Este trabalho tem como objetivo descrever um método simples de ensaio de placas para auxiliar na triagem de novas moléculas bioativas contra o estágio taquizoítico do protozoário Toxoplasma gondii.
Artigo de método
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Este trabalho tem como objetivo descrever um método simples de ensaio de placas para auxiliar na triagem de novas moléculas bioativas contra o estágio taquizoítico do protozoário Toxoplasma gondii.
A toxoplasmose é uma infecção parasitária comumente relacionada a lesões oculares e malformações neonatais. Desde o início dos anos 1950, o tratamento de primeira linha para essa doença tem sido baseado na combinação de sulfadiazina, pirimetamina e ácido folínico. Ao longo desses anos, apenas alguns regimes alternativos foram introduzidos. Isso destaca a necessidade de descobrir novas moléculas bioativas contra Toxoplasma gondii. Considerando que esse patógeno é um parasita intracelular obrigatório, a triagem tradicional de medicamentos em laboratório normalmente requer materiais e equipamentos caros, como ensaios usando proteínas fluorescentes ou parasitas expressores de β-galactosidase. Além disso, métodos como a quantificação por microscopia óptica podem ser demorados. O ensaio de placas é um método que avalia a intensidade da proliferação intracelular de patógenos medindo o número de regiões e a área de destruição em uma monocamada celular danificada pelo ciclo lítico do parasita. Este trabalho descreve um protocolo otimizado de ensaio de placas, projetado para rastrear moléculas ativas contra taquizoítos intracelulares de T. gondii in vitro. Esse protocolo utiliza materiais baratos e um sistema de laboratório simples, gerando resultados rápidos e reprodutíveis que facilitam a identificação de novas moléculas ativas contra esse parasita por diversos grupos de pesquisa.
A toxoplasmose é uma doença zoonótica com distribuição heterogênea mundial, afetando aproximadamente um terço da populaçãoglobal 1,2. Os sintomas dessa doença estão associados ao grau de imunidade do hospedeiro e à replicação doparasita 3,4. A fase aguda da doença, caracterizada pela replicação do estágio taquizoítico, é geralmente assintomática em indivíduosimunocompetentes 5,6. Em contraste, indivíduos imunocomprometidos apresentam sintomas mais frequentes, incluindo sintomas inespecíficos como mal-estar geral, febre, além de encefalite e retinocoroidite 6,7,8. Apesar de sua importância clínica, o tratamento atualmente disponível é ineficaz contra o estádio de bradizoíto Toxoplasma gondii (na fase crônica) e não resulta em cura parasitológica. Eventos adversos aos medicamentos atuais também reduzem a adesão ao tratamento 9,10,11. Portanto, é necessário encontrar tratamentos novos, mais seguros e eficazes para a toxoplasmose.
O desenvolvimento de novos medicamentos envolve um longo período de tempo, bilhões de dólares em investimentos e múltiplas etapas de pesquisa. Como o custo do desenvolvimento de medicamentos é alto, a indústria farmacêutica precisa selecionar o melhor candidato a medicamento comantecedência 12, 13, 14, 15. Para o rastreamento de drogas, várias abordagens podem ser empregadas, incluindo métodos in silico, o uso de inteligência artificial e a abordagem mais comum, métodosbiológicos 16,17,18,19. A triagem biológica in vitro envolve o uso de bibliotecas de moléculas (quimiobibliotecas) para disponibilizar moléculas para a identificação da atividade biológica 20,21,22. Como essas quimiobibliotecas contêm uma diversidade de moléculas, é necessário otimizar recursos e tempo. Portanto, o ensaio de placas pode ser um método para ajudar a filtrar rapidamente novas moléculas bioativas contra vários patógenos, como T. gondii.
O ensaio de placas é um método in vitro que utiliza o ciclo lítico de patógenos intracelulares para quantificar a concentração de patógenos em uma monocamada celular, resultando na formação de placas necróticas ao longo dotempo 23. O primeiro estudo usando a técnica de ensaio de placas data do início da segunda metade do século XX, quando a equipe de Renato Dulbecco usou monocamadas de fibroblastos de galinha infectados com o vírus da Encefalomielite Equina Ocidental para demonstrar a proporcionalidade entre o número de placas necróticas formadas e a concentração do vírus16. O uso dessa técnica em T. gondii também foi bem descrito, como já elucidado por Ufermann e colaboradores23.
