Summary
Um ensaio de parasita resgate e transformação com células infectadas THP1
Abstract
A leishmaniose é uma das doenças mais negligenciadas do mundo, em grande parte afetando os mais pobres dos pobres, principalmente em países em desenvolvimento. Mais de 350 milhões de pessoas são consideradas em risco de contrair a leishmaniose, e cerca de 2 milhões de novos casos ocorrem um ano. Leishmania donovani é o agente causador da leishmaniose visceral (LV), a forma mais fatal da doença. A escolha de drogas disponíveis para tratar a leishmaniose é limitada 2; tratamentos actuais proporcionam uma eficácia limitada e muitos são tóxicos nas doses terapêuticas. Além disso, a maioria das drogas de primeira linha de tratamento já perderam a sua utilidade, devido ao aumento da resistência a múltiplas drogas 3. O gasoduto atual de anti-Leishmania drogas também é severamente reduzida. São necessários esforços continuados para enriquecer um novo anti-leishmaniose oleoduto de descoberta de drogas, e este esforço depende da disponibilidade de modelos adequados de rastreio in vitro.
Em promastigotas in vitro e ensaios 4 axênicas amastigotas cinco são utilizados principalmente para anti-leishmaniose triagem de drogas no entanto, pode não ser adequado devido a importantes celulares, diferenças fisiológicas, bioquímicas e moleculares em comparação com amastigotas intracelulares. Ensaios com macrófagos amastigotas modelos são considerados mais próximo das condições fisiopatológicas de leishmaniose, e são, portanto, o mais apropriado para a avaliação in vitro. Diferenciadas, não-humanos que dividem as células de leucemia aguda monocíticas (THP1) (faça um atraente) Em alternativa à isoladas macrófagos primários e podem ser utilizados para ensaiar a actividade anti-Leishmania de diferentes compostos contra amastigotas intracelulares.
Aqui, apresentamos um ensaio parasita resgate e transformação com diferentes THP1 células infectadas in vitro com Leishmania donovani para a seleção de compostos puros e naturais prodtos extractos e determinação da eficácia contra as formas amastigotas de Leishmania intracelulares. O ensaio envolve os seguintes passos: (1) a diferenciação de células THP1 em que não se dividem macrófagos, (2) a infecção de macrófagos com L. donovani promastigotas metacíclicas, (3) tratamento de células infectadas com os medicamentos de teste, (4) a lise controlada de macrófagos infectados, (5) A libertação / salvamento de amastigotas e (6) transformação de formas amastigotas de promastigotas vivos para. O ensaio foi optimizada utilizando tratamento com detergente para a lise controlada de infectados por Leishmania THP1 células para alcançar salvamento quase completa de formas amastigotas viáveis com um efeito mínimo sobre a sua capacidade de transformar a promastigotas. Macrófagos diferentes relações entre promastigotas foram testados para alcançar infecção máxima. Quantificação da infecção foi realizada por meio da transformação de vida, resgatados Leishmania amastigotas para promastigotas e avaliação de seu crescimento por uma alamarBlue ensaio fluorométrico, em microplacas de 96 poços. Este ensaio é comparável ao actualmente usado microscópico gene repórter, transgénicos e digitais-imagem ensaios de análise. Este ensaio é robusto e mede apenas os amastigotas intracelulares vivos em relação ao gene repórter e ensaios de análise de imagem, que não podem diferenciar entre os amastigotas vivos e mortos. Além disso, o ensaio foi validado com um painel de corrente de anti-Leishmania drogas e tem sido aplicado com sucesso em grande escala de triagem de compostos puros e de uma biblioteca de fracções de produtos naturais (Tekwani et al. Não publicado).
Protocol
1. Manter e Subculture THP1 Cultura de Células
- THP1 manter as células em meio RPMI-1640 (com 10% de FBS e pH 7,4) a 37 ° C em 5% de uma incubadora de CO 2.
- Células de subcultura duas vezes por semana para evitar a contagem de células a partir de superior a 1x10 6 células / ml. Isto é importante para manter a sua capacidade de transformação.
2. Manter e Subculture Leishmania donovani promastigotas Cultura
- Manter a L. donovani promastigotas (S1, estirpe sudão) em meio RPMI-1640 (sem bicarbonato de sódio e piruvato de sódio) com 10% de FBS a 26 ° C.
- L. subcultura donovani promastigotas duas vezes por semana, com a mais alta concentração de células na gama de 20-25x10 / 6 promastigotas ml.Caution: Todos os meios e soluções deve ser levado à temperatura ambiente antes do uso.
3. Sementeira e diferenciação das células THP1 em um 96 poços de microplacas de 16 e câmara de slides Cultura vidro.
- Prepara-se uma cultura THP1 diluída com a contagem de células de 2.5x10 5 células / ml a partir de uma cultura de células de quatro dias de idade (número de células não deve exceder 10 6 células / ml) em meio RPMI-1640 com 10% de FBS inactivado pelo calor. Preparado 20 ml de cultura de cada placa de 96 poços e 4 ml da cultura para cada lâmina câmara 16 poços.
