細胞内マクロファージの内部成長の定量化は高速とリーシュ マニア原虫の病原性を評価するための信頼性の高い方法です。
Summary
すべての病原性リーシュ マニア原虫種に存在し、脊椎動物のホストのマクロファージ内で複製。ここでは、リーシュ マニア、続いて細胞増殖動態の正確な定量培養マウス骨髄由来マクロファージに感染するプロトコルを提案する.このメソッドは、リーシュ マニアの病原性と宿主-病原体相互作用に影響を与える個々 の要因を調べる場合に役立ちます。
Abstract
リーシュ マニア、リーシュ マニア症の原因となるエージェントのライフ サイクルそれぞれ昆虫内の promastigote と amastigote の段階と脊椎動物のホスト間で交互に行います。脊椎動物の段階で感染種によって非常に致命的な内臓疾患形態に良性の皮膚病変から広く、リーシュ マニア症の病原性の症状があります、すべてのリーシュ マニア原虫種ホスト マクロファージの内部に存在します。そのライフ サイクル。リーシュ マニア感染が侵入し生き残るため、マクロファージ内 parasitophorous 液胞 (PVs) 内のレプリケート機能に直結したがってします。したがって、細胞内で複製する寄生虫の能力評価は、病原性を決定するための信頼性の高い方法として機能します。モデル動物を用いたリーシュ マニア症開発の勉強は時間がかかり、退屈で、多くの場合困難である特に pathogenically 重要な内臓フォームです。骨髄由来マクロファージ (BMMs)リーシュ マニア原虫の細胞内の発展を追跡する方法をご紹介します。細胞内の寄生虫数は 72 96 h の感染のための 24 時間間隔で決定されます。このメソッドは、リーシュ マニア病原性に及ぼすさまざまな遺伝的要因の信頼性の高い定量できます。リーシュ マニア原虫ミトコンドリア鉄トランスポーター遺伝子 (LMIT1) の単一の対立遺伝子の削除がリーシュ マニア amazonensis変異株LMIT1/ΔLmit1の BMMs、内部成長能力を損なう方法を示す例については、野生型と比較して毒性の大幅な削減を反映しています。この試金は、宿主-病原体相互作用に及ぼす諸要因(栄養素、活性酸素種など)の分析を個別に操作できる実験条件を正確に制御できます。したがって、適切な実行と BMM 感染症研究の定量化は、従来の動物モデル研究の非侵襲的、急速な経済的な安全で信頼性の高い代替を提供します。
Introduction
リーシュ マニア症は、原虫リーシュ マニア属の種によって引き起こされる人間の病気の広いスペクトルを指します。約 1200 万人現在リーシュ マニア、世界中に感染しているし、以上 3 億 5000 万が危険にさらされます。病の病理は、リーシュ マニア原虫種と宿主因子によって決まるし、症状が無害な自己治癒皮膚病変から致命的な visceralizing フォームに変わる。最悪の人間の病気としてマラリア後だけランキングが1原虫感染によって引き起こされる未処理、内臓リーシュ マニア症は致命的な場合。病の病理や症状に多岐にわたる違いがあるにもかかわらずすべてのリーシュ マニア原虫種昆虫内の promastigote と amastigote の段階と脊椎動物のホストをそれぞれ交互 digenic ライフ サイクルがあります。内部脊椎動物、リーシュ マニアホスト マクロファージ浸潤、parasitophorous 液胞 (Pv)、高度病原性 amastigote フォームが複製ファゴライソゾームの特性と酸性コンパートメントの形成を誘導します。Amastigotes 慢性感染の間に宿主組織の永続化および伝送サイクルを完了するに感染していないサシチョウバエを渡されることができます。したがって、人間の病気の開発の中で、amastigotes は、最も重要なリーシュ マニアライフ サイクル フォーム2です。理解リーシュ マニア病原性3,4,5,6、7のための重要なマクロファージ Pv 内での amastigotes の複製方法の調査は、新規の効果的な治療法の開発。
