Ludzka afrykańska trypanosomatoza (HAT), czyli śpiączka, jest wywoływana przez przenoszone przez wektory pasożyty pierwotniaków Trypanosoma brucei spp1. Szacuje się, że obecna liczba zachorowań wynosi mniej niż 7 tysięcy rocznie, a prawie 70 milionów ludzi jest narażonych na ryzyko zakażenia pasożytem na kontynencie afrykańskim. Choroba, która nie jest leczona, jest najczęściej śmiertelna, obejmuje wczesne stadium hemolimfyfy, w którym pasożyty są obecne we krwi, przechodząc do późnego stadium, gdy pasożyty atakują ośrodkowy układ nerwowy (OUN) i nie są już podatne na leczenie lekami trypanosomalnymi we wczesnym stadium2. Obecne terapie lekowe w późnym stadium HAT charakteryzują się zarówno złożonymi, długotrwałymi schematami leczenia, jak i poważnymi skutkami niepożądanymi, a także zgłaszaną opornością, dlatego konieczne są badania nad nowymi terapiami lekowymi3,4.
Badanie późnego stadium ludzkiej trypanosomatozy afrykańskiej (HAT) w tradycyjnych modelach mysich jest długotrwałe i złożone, a usunięcie tkanki mózgowej jest wymagane do monitorowania obciążenia pasożytniczego5. Zwierzęcy szczep zakaźny T. b. brucei jest używany jako model badawczy trypanosomatozy, której późne stadium pojawia się 21 dni po zakażeniu (dpi). Aby monitorować zakażenie pasożytem niebioluminescencyjnym typu dzikiego w modelu mysim, jedynymi metodami określania obciążenia pasożytami są błony krwi obwodowej lub ilościowy PCR. W przypadku obciążenia pasożytami w mózgu, mysz musi zostać poddana ubojowi, wycięciu mózgu i przeprowadzeniu qPCR na tkankach, co uniemożliwia śledzenie pasożytów przez wiele punktów czasowych w późnym stadium infekcji. Powoduje to niemożność śledzenia w czasie rzeczywistym infekcji w obrębie ośrodkowego układu nerwowego (OUN).
Obrazowanie bioluminescencyjne in vivo (BLI) może zapewnić bardzo czułe, nieinwazyjne wykrywanie rozprzestrzeniania się pasożytów i progresji choroby w modelu mysim, które można śledzić u pojedynczego zwierzęcia przez cały eksperyment6. BLI opiera się na emisji światła w widmie widzialnym wytwarzanego w reakcji katalizowanej lucyferazą. Emitowane fotony są następnie wykrywane przez kamerę z urządzeniem sprzężonym z ładunkiem (CCD)7. W tym celu patogen jest genetycznie modyfikowany w celu ekspresji białka lucyferazy, a substrat, lucyferyna, jest wprowadzany w punktach zainteresowania przez wstrzyknięcie. Główną zaletą tej metody jest możliwość przeprowadzania badań podłużnych, w których to samo zwierzę można obrazować kilkakrotnie przy minimalnych skutkach ubocznych. Uzyskany sygnał bioluminescencyjny można określić ilościowo, wskazując w ten sposób obciążenie patogenem.
Optymalizacja i walidacja bioluminescencyjnego T. b. brucei z przesunięciem ku czerwieni umożliwiła badanie późnego stadium infekcji za pomocą nieinwazyjnych procedur, wykrywając pasożyty wcześniej niż mikroskopia filmu krwi i znacznie redukując czas, koszt i liczbę zwierząt potrzebnych do badania infekcji OUN i badań przesiewowych leków w późnym stadium trypanosomatozy8,9. W tym protokole pokazujemy zakażenie myszy bioluminescencyjnymi trypanosomami i sposób wizualizacji pasożytów in vivo w celu ilościowego określenia progresji choroby i penetracji OUN.