- Adicionar forbol 12-miristato 13-acetato (PMA) (para a diferenciação de THP1) a uma suspensão diluída de células de cultura (10 ml de cultura μl/20 partir do stock de 50 mg / ml em DMSO) (concentração final de PMA em cultura de células diluída deve ser 25 ng / ml).
- Para comparar a Digital-Imagem-Análise-Direct-Contagem-Ensaio e Parasite-Rescue-Transformação de Ensaio, configurar os ensaios simultaneamente em claro, de fundo plano, placa de 96 poços e 16 câmaras, vidro, slide cultura microscópica.
- Pipetar 200 ul de células THP1-PMA-tratados para cada cavidade ou câmara.
- Incubar a p 96 poçoslates e slides 16 poços numa câmara de 37 ° C, 5% CO 2 incubadora durante a noite para permitir a diferenciação quase completa das células.
Nota: As células THP1, que normalmente crescem em suspensão, são diferenciadas em macrófagos aderentes.
4. Infecção das células transformadas THP1 com promastigotas de Leishmania donovani
- Para a infecção da cultura de células THP1 diferenciadas com promastigotas Leishmania donovani, a maioria dos parasitas deve estar na fase metacíclico infecciosa (formas cilíndricas longas, a cultura ~ 5-6 dias de idade).
- Uma célula THP1 1:10 a relação parasita é ideal para a infecção tanto no Digital Image Analysis-Direct-Contagem-Ensaio e promastigota-Rescue-Transformação de Ensaio.
- Prepara-se uma cultura diluída de L. donovani promastigotas do parasita com uma contagem de 2.5x10 6 parasita / ml (para células THP1: proporção = 1:10 parasitas) deuma cultura de 5-6 dias de idade em meio RPMI-1640 com 2% de FBS.
- A partir do passo 3.5 (após a diferenciação durante a noite de cultura de células THP1) retirar as placas e lâminas de câmara, remover o meio e lava-se as culturas de células uma vez com soro isento de meio RPMI-1640.
- Após lavagem cuidadosa de PMA-tratado com células THP1 isento de soro, morno RPMI-1640 (~ 37 ° C) média, substituir o meio isento de soro com 200 uL da cultura diluída de L. donovani promastigotas (2.5x10 6 parasitas / ml) do passo 4.3. Configurar os poços de controlo de células THP1 sem o parasita e os parasitas sem THP1 células em cada placa e as lâminas 16 poços de câmara.
- Após a adição de parasita para a cultura de células THP1, incubar a placa e as lâminas a 37 ° C, 5% CO 2 por 24 horas para permitir que os parasitas que infectam os THP1 diferenciadas células.
5. O tratamento de macrófagos infectados com drogas de ensaio / Compostos
- TesteAnfotericina B, pentamidina e Miltefosina como padrão anti-Leishmania drogas para a seleção. Preparam-se soluções de estoque dos compostos de teste de drogas / em água ou DMSO, como mencionado na tabela reagente. Testar cada composto a 6 concentrações de droga.
- Seriadamente diluído (1:5), as drogas padrão e compostos de teste numa placa de 96 poços, frescas ou tubos de 2 ml (para lâminas de câmara) com meio RPMI-1640 com 2% de FBS. Os medicamentos / concentrações de composto de teste neste prato são 2X de concentrações finais.
- Lavar as placas de cultura e lâminas de câmara infectados com L. promastigotas donovani (a partir do passo 4.5), pelo menos, 5 vezes com soro isento, meio RPMI-1640. Adicionam-se 100 ul de meio de cultura (RPMI-1640 com 2% de FBS) em cada poço / câmara. As lavagens múltiplas são necessárias para assegurar a completa remoção de não-internalizadas promastigotas.
- Adicionam-se 100 ul de meio de seriadamente diluídas padrão anti-Leishmania drogas ou os compostos de teste a cada poço ou câmara. Configure a infecçãoted células THP1 controla sem drogas, simultaneamente, em cada placa deslizante / câmara.
- Incubar as placas e lâminas de câmara a 37 ° C, 5% CO 2 durante 48 horas.
6. Coloração Deslize Câmara, Imaging microscópio de fluorescência e Análise de Imagem para Quantificação de Infecção e Efeito de Tratamento de Drogas
- Após uma incubação de 48 horas, lava-se a câmara de corrediça 3 vezes com soro isento de meio RPMI-1640. Descasque as câmaras de plástico dos slides e consertar as células, mergulhando as lâminas em metanol por 30 seg. Deixe os slides em bio-capa sob o fluxo de ar para a secagem.
- Prepara-se uma solução corante SYBR Green I (5X) por diluição (1:2000) no estoque (10.000 X) com água.
- Coloração das lâminas, no escuro, com o verde SYBR diluída I mancha solução durante 15 min à temperatura ambiente, lava-se uma vez com água e deixar as lâminas sob o fluxo de ar para a secagem.
- Coloque uma lamela de vidro cheio sobre o stained corrediça com a ajuda de meio de montagem.
