rilevamento di<em> Trypanosoma brucei</em> Switching Variante superficie glicoproteina da magnetico cellulare Attivato Ordinamento e citometria a flusso

Summary

African trypanosomes grown in vitro undergo antigenic variation at a low rate, such that populations are made up of parasites expressing a dominant variant surface glycoprotein (VSG) type and a small population of “switched” variants. This protocol describes a fast method for detecting and quantifying these populations.

Abstract

Trypanosoma brucei, a protozoan parasite that causes both Human and Animal African Trypanosomiasis (known as sleeping sickness and nagana, respectively) cycles between a tsetse vector and a mammalian host. It evades the mammalian host immune system by periodically switching the dense, variant surface glycoprotein (VSG) that covers its surface. The detection of antigenic variation in Trypanosoma brucei can be both cumbersome and labor intensive. Here, we present a method for quantifying the number of parasites that have ‘switched’ to express a new VSG in a given population. The parasites are first stained with an antibody against the starting VSG, and then stained with a secondary antibody attached to a magnetic bead. Parasites expressing the starting VSG are then separated from the rest of the population by running the parasites over a column attached to a magnet. Parasites expressing the dominant, starting VSG are retained on the column, while the flow-through contains parasites that express a new VSG as well as some contaminants expressing the starting VSG. This flow-through population is stained again with a fluorescently labeled antibody against the starting VSG to label contaminants, and propidium iodide (PI), which labels dead cells. A known number of absolute counting beads that are visible by flow cytometry are added to the flow-through population. The ratio of beads to number of cells collected can then be used to extrapolate the number of cells in the entire sample. Flow cytometry is used to quantify the population of switchers by counting the number of PI negative cells that do not stain positively for the starting, dominant VSG. The proportion of switchers in the population can then be calculated using the flow cytometry data.

Introduction

Il protozoo parassita, Trypanosoma brucei, è un agente eziologico di malattie che colpiscono gli esseri umani (via Trypanosoma brucei gambiense e Trypanosoma brucei rhodesiense) e animali (via Trypanosoma brucei brucei) in tutta l'Africa sub-sahariana. Si trasmette all'host mammiferi attraverso la saliva del vettore mosca tsetse. Sia umane che animali africani tripanosomiasi causano un grave onere economico in regioni endemiche, e pochi farmaci sono disponibili o in fase di sviluppo per il trattamento di entrambe le malattie. La comprensione dei meccanismi di evasione immunitaria è fondamentale per lo sviluppo di farmaci per la tripanosomiasi. Variazione antigenica del denso, Variante di superficie glicoproteina (VSG) mantello che copre il parassita è uno dei mezzi principali con cui T. brucei elude la risposta anticorpale dei mammiferi. Esistono circa 2.000 varianti del gene VSG nel genoma tripanosoma, ma solo uno è trascritto in un dato momento da una delle ~ 15 expressiti di Sion. 'Commutazione' del VSG espresso può avvenire sia con la copia di un gene VSG nel sito espressione attiva, o attraverso l'attivazione trascrizionale di un sito espressione precedentemente silenziosa (rivisto in ^1).

Anche se molto lavoro è stato dedicato alla comprensione variazione antigenica in T. brucei, i fattori che influenzano la frequenza di commutazione sono ancora poco conosciuti. Gli studi finora sono stati ostacolati dal fatto che, mentre la commutazione avviene stocasticamente in vitro, frequenze di commutazione sono molto bassi, dell'ordine di 1 a circa 10 ⁶ cellule ^2. Questo rende difficile misurare se un fattore dato aumenta o diminuisce la frequenza di commutazione, poiché commutazione è difficile da rilevare in primo luogo. Prima del 2009, i metodi per isolare switchers in una data popolazione sono stati lungo e laborioso. Questi passaging trypanosomes attraverso topi immunizzati contro il VSG dominante e quindi che raccolgono le cellule inclusiil giorno dopo ³ o contando centinaia di cellule mediante immunofluorescenza ^4,5. Un'altra strategia si basa sulla selezione per la resistenza ai farmaci per isolare switcher ^6. Perché trypanosomes africani coltivate in vitro sono in genere costituiti da una grande popolazione che esprime una variante importante, e una popolazione molto più piccola di switcher che esprimono varianti alternative, si fa riferimento alla grande variante in questo documento come dominante, VSG partenza. Così facendo, abbiamo in nessun modo vogliamo implicare che questo importante variante ha una maggiore fitness di altre varianti nella popolazione.