Um dos primeiros estudos a usar o ensaio de placa para observar uma resposta na inibição de T. gondii contra diferentes concentrações de moléculas foi realizado por Roberts et al. em 1976-17. Embora o ensaio de placas seja amplamente utilizado para a titulaçãoviral 16,24, esse método foi empregado por apenas alguns grupos de pesquisa para avaliar a atividade anti-T. gondii dasmoléculas 21,22,25,26,27. Buscando um ensaio que permitisse testar bibliotecas de compostos com alta produtividade, utilizando materiais baratos e um laboratório simples, o ensaio de placas foi explorado como alternativa para triagem de drogas em laboratório rotineira. Isso levou ao estabelecimento de um protocolo otimizado que permite a avaliação simultânea da atividade de diferentes moléculas usando materiais simples e um sistema de aquisição de imagem, resultando em resultados rápidos e reprodutíveis. Assim, descrevemos aqui o protocolo detalhado, validado em nosso laboratório, para auxiliar outros grupos na triagem de novas moléculas bioativas contra taquizoítos de T. gondii.
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A manipulação de parasitas e culturas celulares, bem como o descarte e destino de resíduos, foram realizados de acordo com a legislação brasileira, conforme exigido pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) RDC nº 222/2018. Todos os procedimentos foram supervisionados pelo Comitê Interno de Biossegurança (CIBio) do ICB-UFMG. Este estudo não envolve o uso de animais, humanos ou organismos geneticamente modificados. Bolsas do CNPq, CAPES e FAPEMIG apoiaram esse trabalho. ESMD (CNPq 308082/2023-0) e RWAV (CNPq 305574/2021-3) são bolsistas de produtividade do CNPq. Os reagentes e os equipamentos utilizados estão listados na Tabela de Materiais.
1. Preparação do médio RPMI-1640 suplementado
NOTA: O meio RPMI-1640 foi originalmente desenvolvido para cultivar células de leucemia humana, tanto em suspensão quanto em monocamadas. No entanto, estudos posteriores mostraram sua adequação para uma variedade de cultivos celulares de mamíferos.
2. Preparação do PBS (1x)
NOTA: Para preparar 1 L de soro salino tamponado com fosfato (PBS) em pH 7,2 e 25 °C, siga os passos abaixo.
3. Preparação de solução de formol a 4%
4. Preparação da solução padrão das moléculas ativas
NOTA: Verifique a solubilidade das moléculas em DMSO, DMF, etanol ou água, e selecione o solvente mais adequado. Para minimizar os potenciais efeitos de toxicidade diluente em parasitas, a solução padrão deve estar pelo menos 1000 vezes mais concentrada do que a maior concentração do composto a ser testado. Por exemplo, se a maior concentração a ser testada for 1 μM, a solução padrão deve ser pelo menos 1 mM. Para preparar uma solução de estoque de 10 mM, siga os passos abaixo:
5. Cultura celular
6. Preparação de placas de cultivo
7. Cultivo in vitro com taquizoíto
NOTA: Para o ensaio de placas, recomendamos a cepa de RH de T. gondii.
8. Quantificação de taquizoítos
9. Preparação de ensaio de placas para moléculas ativas de creening S a partir de uma quimiobiblioteca
NOTA: Este ensaio tem como objetivo identificar moléculas que reduzem a proliferação de T. gondii em mais de 50% a uma concentração de 1 μM. Antes de iniciar esse ensaio, deve ser realizado um ensaio de citotoxicidade (por exemplo, método MTS ou método MTT) para garantir que as concentrações de composto usadas no ensaio de placa não sejam tóxicas para as células hospedeiras.
10. Coloração de placas com violeta cristalino e aquisição de imagem
11. Ensaio de reversibilidade
NOTA: O objetivo principal do ensaio de reversibilidade com taquizoítos de T. gondii é determinar se a capacidade de proliferação dos parasitas tratados é completamente abolida ou reduzida após a remoção dos compostos do meiode cultivo 31.
12. Análise de imagens usando o software ImageJ

Figura 1: Análise passo a passo dos resultados no software ImageJ. (A) Seleção de ferramentas "oval". (B) Seleção da área de interesse na imagem. (C) Nova janela de imagem (Ctrl + N) com configurações recomendadas. (D) Etapas para "Análise de limiar após colar a área de interesse na nova janela de imagem." (E) Huang e seleção de opções vermelhas na janela de Limiar, resultando em todas as áreas brancas preenchidas em vermelho. (F) Sequência dos passos usados para o "Analisar Partículas". (G) O cenário usado para analisar as partículas. (H) O resultado da porcentagem da área total destruída é mostrado na janela de resumo. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
13. Análise estatística
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Para avaliar o ensaio de placas após o tratamento, tanto os controles positivos (células infectadas com taquizoítos e não tratadas) quanto negativos (células não infectadas com 0,1% de DMSO) são cruciais. Ao final do experimento, o poço controle positivo deve apresentar espaços vazios bem definidos com remanescentes de células aderidas (Figura 2). Em contraste, o poço de controle negativo deve exibir uma monocamada intacta sem espaços vazios. O controle negativo é crucial para confirmar a in...