- Capturar as imagens digitais de células THP1: sem infecção (em branco), com a infecção (controlo), as células infectadas tratadas com diferentes fármacos padrão ou dos compostos de teste em diluições diferentes (Figura 3, 5 e 6)), utilizando um microscópio Nikon Eclipse 90I fluorescente acompanhado por elemento de software NIS 3,2 AR.
- Contagem dos núcleos de macrófagos (grande) e os núcleos de parasita (pequeno com cinetoplasto) usando ImageJ (Figura 7), que é um publicamente disponível, baseado em Java programa de processamento de imagem desenvolvido no National Institutes of Health ( http://rsb. info.nih.gov / ij / download.html ). Expressar os dados como o número de amastigotas por 100 células transformadas THP1.
7. O Parasita-Rescue-Transformação-Ensaio: lise controlada de L. donovani Amastigotas Macrófagos infectados
- Lava-se a microplaca de 96 poços a partir do passo 5,5 três vezes com soro isento de meio de cultura RPMI-1640.
- Entre os detergentes diferentes testadas em diferentes concentrações, de 0,05% de tratamento de SDS durante 30 segundos é o ideal para a lise controlada (lise celular máxima, com perda mínima de viabilidade parasitas resgatados ').
- Remover o meio isento de soro a partir de cada cavidade, após a última lavagem e adicionar 20 ul de meio RPMI-1640 (com 0,05% de SDS) a cada poço. Agitar a placa durante 30 segundos, e adicionar 180 ul completo RPMI-1640 (com FBS a 10%) a cada poço.
- Incubar as placas a 26 ° C, durante 48 horas, para a transformação de amastigotas resgatados para promastigotas.
8. Análise Quantitativa de promastigotas Transformado (ensaio alamarBlue)
- Após uma incubação de 48 h a 26 ° C, todas as formas amastigotas resgatados vivos são transformados em promastigotes (Figura 1D). Adicionar 10 ul de alamarBlue em cada cavidade da p 96 poçoslates.
- Incubar as placas a 26 ° C durante a noite.
- Após incubação durante a noite, ler as placas para fluorescência padrão num Fluostar Galaxy fluorímetro (BMG Lab Technologies) a 544 nm de excitação, 590 nm de emissão.
- Preparar as curvas de dose-resposta (percentagem de crescimento em função da concentração do composto de fármaco ou de teste) com ExcelFit (Figuras 7-9) e IC de computação CI 50/90 valores de tais curvas (Tabela 1).
9. Padronização de THP1 Células à relação de Parasitos
- Padronizar as células THP1 a proporção de parasitas para determinar a sensibilidade do ensaio. Nota: infecção Baixo / alto número parasitas / pode comprometer com sensibilidade e seletividade do exame.
- Padronizar as células à razão de THP1 parasitas, seguindo o protocolo descrito acima para a sementeira de células THP1 e infecção por Leishmania promastigotes (secção 3 e 4) excepto o uso diffrácios erent de células THP1 em parasitas como 1:1,25, 1:2,5, 1:5 e 1:10.
- Configure a experiência tanto na câmara de 16-slide (para análise de imagem) e placa de 96 poços (para parasita resgate ensaio) formatos para comparar o resgate parasita e ensaios de análise de imagem.
10. Padronização dos detergentes diferentes para a lise celular controlada
- O principal objectivo desta experiência é para otimizar o protocolo para a lise controlada das células THP1 para alcançar o máximo / total THP1 lise células sem afetar significativamente a viabilidade dos parasitas amastigotas resgatados.
- Testar diferentes detergentes, tais como Tween 20, Tween 80, Triton X-100, NP-40 e SDS em concentrações diferentes e durações de tratamento diferentes (Figura 2).
- THP1 células à razão de parasitas é de 1:10 e de outras condições semelhantes como acima secções 1-8.
- Teste a 0,05% SDS tratamento adicional para o tempo de tratamento diferentes para optimizar ainda mais a lise celular controlada.
Representative Results
A análise quantitativa foi feito para ambos Digital Image Analysis-Direct-Contagem-Ensaio e Parasite-Rescue-Transformação Ensaio para 24, 48, 72 e 96 horas após o tratamento de drogas
Na contagem infecção método direto, de L. donovani macrófagos infectados (THP1 células) foi calculada pela equação seguinte:
Os amastigotas (determinada por contagem dos núcleos amastigotas) / 100 (células transformadas THP1 determinada por contagem contada em núcleos de células THP1) (Figura 7) é uma medida mais precisa de analisar o efeito de diferentes padrões ou compostos de teste do que a percentagem de células infectadas THP1 , conforme relatado em alguns trabalhos anteriores, porque este número está directamente relacionado com efeito geral de compostos, quer através de uma diminuiçãoem parasitas em macrófagos ou remoção total do parasita da cells.Infection macrófagos foi calculada a partir de imagens digitais de células infectadas THP1 tratadas com diferentes drogas padrão a diluições diferentes para vários intervalos de tempo (Figura 10 e Tabela 1). A leitura para fora para a Digital-Análise de Imagens-Direct-Contagem-ensaio foi amastigotas infection/100 transformado THP1 células, enquanto a leitura para fora para o Parasite-Rescue-Transformação-ensaio foi unidades relativas de fluorescência (RFU), o que é directamente proporcional ao número de formas amastigotas de Leishmania vivos resgatados dos macrófagos infectados e se transformar em promastigotes. O ensaio alamarBlue é utilizada rotineiramente para Leishmania triagem de drogas anti-promastigotas de Leishmania sp.
