Malaria to starożytna choroba, która głęboko ukształtowała historię ludzkości. Tylko w 2023 roku w 85 krajach endemicznych zgłoszono 263 miliony przypadków, co spowodowało 597 000 zgonów1. Choroba jest wywoływana przez pasożyty pierwotniaków z rodzaju Plasmodium, należące do gromady Apicomplexa. Spośród pięciu gatunków, które zarażają ludzi - P. falciparum, P. vivax, P. knowlesi, P. ovale i P. malariae - P. falciparum i P. vivax stanowią większość przypadków. P. falciparum jest związany z ciężką postacią malarii i dominuje w Afryce, podczas gdy P. vivax ma najszersze rozmieszczenie geograficzne, jest bardziej rozpowszechnione w Ameryce Południowej i Azji2.
Złożoność cyklu życiowego Plasmodium , który obejmuje wiele etapów rozwojowych u dwóch gospodarzy, ułatwia jego przenoszenie i utrzymywanie się w regionach endemicznych3. Kluczowym krokiem w tym cyklu jest przejście od człowieka do wektora komara, co czyni go kluczowym celem interwencji. Transmisja rozpoczyna się w ludzkim gospodarzu, gdzie etapy płciowe Plasmodium rozwijają się, gdy merozoity różnicują się w gametocyty męskie i żeńskie. Po spożyciu przez komara, sygnały środowiskowe wyzwalają aktywację gametocytów i tworzenie gamet, co prowadzi do zapłodnienia w świetle jelita środkowego. Powstała zygota różnicuje się w ruchliwy ookinet, który aktywnie atakuje nabłonek jelita środkowego i przekształca się w oocystę w blaszce podstawnej. Wewnątrz oocysty wytwarzane są tysiące sporozoitów, które następnie są uwalniane do hemolimfy, umożliwiając im migrację do gruczołów ślinowych. Tam sporozoity atakują komórki groniaste i przemieszczają się do światła gruczołu, gdzie pozostają do momentu, gdy komar spożyje kolejny posiłek z krwi, przenosząc pasożyta na ludzką skórę4.
Poszukiwanie nowych strategii blokowania transmisji (TB) ma kluczowe znaczenie ze względu na ograniczenia dostępnych leków i rosnącą oporność na leki przeciwmalaryczne5. Tradycyjne metody badań przesiewowych, takie jak infekcje komarami, ręczna analiza mikroskopowa lub inkorporacja radioaktywnej hipoksantyny, są pracochłonne, trudne do standaryzacji i nieodpowiednie do zastosowań o wysokiej przepustowości 6,7. Nowsze podejścia wykorzystujące detekcję opartą na fluorescencji (np. barwienie DNA lub reportery GFP) poprawiły skuteczność, jednak nadal istnieją poważne wyzwania w ocenie związków, które celują w stadia płciowe pasożyta 6,7,8.
Aby sprostać tym wyzwaniom, opracowano transgeniczną linię P. berghei wykazującą ekspresję nanolucyferazy (nLuc), nazwaną Ookluc 8. W tym systemie gen nLuc jest umieszczany pod kontrolą specyficznego dla ookinete promotora białka związanego z okosynoitem i TRAP (CTRP), który jest aktywowany w zygotach, co prowadzi do produkcji nLuc rozpoczynającej się około 6 godzin po aktywacji gamet i osiągającej szczyt 24 godziny po teście konwersji8. Konstrukcja ta umożliwia zautomatyzowaną, opartą na luminescencji kwantyfikację żywotności pasożyta wkrótce po zapłodnieniu - eliminując potrzebę bezpośredniej manipulacji wektorami - i ułatwia wysokoprzepustowe badania przesiewowe tysięcy związków8.
Chociaż ekspresja nLuc zachodzi niezależnie od żywotności ookinatów, co ogranicza wykrywanie związków, które specyficznie wpływają na późniejsze etapy, takie jak morfogeneza ookinate, Ookluc pozostaje wysoce skuteczny w identyfikacji związków gruźlicy, które celują w gametogenezę, rekombinację płciową lub przeżycie pasożyta w komara, w tym czynników indukujących produkcję reaktywnych form tlenu. Poprzednie badania potwierdziły ten system, skutecznie identyfikując związki, o których wiadomo, że hamują etapy płciowe Plasmodium 9,10,11,12,13,14,15. W związku z tym Ookluc stanowi solidną i innowacyjną platformę do wysokoprzepustowych badań przesiewowych stadiów płciowych Plasmodium, ułatwiając odkrywanie nowych związków gruźlicy i przyspieszając wysiłki na rzecz eliminacji malarii w nadchodzących latach8. Protokół ten przedstawia zastosowanie systemu Ookluc do badań przesiewowych leków i oznaczania stężenia hamującego 50% (IC50).