İnsan Afrika tripanozomiyazı (HAT) veya uyku hastalığı, Trypanosoma brucei spp1'in vektör kaynaklı protozoan parazitlerinden kaynaklanır. Tahmini mevcut vaka sayıları her yıl 7 binden azdır ve Afrika kıtasında yaklaşık 70 milyon insan parazit enfeksiyonu riskine maruz kalmaktadır. Tedavi edilmezse çoğunlukla ölümcül olan hastalık, parazitlerin kanda bulunduğu, parazitlerin merkezi sinir sistemini (CNS) istila ettiği ve artık erken evre tripanozomal ilaçlarla tedaviye duyarlı olmadığı geç evreye ilerleyen erken bir hemolenfatik aşamayı içerir2. Geç evre HAT için mevcut ilaç tedavileri hem karmaşık, uzun süreli tedavi rejimlerine hem de ciddi yan etkilere ve bildirilen dirence sahiptir, bu nedenle yeni ilaç tedavilerine yönelik araştırmalar zorunludur3,4.
Geleneksel fare modellerinde geç evre insan Afrika tripanozomiyazı (HAT) çalışması uzun ve karmaşıktır, parazitik yükü izlemek için beyin dokusunun çıkarılması gereklidir5. Hayvan enfektif suşu T. b. brucei, tripanozomiyazisin çalışma modeli olarak kullanılır ve geç evre enfeksiyondan 21 gün sonra (dpi) ortaya çıkar. Fare modelinde vahşi tip biyolüminesan olmayan parazit enfeksiyonunu izlemek için, periferik kan filmleri veya kantitatif PCR, parazit yükünü belirlemenin tek yöntemidir. Beyindeki parazit yükü için, farenin itlaf edilmesi, beynin eksize edilmesi ve dokular üzerinde qPCR yapılması gerekir, bu da geç evre enfeksiyonda parazitlerin birden fazla zaman noktasında izlenmesini imkansız hale getirir. Bu, merkezi sinir sistemi (CNS) içindeki gerçek zamanlı enfeksiyonları takip edememe ile sonuçlanır.
İn vivo biyolüminesans görüntüleme (BLI), deneyin tamamı boyunca tek bir hayvanda izlenebilen bir fare modelinde parazit yayılımının ve hastalık ilerlemesinin son derece hassas, invaziv olmayan tespitini sağlayabilir6. BLI, lusiferaz katalizli bir reaksiyon tarafından üretilen görünür spektrumdaki ışık emisyonuna dayanır. Yayılan fotonlar daha sonra bir şarj bağlantılı cihaz (CCD) kamera7 tarafından algılanır. Bu amaçla, patojen, bir lusiferaz proteinini eksprese etmek için genetik olarak modifiye edilir ve substrat, lusiferin, ilgilenilen zaman noktalarında enjeksiyon yoluyla eklenir. Bu yöntemin temel avantajı, aynı hayvanın minimum yan etki ile birkaç kez görüntülenebildiği uzunlamasına çalışmalar yapabilme yeteneğidir. Elde edilen biyolüminesans sinyali ölçülebilir, böylece patojen yükü gösterilir.
Kırmızıya kaymış bir biyolüminesans T. b. brucei'nin optimizasyonu ve validasyonu, non-invaziv prosedürler yoluyla geç evre enfeksiyonun araştırılmasını, parazitlerin kan filmi mikroskobundan daha erken tespit edilmesini ve geç evre tripanozomiyazda CNS enfeksiyonu ve ilaç taramasını incelemek için gereken zamanı, maliyeti ve hayvan sayısını büyük ölçüde azaltmıştır8,9. Bu protokolde, farelerin biyolüminesan tripanozomlarla enfeksiyonunu ve daha sonra hastalık ilerlemesinin ve CNS penetrasyonunun nicelleştirilmesi için parazitlerin in vivo olarak nasıl görselleştirileceğini gösteriyoruz.