O ensaio foi inicialmente padronizada e optimizado para a lise controlada de infectados por Leishmania THP1 células. O objetivo foi otimizar as condições para o detergente tretamento, que geram a lise quase completa de células THP1 com um efeito mínimo sobre a viabilidade das formas amastigotas resgatados. Figura 1 representa uma vista microscópica do protocolo do ensaio completo. THP1 intactas as células infectadas com amastigotas de Leishmania pode ser visto na figura 1A. A Figura 1B mostra a lise das células THP1 após tratamento com detergente. Figura 1C mostra resgatado Leishmania amastigotas, que foram parcialmente transformado em promastigotas e A Figura 1D mostra a transformação quase completa de amastigotas em promastigotas e sua proliferação subsequente. O crescimento destes promastigotas transformados podem ser quantitativamente controlada com adição de alamarBlue e medição da fluorescência num leitor de microplacas. O tratamento com NP-40 (Figura 2A) e Triton X-100 (Figura 2B) lisadas infectadas as células THP1, no entanto, que também influenciou a viabilidade etransformação das amastigotas resgatados. O tratamento com Tween 20 (Figura 2C) e Tween 80 (figura 2D) não causar a lise óptima de células THP1 resultantes em um salvamento incompleto de amastigotas como indicado por números baixos de promastigotas transformadas. O tratamento com SDS a 0,05% durante 30 segundos (Figura 2E) produziu a lise quase completa dos infectados por Leishmania THP1 células e não afectou a viabilidade e transformação de amastigotas resgatados. Optimização adicional mostrou que o tratamento de células com SDS a 0,05% por 20-30 segundos proporcionou maior emergência de formas amastigotas de Leishmania viáveis (Figura 2F). Nas experiências subsequentes, o tratamento com SDS a 0,05% durante 30 segundos foi usado. Processo para o tratamento de SDS é a mesma para as placas únicas ou múltiplas. Em placas múltiplas, o tratamento com SDS foi implementado coluna por coluna, com uma pipeta multicanal. Meio isento de soro foi removido de todos os oito poços de uma coluna da placa e 20 mu &; L de SDS a 0,05% foi adicionado em 8 poços da mesma coluna e diluída após 30 s com meio RPMI-1640 com FBS a 10%. Durante a padronização inicial do ensaio, as placas foram verificados sob o microscópio para a não-internalizadas promastigotas. Um mínimo de cinco lavagens foram necessárias para a remoção de parasitas antes da etapa 5 de tratamento de células de macrófagos infectados com compostos padrão e três lavagens foram necessários antes do passo 7 do tratamento de DSS. Assim, as células foram lavadas 8 vezes e não visíveis não internalizadas promastigotas permaneceu antes de lise de controlo infectadas células THP1.
Análise de Imagem Digital e contagem direta
As imagens digitais dos infectados por Leishmania THP1 células foram capturados em microscópio Nikon Eclipse 90I fluorescente após coloração com SYBR Green I. Tanto o núcleo de macrófagos Leishmania intracelular e núcleos com DNA cinetoplasto característica foram observados sob os filtros fluorescentes (Figura 3). Além disso, as imagens de células infectadas THP1 também foram capturadas sob DIC. Quando ambas as imagens foram mesclados, os contornos de THP1 células com formas amastigotas foram vistos mais claramente (Figura 4). O software ImageJ foi utilizado para analisar as imagens. ImageJ é de domínio público, baseado em Java, o programa de processamento de imagem desenvolvido no Instituto Nacional de Saúde ( http://rsb.info.nih.gov/ij/download.html ). ImageJ foi projetado com uma arquitetura aberta que fornece extensibilidade através de plugins Java e macros graváveis. Plugins personalizados aquisição, análise e processamento podem ser desenvolvidos usando ImageJ editor built-in e um compilador Java. Para contagem diferencial de THP1 núcleos das células e núcleos parasita por ImageJ, a imagem foi inaugurado em ImageJ. Contador de células foi encontrado em Analise opção no plugin do Software. A imagem foi inicializado e tipo de célula contra um foi selecionado para THP1 cnúcleos ell e tipo de célula contador 2 foi seleccionado para núcleos de parasita (Figura 3). A contagem diferencial foi realizada durante pelo menos 200 núcleos de células THP1 e os amastigotas intracelulares presentes nesses núcleos de células THP1. Uma comparação de parasita salvamento ensaio e método de análise de imagens foi feita para avaliação da infecciosidade de células THP1 com macrófagos diferente:. Promastigotas ratios (Figura 4) A Figura 5 representa a infectividade diferencial em células THP1 em macrófagos diferentes relações entre promastigotas. Ambos os métodos demonstraram resultados comparáveis e o macrófago: razão de promastigotas de 1:10 produziu infectividade optimizada e reprodutível.
