Африканский трипаносомоз человека (HAT), или сонная болезнь, вызывается трансмиссивными простейшими паразитами Trypanosoma brucei spp1. По оценкам, в настоящее время число случаев заболевания составляет менее 7 тысяч в год, при этом почти 70 миллионов человек подвергаются риску заражения паразитами на африканском континенте. Заболевание, которое чаще всего приводит к летальному исходу при отсутствии лечения, включает в себя раннюю гемолимфатическую стадию, когда паразиты присутствуют в крови, прогрессирующую до поздней стадии, когда паразиты проникают в центральную нервную систему (ЦНС) и больше не поддаются лечению трипаносомальными препаратами на ранней стадии2. Современные методы медикаментозной терапии поздней стадии АТЧ имеют как сложные, длительные схемы лечения, так и серьезные побочные эффекты, а также зарегистрированную резистентность, поэтому исследование новых лекарственных методов лечения является обязательным3,4.
Изучение африканской трипаносомоза человека (АТЧ) на поздней стадии в рамках традиционных мышиных моделей является длительным и сложным, при этом для мониторинга паразитарной нагрузки требуется удаление мозговой ткани5. В качестве исследуемой модели трипаносомоза используется инфицирующий штамм животных T. b. brucei с поздней стадией, появляющейся через 21 день после заражения (dpi). Для мониторинга небиолюминесцентной паразитарной инфекции дикого типа на мышиной модели единственным методом определения паразитарной нагрузки являются снимки периферической крови или количественная ПЦР. Для выбраковки паразитов в мозге мышь необходимо выбраковать, вырезать мозг и провести количественно-ПЦР на тканях, что делает невозможным отслеживание паразитов через несколько временных точек на поздней стадии инфекции. Это приводит к невозможности отслеживать инфекции в центральной нервной системе (ЦНС) в режиме реального времени.
Биолюминесцентная визуализация (BLI) in vivo может обеспечить высокочувствительное, неинвазивное обнаружение распространения паразитов и прогрессирования заболевания в мышиной модели, которое можно отслеживать на одном животном в течение всего эксперимента6. BLI основан на излучении света в видимом спектре, полученном в результате реакции, катализируемой люциферазой. Затем испускаемые фотоны детектируютсякамерой 7 устройства с зарядовой связью (ПЗС). С этой целью патоген генетически модифицируют для экспрессии белка люциферазы, а субстрат, люциферин, вводят в интересующие моменты моменты путем инъекции. Основным преимуществом данного метода является возможность проведения продольных исследований, при которых одно и то же животное может быть визуализировано несколько раз с минимальными неблагоприятными эффектами. Полученный сигнал биолюминесценции может быть количественно определен, что указывает на патогенную нагрузку.
Оптимизация и валидация биолюминесцентного T. b. brucei с красным смещением позволила исследовать позднюю стадию инфекции с помощью неинвазивных процедур, обнаруживая паразитов раньше, чем микроскопия в виде снимков крови, и значительно сократив время, стоимость и количество животных, необходимых для изучения инфекции ЦНС и скрининга лекарств при поздней стадии трипаносомоза8,9. В этом протоколе мы демонстрируем заражение мышей биолюминесцентными трипаносомами и то, как затем визуализировать паразитов in vivo для количественной оценки прогрессирования заболевания и проникновения в ЦНС.