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A padronização de novos protocolos para testes antiproliferativos é um passo fundamental para o avanço da pesquisa científica na identificação de futuros medicamentos. O protocolo apresentado aqui oferece uma abordagem alternativa para avaliar in vitro a atividade de moléculas bioativas contra taquizoítos de T. gondii. Considerando que T. gondii é um parasita intracelular obrigatório que se locomota por motilidade deslizante, quando os parasitas saem de uma cél...
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Os autores declaram que não têm conflito de interesses.
Os autores também agradecem o financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento e Pesquisa (CNPq), Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) e CAPES/PROEX. Os autores gostariam de agradecer à Pró-Reitoria de Pesquisa da Universidade Federal de Minas Gerais pelo apoio a essa pesquisa. ESMD (CNPq 308082/2023-0) e RWAV (CNPq 305574/2021-3) são bolsistas de produtividade do CNPq.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 0,05% Tripsina-EDTA | Tecnologias de Vida | 25300-062 | |
| Pipeta sorológica de 10 mL | Olen | K17-110 | |
| Centrífuga Falcon tube de 15mL | Fanem | Modelo: 206 | |
| Pipeta sorológica de 5 mL | Olen | K17-115 | |
| Placa de cultura de 6 poços | Sarstedt | 833920 | |
| Balanço analítico | Mettler Toledo | Modelo: AB204 Número de Série: 1116473813 | |
| Antibiótico-Antimicoótico (100X) | Tecnologias de Vida | 15240-062 | |
| Pipeta automática | Kasvi | K1-AID | |
| Centrífuga | Eppendorf | Modelo 5415 R Número de Série: 0023591 | |
| Incubadora CO2 | PHC Corporation | Modelo Nº: MCO-230AICUVL-PA Número de Série: 210360090 | |
| Garrafa de cultura 25 cm² | Sarstedt | 833910 | |
| Dimetil sulfóxido (DMSO) P.A. | Merck | 1,02,95,21,000 | |
| Ethanol P.A | Merck | 1,00,98,31,000 | |
| Soro Bovino Fetal (FBS) | Tecnologias de Vida | 12657-029 | |
| Formaldeído 37-38% | Panreac | 131328 | |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | - | Versão 8.0.1 |
| ImageJ software | - | - | Versão 1.52e |
| Sistemas de documentação de imagem | Bio-Rad | Modelo: Sistema de Imagem ChemiDoc MP Número de Série: 734BR2249 | |
| Exaustor de fluxo laminar | Veco do Brasil | Modelo: VLFS-09 | |
| L-glutamina 200 mM (100X) | Tecnologias de Vida | 25030-081 | |
| Microtubo 0,5 mL | Sarstedt | 72,699 | |
| Fibroblasto Dérmico Humano Normal Neonatal (NHDF) | Lonza | CC-3132 | Generosamente fornecido pela Dra. Sheila Nardelli, de Fiocruz Paraná, Brasil |
| Câmara de Neubauer 0,100 mm 0,0025 mm² | Nova Óptica | 7301-1 | |
| Phmeter | Micronal | Modelo: B374 Número de série: 30/37 | |
| Pipeta 20-200 & micro; L | Kasvi básico | 22032893 | |
| Pipeta 2-20 & micro; L | Labmate Pro | 656630226 | |
| Pipeta 0.2-2 & micro; L | Labmate Pro | 556610114 | |
| Pipeta 1000-5.000 & micro; L | Uniscience | YM4A021482 | |
| Pipeta 100-1000 & micro; L | Eppendorf Research Plus | Q34354C | |
| Fosfato de potássio monobásico (KH2PO4) P.A | Sintetizador | 01F2002.01.AF | |
| RPMI-1640 médio | Sigma-Aldrich | R0883 | |
| Cloreto de sódio (NaCl) P.A. | Cromoline Quí mica Fina | - | |
| Dibásico de fosfato de sódio (Na2HPO4) P.A. | CRQ Produtos Quimicos Eireli | R2715920500 | |
| Dica 1.000 & micro; L | Sarstedt | 7,01,186 | |
| Dica 10 & micro; L | Sarstedt | 7,03,010 | |
| Dica 5.000 & micro; L | Sarstedt | 70,11,83,001 | |
| Dica e ponta; 200 & micro; L | Sarstedt | 7,03,030 | |
| Pipeta de transferência (3,5 mL) | Sarstedt | 86,11,71,001 | |
| Tubo 15 mL | Sarstedt | 6,25,54,502 | |
| Cristal Violeta | Merck | 101408 | |
| Misturador de vórtice | Phoenix | Modelo: AP56 Número de série: 6633 | |
| Banho-maria | Hemoquimica do Brasil | Modelo: HM1003 Número de Série: 700001556 |
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