Uma vez que as condições de ensaio parasite-rescue/transformation e a análise de imagem digital, foram optimizadas, a utilidade destes ensaios foi avaliado por anti-leishmaniose triagem de drogas. Os infectados por Leishmania THP1 células foram tratadas com diferentes concentrações de um padrãonti-Leishmania drogas ou seja, a anfotericina B, pentamidina e Miltefosina para diferentes intervalos de tempo variando de 24 a 96 h. O experimento para parasita resgatado ensaio / transformação foi feita em triplicado e da experiência para as células diretas método de contagem foi feita em duplicata. Figura 6 mostra imagens microscópicas do controle, controle não infectado infectados não tratados e Leishmania-infectados, tratados THP1 células. As curvas de resposta à dose foram preparados a partir do ensaio de parasita salvamento e transformação (concentração do fármaco vs parasitas transformadas) e o ensaio de análise de imagem (número de células THP1 amastigotes/100) (Figuras 7-9). A CI50 dos fármacos foram calculados ExcelFit e são apresentados na Tabela 1. Imagem Digital-Análise-Direct-Contagem-Ensaio e Parasite-Rescue-Transformação-Ensaio mostrou resultados comparáveis. Imagem Digital-Análise-Direct-Contagem-ensaio foi menos ideal durante os momentos iniciais de 24 e 48 h de drogas treatments, enquanto o parasita-Rescue-Transformação-Ensaio mostrou resultados mais consistentes com os valores relatados em todos os pontos de tempo durante a hora 24-96 depois de tratamentos com drogas. Esta diferença de resultados com Digital-Imagem-Análise-Direct-Contagem-Ensaio e Parasite-Rescue-Transformação-ensaio pode ser devido a presença de não-viáveis amastigotas durante os períodos iniciais de tratamento de drogas em Digital Image Analysis-Direct-Contagem -Ensaio.
Figura 1. Uma vista microscópica da Leishmania donovani amastigotas de salvamento e de transformação de promastigotas. A - aderentes THP1 células infectadas com Leishmania amastigotas; B - aderentes, infectados THP1 células após lise controlada C - Transformada promastigotas de Leishmania donovani das formas amastigotas resgatados de macrófagos infectados THP1 células D - Crescimento e proliferação de transformed Leishmania donovani promastigotas.
Figura 2. Análise Optimização de lise controlada das células infectadas THP1 para alcançar resgate máximo de formas amastigotas de Leishmania donovani vivos e sua transformação de promastigotas. De lise de células THP1 e resgate de formas amastigotas de Leishmania a partir das células infectadas com THP1 detergentes diferentes. Duas concentrações (0,05% e 0,1%) de detergente e dois períodos de tempo (30 seg e 60 seg) para o tratamento, foram testadas. RFU = unidades relativas de fluorescência. Cada barra representa a média de observações duplicadas. [A] NP-40 tratamento causou a lise das células THP1 e também afectou a viabilidade dos parasitas amastigotas resgatados. [B] Triton X-100 treatment causou a lise das células THP1 e também afectou a viabilidade dos parasitas amastigotas resgatados [C] Tween 80 causou lise parcial das células THP1 para resgatar os amastigotas. [D] Tween 80 causou lise parcial das células THP1 para resgatar os amastigotas. [E ] O tratamento SDS causou lise quase completa de THP1 células e não afetam a viabilidade das amastigotas resgatados em 0,05% / 30 seg. [F] O tratamento com SDS 0,05% para 20-30 seg causou lise quase completa de THP1 células e resgatou parasita viável amastigotas para transformar em promastigotas. Clique aqui para ver maior figura .
Figura 3. Fluorescente imagem digital de uma célula diferenciada THP1 infectados in vitro com Leishmanium donovani amastigotas. O kDNA característica também pode ser visto com cada núcleo do parasita. O núcleo de macrófagos (mN) (1) e os núcleos parasita (pN) (2) pode ser marcado diferencialmente e diferencialmente contadas por ImageJ software de análise para avaliação quantitativa da infecção. A quantificação foi feita como o número de células THP1 amastigotes/100.
Figura 4. Comparação entre Digital Image Analysis-Direct-Contagem-Ensaio (painel inferior) e Parasite-Rescue-Transformação-Ensaio (painel superior). O macrófago: razão de promastigotas de 1:10 produziu infecção óptimo. Ambos mostraram resultados comparáveis. O ensaio parasita resgate mostrou alguns valores de fundo. Cada barra mostra média de valores duplicados.
![Figura 5]("files/ftp_upload/4054/4054fig5.jpg)
Figura 5 THP1 células infectadas com promastigotas de Leishmania por THP1 diferente:. Relação promastigota. Os resultados quantitativos como o número de células THP1 amastigotes/100 são apresentados na Figura 4.
Figura 6. Imagens digitais (fluorescente + DIC) de THP1 células infectadas com Leishmania donovani amastigotas após o tratamento com anti-Leishmania padrão medicamentos por períodos de tempo diferentes. Os resultados foram quantificados como o número de células THP1 amastigotes/100 e usada para calcular o crescimento percentual comparada com os controlos não tratados e de determinar os valores de IC 50.