Qui si descrive un metodo che può attendibilmente misurare il numero di trypanosomes esprimere un VSG non dominante in una data popolazione in 3 – 4 ore. Questo metodo è particolarmente utile quando si vuole verificare se un dato manipolazione genetica o trattamento farmacologico aumenta il numero di celle commutate in una popolazione. Invece di liberare la popolazione di cellule che esprimono il faiminant, a partire VSG attraverso le droghe o con mezzi immunologici, queste cellule vengono eliminati dal primo rivestimento con sfere magnetiche accoppiate ad anticorpi contro il VSG dominante e poi isolandoli su una colonna magnetica. La popolazione commutata viene poi raccolto in flusso continuo e trattata ancora con un fluoroforo anticorpo marcato anti-VSG per identificare contaminanti. La quantificazione è ottenuta aggiungendo un numero definito di conteggio sfere assoluti ad ogni campione in modo che il rapporto di perline di cellule può essere determinato e utilizzato per quantificare il numero di commutatori nella popolazione ^7.

Protocol

NOTA: Durante la procedura, è necessario mantenere le cellule in ghiaccio. supporti a freddo dovrebbero essere utilizzati in tutto. Raccolta 1. Esempio Grow Lister 427 tripanosomi ceppo sangue per una densità di 0,5 – 1 milione / ml. È meglio iniziare culture con un piccolo numero di parassiti. Spin down 50 x 10 6 cellule / campione per 10 min a 1500 x g. Assicurarsi di lasciare 1 x 10 6 cellule in coltura per poi utilizzare i controlli di anticorpi come p…

Representative Results

Il metodo descritto qui è stato utilizzato per dimostrare che le interruzioni doppio filamento all'interno del sito espressione VSG aumentato il numero di switchers in una popolazione 8. Qui, vi mostriamo i risultati rappresentativi di una popolazione di tripanosomi che sono stati indotti in modo simile per generare un doppio filamento Break presso il sito di espressione. Confrontiamo questi trypanosomes a quelli che non sono stati indotti a generare una pausa doppio fila…

Discussion

Rispetto alla tecnica sperimentale, il componente più critico del protocollo è mantenere tutti i campioni fredda. Trypanosomes molto rapidamente internalizzare anticorpo legato alla loro superficie ^9, ma questo processo è motilità dipendente, e non influenzano il dosaggio finché le cellule sono mantenuti a 4 ° C. Tutti i campioni devono essere sempre tenuti in ghiaccio, e pipettaggio dovrebbero essere fatte rapidamente per ridurre al minimo l'esposizione all'ambiente C di laboratorio di 25 °. F…

Materials

unlabeled anti-VSG antibody	n/a	n/a	VSG antibody is made in house
fluorophore labeled anti-VSG antibody	n/a	n/a	VSG antibody is made in house
HMI-9 media	n/a	n/a	HMI-9 is made in house
Propidium Iodide	BD Pharmingen	556463
CountBright absolute counting beads	Thermofisher Scientific	C36950
LD columns	Miltenyi Biotech	130-042-901
MACS magnet	Miltenyi Biotech	130-042-303
MACS magnetic separator	Miltenyi Biotech	130-042-302
vortex adapter-60	ThermoFisher scientific	AM10014
flow cytometer	Coulter	n/a
flow cytometer analysis software	FloJo	n/a