzężone z HRP w buforze TNB w stosunku 1:100 oraz przeciwciało α-biotynowe sprzężone z HRP w buforze TNB w stosunku 1:500. Usunąć nadmiar buforu TNB z preparatów za pomocą chusteczki papierowej. W przypadku jednoczesnej detekcji dwóch transkryptów można zastosować oba przeciwciała jednocześnie. Nanieść całkowitą objętość 100 μl roztworu przeciwciała w TNB na dołek i ostrożnie przykryć szkiełkiem nakrywką. Inkubować preparaty przez 2 hr.
- Ostrożnie zdjąć szkiełka nakrywki. Przemyć preparaty w buforze TNT 3 razy przez 5 min.
- Rozcieńczyć fluorofor FITC w odczynniku do amplifikacji tyramidowej w stosunku 1:500 i nanieść 100 μl roztworu do każdego dołka. Przykryć dołki szkiełkami nakrywką i inkubować przez 12 min.
- Ostrożnie zdjąć szkiełka nakrywki i przemyć preparaty 3 razy przez 5 min w buforze TNT przy łagodnym wstrząsaniu.
- Rozcieńczyć fluorofor Cyan3 w odczynniku do amplifikacji tyramidowej w stosunku 1:500. Dodać 100 μl tego roztworu na dołek. Przykryć dołki szkiełkami nakrywka i inkubować przez 12 min.
- Ostrożnie zdjąć szkiełka nakrywki, a następnie szybko opłukać preparaty poprzez zanurzenie w buforze TNT.
- Przemyć preparaty 3 razy buforem TNT przez 5 min.
- Szybko zanurzyć preparaty w wodzie traktowanej DEPC.
- Pozostawić preparaty do wyschnięcia na powietrzu. Zamontować preparaty przy użyciu odczynnika anty-fade zawierającego DAPI. Uszczelnić rogi szkiełek nakrywka lakierem do paznokci.
- Preparaty są teraz gotowe do analizy mikroskopowej. Przykryć preparaty folią aluminiową i przechowywać w temperaturze 4 °C, jeśli eksperyment ma zostać ukończony następnego dnia. Pełne uszczelnienie boków preparatów można przeprowadzić 24 hr po zastosowaniu odczynnika anty-fade. Pozwoli to na obrazowanie preparatów do jednego tygodnia po zakończeniu protokołu.
6. Wizualizacja zhybrydyzowanych sond
- Włącz mikroskop. Do tego rodzaju eksperymentu wystarczający jest standardowy mikroskop immunofluorescencyjny, jednak w przypadku dostępu do mikroskopu konfokalnego można go wykorzystać do uzyskania obrazów 3D lub nagrań wideo zabarwionych komórek. Pozostaw mikroskop do rozgrzania na 15-30 min. Włącz komputer oraz oprogramowanie.
- Sprawdź jakość barwienia pod mikroskopem immunofluorescencyjnym. Wybierz obszar zawierający kilka pasożytów.
- Ręcznie dostosuj wzmocnienie (gain) każdego lasera. Ustaw czas przebywania piksela (pixel dwell) na 4-6 m-1s-1, a rozdzielczość na 512 x 512 pikseli.
- Wykonaj zdjęcie testowe przy użyciu Frame Lambda. Ponownie dostosuj wzmocnienie lasera.
- Wykonaj minimum 20 wysokiej jakości zdjęć fluorescencyjnych pojedynczych komórek. Aby uzyskać rzetelny przegląd odsetka pasożytów pozytywnych, konieczne jest wykonanie co najmniej 2-5 zdjęć pola zawierającego 5-20 pasożytów.