Figura 7. Comparação de Imagem Digital-Análise de-Direct-Contagem-Ensaio e Parasite-Rescue-Transformação-Ensaio para anti-leishmaniose triagem de drogas (Amophotericin B). Os macrófagos infectados foram tratados com diferentes concentrações de drogas anti-leishmaniose padrão para diferentes períodos. IC 50 (ug / ml) Os valores foram calculados a partir da curva de resposta à dose por Excelfit. para ver figura maior .
Figura 8. Comparação de Imagem Digital-Análise de-Direct-Contagem-Ensaio e Parasite-Rescue-Transformação-Ensaio para umnti-leishmaniose triagem de drogas (pentamidina). Os macrófagos infectados foram tratados com diferentes concentrações de drogas anti-leishmaniose padrão para diferentes períodos. IC 50 (ug / ml) Os valores foram calculados a partir das curvas de resposta à dose por Excelfit. para ver figura maior .
Figura 9. Comparação de Imagem Digital-Análise de-direto-ensaio-Contagem e-Parasita-Salvamento Transformação Ensaio para anti-leishmaniose triagem de drogas (Mitefosine). Os macrófagos infectados foram tratados com diferentes concentrações de drogas anti-leishmaniose padrão para diferentes períodos de tempo. CI50 (ug / ml) Os valores foram calculados a partir das curvas de resposta à dose por Excelfit.Clique aqui para ver maior figura .
| Drogas teste | 24 hr uma | 48 hr uma | 72 hr uma | 96 hr uma | ||||
| B IACA | PRTA c | B IACA | PRTA c | B IACA | PRTA c | B IACA | PRTA c | |
| A anfotericina B | 0,24 ± 0,03 | 0,17 ± 0,01 * | 0,12 ± 0,04 | 0,20 ± 0,07 | 0,06 ± 0,01 | 0,06 ± 0,01 | 0,11 ± 0,03 | 0,10 ± 0,03 |
| Pentamidina | > 10 | 2,55 ± 1,16 * | 2,88 e plusmn; 0,58 | 1,43 ± 0,91 | 1,24 ± 0,35 | 1,52 ± 0,16 | 0,71 ± 0,63 | 0,98 ± 0,33 |
| Miltefosina | 0,38 ± 0,02 | 0,19 ± 0,08 * | 0,24 ± 0,06 | 0,30 ± 0,08 | 0,36 ± 0,02 | 0,16 ± 0,06 | 0,21 ± 0,15 | 0,17 ± 0,10 |
Tabela 1. Comparação de Imagem Digital-Análise de-Direct-Contagem-Ensaio e Parasite-Rescue-Transformação-Ensaio para anti-leishmaniose triagem de drogas. Os macrófagos infectados foram tratados com diferentes concentrações de drogas anti-leishmaniose padrão para diferentes períodos. CI50 (ug / ml) Os valores foram calculados a partir das curvas de resposta à dose por Excelfit (Figuras 7-9) uma Horas após o tratamento medicamentoso;. B Contagem IACA = Análise de Imagem e DirectEnsaio; c PRTA = Parasite-Salvamento e Ensaio de Transformação. Os valores fornecidos são IC50 (concentração do fármaco que causa uma inibição de 50% no crescimento do parasita) como ug / ml, e são a média ± SD de pelo menos três experiências. * Estatisticamente diferente (p <0,05) em comparação com os valores de IC50 com IACA.
Discussion
Há vários métodos disponíveis para os anticorpos anti-leishmaniose triagem de drogas baseadas em macrófagos amastigotas modelos. Os ensaios podem ser feitos com os macrófagos obtidos a partir de animais hospedeiros células de exsudado peritoneal (PEC nomeadamente), células de monócitos do sangue periférico (PBMC) de 6 ou derivadas da medula óssea (BMM macrófagos) ou em linhas de células monocíticas, tais como o rato (J774 e RAW264.7 ) 7 e humano (THP1, U937, HL-60) 8 células monocíticas. Os ensaios, que utilizam células de divisão de acolhimento, deve assegurar que os efeitos de confusão da atividade de drogas em ambos parasita e hospedeiro número de células são consideradas. Os macrófagos diferenciados primários coletados de várias fontes, tais como camundongos e ratos são não-divisão na natureza, mas estas preparações celulares não pode ter populações de células homogêneas. As linhas de células monocíticas células-derivados são homogéneas na natureza e são um melhor modelo para a despistagem de macrófagos-amastigota-baseado. Fora de diferentes linhas de células monocíticas, diferentiated THP1 células (linha de células humanas de leucemia monocítica aguda) pode formar uma monocamada não estão em divisão e oferecem uma alternativa atraente aos macrófagos isolados primários.
O rastreio de macrófagos-amastigota baseada pode ser feito de várias maneiras. Avaliação microscópica clássica, baseada em célula direta e parasita contando 9 é um trabalho intensivo. A ausência de automação limita a utilidade deste ensaio. Contagem de células é demorado e pode dar determinação imprecisa de valores de IC50 desde determinação da viabilidade do parasita por meio de um procedimento de coloração é difícil. Muitos corantes fluorescentes e os anticorpos monoclonais podem ser utilizados para ensaios de citometria de fluxo 10, 11, mas estes testes também são limitados devido à menor sensibilidade e limitação do intervalo de tempo de fármaco para o tratamento de apenas um dia. Existem vários ensaios reporter genes disponíveis para quantificar o crescimento de formas amastigotas 12,13,14. Uma máquina automáticaed rastreio pode ser possível usando genes repórter, mas estes testes também têm certas desvantagens. Primeiro, a maioria destes ensaios necessitam de selecção de drogas para a manutenção da expressão epissómica dos genes repórter, o que pode não ser ideal para uma experiência de rastreio de drogas. A maneira pela qual o gene repórter é introduzido também podem influenciar as propriedades fisiológicas do parasita e têm um impacto sobre a triagem. Se o gene repórter é a parte de um plasmídeo epissómico, a saída relativa do repórter pode depender do número de cópias do plasmídeo transfectado (que varia de célula para célula), em vez de sobre a actividade do fármaco 14. Alguns parasitas repórter que são transformados parasitas não precisa de manter a pressão selectiva no gene repórter, no entanto, pode haver consequências biológicas ou por ruptura da arquitectura genómica ou apenas pela presença das proteínas repórter estranhos 15. Em alguns ensaios de gene repórter com base, existemquestões de sensibilidade e de fundo atividade 16. Mais importante, muitos dos ensaios de expressão do gene repórter, especialmente uma com a GFP repórter gene15, não podem diferenciar entre os amastigotas intracelulares vivos e mortos. Ensaios baseados em genes repórter da luciferase pode discernir entre vivas e mortas formas amastigotas, mas o substrato e tampão de lise de células para esses ensaios são caros em grande escala de triagem 17. Para superar estes deméritos e as limitações de anteriores ensaios de rastreio para macrófagos amastigota-based, temos desenvolvido e optimizado neste ensaio parasita salvamento e de transformação. Este ensaio baseia-se em células THP1, que têm boa homogeneidade e são não se dividem na natureza, como células hospedeiras.
O ensaio Parasite-Rescue-Transformação-Ensaio aqui descrito é comparável ao ensaio baseado em Digital-Análise de Imagens-Direct-Contagem de amastigotas intracelulares. Microscopia de fluorescência e DIC, digital imagAs análises de e por ImageJ para contagem diferencial dos núcleos de macrófagos e os núcleos do parasita ainda mais refinado o ensaio de contagem, ao microscópio. Capturar as imagens em filtros de luz fluorescente e contraste de interferência diferencial (DIC) filtros melhoraram a qualidade da imagem digital para a contagem mais precisa dos parasitas intracelulares. Tanto imagens fluorescentes e DIC podem ser fundidas para obter as imagens digitais com contornos claros de macrófagos celulares e núcleos intracelular fluorescente. Os núcleos dos macrófagos e os núcleos parasita pode ser diferencialmente reconhecido com ImageJ. Portanto, tanto o Digital-Análise de Imagens-Direct-Contagem-Ensaio e Parasite-Rescue-Transformação-Ensaio têm o potencial para automação e aplicação em larga escala de triagem. Os passos críticos na Parasite-Rescue-Transformação Assay-se: (a) as lavagens repetidas de culturas de células THP1 após a exposição a formas promastigotas de Leishmania, para assegurar a remoção quase completa do estágio não-promastigotas institucionalizados e (b) a lise controlada das células infectadas com SDS THP1. Ambas as etapas podem também ser controlados com a automatização e não deve comprometer a taxa de transferência do ensaio. O segundo passo de lavagem, após a exposição das células infectadas por Leishmania THP1 para os medicamentos de teste / compostos remove os restantes não internalizadas parasitas, se houver. O Parasite-Rescue-Transformação Assay oferece vantagens significativas sobre os existentes gene repórter microscópico, e ensaios de análise de imagem. O ensaio é simples, robusta e reproduzível, pode ser automatizado de grande escala de triagem e, portanto, deve ter importante aplicação na triagem de grandes bibliotecas de compostos para a descoberta de novos medicamentos anti-leishmaniose. Além disso, o ensaio também pode ser aplicado para avaliar a infectividade do clínico, assim como, os isolados laboratoriais de Leishmania in vitro.
Disclosures
Não há conflitos de interesse declarados.
Acknowledgments
O NCNPR-USDA-ARS acordo Científico Não. 58-6408-2-0009; CDMRP Prêmio concessão # W81XWH-09-2-0093 pelos EUA investigação médica do Exército e Comando de Material.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Phorbol 12-Myristate 13-Acetate (PMA) | Sigma-Aldrich USA | P1585 | Required for differentiation of THP1 cells. |
| RPMI-1640 Medium | Invitrogen | 23400021 | |
| Lab-TeK Chamber Slide System (16 Chamber) | Thermo Scientific Nunc | 178599 | |
| Clear, Flat-Bottom, 96-Well Plates | BD Falcon | 353075 | Plates to perform 96-well plate assay |
| Amphotericin B | Sigma-Aldrich USA | A4888 | Standard anti-leishmanial drug dissolve in DMSO (2 mg/ml) |
| Pentamidine Isothionate Salt | Sigma-Aldrich USA | P 0547 | Standard anti-leishmanial drug dissolve in DMSO (2 mg/ml) |
| Miltefosine | EMD Biosciences USA | 475841 | Standard anti-leishmanial drug dissolve in serum-free RPMI-1640 medium (prepare fresh) (2 mg/ml) |
| Sodium Stibogluconate | EMD Biosciences USA | 567565 | Standard anti-leishmanial drug prepare in RPMI-1640 with 4% FBS. (1 mg/ml) |
| Sodium Dodecyl Sulfate | Sigma-Aldrich USA | L 5750 | |
| Fluorescence Microscope | NIKON | ECLIPSE 90i | |
| Fluorescence Microplate Reader | BMG | Polar Star Galaxy | |
| Mounting Medium | Sigma-Aldrich USA | M 1289 | |
| alamarBlue | AbD Serotec | BUF012 B | |
| SYBR Green I | Sigma-Aldrich USA | S 9430 | |
| Sodium Bicarbonate | Fisher Sci. | 523500 | |
| Sodium Pyruvate | Sigma-Aldrich USA | P2256 | |
| 2-Mercapt–thanol | Sigma-Aldrich USA | M6250 | |
| Fetal Bovine Serum | Atlanta Biologicals | S11050H | |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich USA | P9416 | |
| Tween 80 | Sigma-Aldrich USA | P6474 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich USA | T8787 | |
| NP-40 | Calbiochem | 492016 |
References
- WHO. Control of the leishmaniasis: report of a meeting of the WHO Expert Committee on the Control of Leishmaniasis. Xii, Geneva. 22-26 (2010).
- Croft, S. L., Seifert, K., Yardley, V. Current scenario of drug development for leishmaniasis. Indian J. Med. Res. 123 (3), 399-410 (2006).
- Croft, S. L., Sundar, S., Fairlamb, A. H. Drug Resistance in Leishmaniasis. Clinical Microbiology reviews. 19 (1), 111-126 (2006).
- Mikus, J., Steverding, D. A simple colorimetric method to screen drug cytotoxicity against Leishmania using the dye AlamarBlue. Parasitology International. 48 (3), 265-269 (2000).
- Callahan, H. L., Portal, A. C., Devereaux, R., Grogl, M. An Axenic Amastigote System for Drug Screening. Antimicrob. Agents Chemother. 41 (4), 818-822 (1997).
- Seifert, K., Escobar, P., Croft, S. L. In vitro activity of anti-leishmanial drugs against Leishmania donovani is host cell dependent. J. Antimicrob. Chemother. 65 (3), 508-511 (2010).
- Kolodziej, H., Kiderlen, A. F. Antileishmanial activity and immune modulatory effects of tannins and related compounds on Leishmania parasitized RAW 264.7 cells. Phytochemistry. 66 (17), 2056-2071 (2005).
- Maia, C., et al. Infectivity of five different types of macrophages by Leishmania infantum. Acta Tropica. 103 (2), 150-155 (2007).
- Neal, R. A., Croft, S. L. An in vitro system for determining the activity of compounds against the intracellular amastigote form of Leishmania donovani. J. Antimicrob. Chemother. 14, 463-475 (1984).
- Abdullah, S. M., Flath, B., Presber, H. W. Comparison of different staining procedures for the flow cytometric analysis of U-937 cells infected with different Leishmania-species. J. Microbiol Methods. 37 (2), 123-138 (1999).
- Giorgio, C. D., et al. Flow Cytometric Detection of Leishmania Parasites in Human Monocyte-Derived Macrophages: Application to Antileishmanial-Drug Testing. Antimicrob Agents Chemother. 44 (11), 3074-3078 (2000).
- Mandal, S., et al. High throughput screening of Leishmania donovani clinical isolates against drug using a colorimetric β Lactamase assay. Indian J. Exp. Biol. 47 (6), 475-479 (2009).
- Chan, M. M. Y., Bulinski, J. C., Chang, K. P., Fong, D. A. Microplate assay for Leishmania amazonensis promastigotes expressing multimeric green fluorescent protein. Parasitol. Res. 89 (4), 266-271 (2003).
- Buckner, F. S., Wilson, A. J. Colorimetric assay for screening compounds against Leishmania Amastigote Grown in macrophages. Am. J. Trop. Med. 72 (5), 600-605 (2005).
- Sereno, D., et al. Advances and perspectives in Leishmania cell based drug-screening procedures. Parasitol. Int. 56 (1), 3-7 (2007).
- Gupta, S., Nishi, Visceral leishmaniasis: experimental models for drug discovery. Indian J. Med. Res. 133, 27-39 (2011).
- Roy, G., et al. Episomal and stable expression of the luciferase reporter gene for quantifying Leishmania spp. Infections in macrophages and in animal models. Mol. Biochem. Parasitol. 110 (2), 195-206 (2000).