リーシュ マニア感染や骨髄由来マクロファージ (BMMs)、時間の経過とともに細胞内リーシュ マニア原虫の数の定量的評価を含むレプリケーションを研究する研究室による定期的な利用法をご紹介します。リーシュ マニアの定量化の文化におけるマクロファージに感染フォーム (metacyclic promastigotes または amastigotes)の in vitro感染マウス骨髄と分化から球の収穫には、細胞内寄生虫感染 72 96 h の期間の 24 時間間隔での数です。この試金は、いくつかの環境要因および足蹠でさらに検証されたL. amazonensis病原性の促進に鉄の役割の重要性の識別を含む寄生虫の遺伝子の影響を判断する私たちの研究室で使用されていますマウス6,8,9,10、11,12,13,14,15 病変の開発研究.以来、すべての病原性リーシュ マニア原虫種ホスト マクロファージ内の複製のニッチを確立、この試金はすべてリーシュ マニア原虫種の病原性決定の普遍的に使用できます。
BMM 感染症を実行する単一セルのレベルでホスト寄生虫相互作用の解析とこうしてリーシュ マニア原虫が彼らのホストの優先の微小環境、マクロファージの PVs と対話する方法のより広範な理解ことができます。探索する正常にマクロファージ感染アッセイ複数グループ16,17,18,19,20,21,22で使用されています。ホスト マクロファージや細胞内感染症を特徴付ける複雑な相互作用の彼らの潜在的関与やリーシュ マニア原虫遺伝子の機能。BMM の感染症は、寄生虫としての成長、読み出し殺菌一酸化窒素産生、活性酸素種の生成および他の不利な条件など、細胞の生存に影響を与えるホストの要因の影響の定量化を許可します。ライソソーム様 Pv23中が発生しました。マクロファージ感染アッセイは、治療開発13,24の潜在的な抗 leishmanial 薬リードを識別するために利用されています。
BMM 感染症の体外性質は、リーシュ マニア病原性を評価するために他の方法に比べていくつかの利点を提供します。ただし、時間の経過とともに細胞内寄生虫生存のメカニズムを調べるいくつかの以前の研究では、感染率20,21,24は定量化しなかった。さらに、次の時間をかけて生体内で感染症に焦点を当てた多くの研究によってそう寄生虫レプリケーション25,26に間接的にのみ関連が他の生理学的な症状や皮膚病変の長さを測る,27.体内感染寄生生物の毒性を評価するために厳格なアプローチが単独で腫れ足蹠に基づく病変サイズ測定はしばしば不十分で彼らは感染した組織の炎症反応を反映してではなく、寄生虫の絶対数。このため、足蹠ヒメシバの試金が感染した体内寄生虫の負荷の定量化が続いて長い制限希釈を必要とする手順28の試金します。さらに、研究生体内では度々 関心6,8,9,10,の組織を抽出する時に別のポイントで複数の動物を犠牲にします。11,13。 対照的に、ちょうど 1 つの動物から得られる BMMs の数が多いと、これらの細胞は、時間の様々 なポイントで感染症の評価を許可する条件の下でめっきすることが。さらに、生体内での研究と比較すると実験条件をより細かく制御 BMM 感染体外を実行できます。寄生虫自身と一緒に感染するマクロファージの定量化は、感染 (MOI) と培養条件の多様性の正確に制御できます。これらの要因を細かく制御は、離散細胞経路の特性を識別する内感染に与える影響を理解する上でのキーをすることができます。
これらの利点を考えると、それはリーシュ マニア病原性を研究する非常に少数グループがマクロファージの細胞内複製の定量的評価をフルに活用を撮影ところやや意外。この資料では、このアッセイのより広範な利用を妨げる、その適切な実施を促進するステップバイ ステップのプロトコルを提供可能性があります一般的な落とし穴について述べる.精度、汎用性を考慮してここで述べる BMM 感染試験ないのみ利用できるリーシュ マニア病原性に影響を及ぼす宿主-病原体相互作用を探索する内で複製その他の微生物の研究にもマクロファージ29。重要なは、この試金は反 leishmanial 医薬品開発の迅速かつ経済的な前臨床スクリーニング法としても開発できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
上記、BMM 感染試験によって生成された定量的データにより、感染率と比較的短い期間 (最長 2 週間、2 に比べて病原性の変化の信頼性の決定を取得します。ヶ月生体内で実験に必要な)。このメソッドは、DNA 特定色素 DAPI、特にマクロファージと寄生虫の核を汚れと感染細胞の迅速な同定及び定量化に依存します。比較では、ギムザなどの他の汚れは強さを変化させて、複雑な視覚分析<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、国立衛生研究所健康付与 RO1 AI067979 NWA によって支えられました。
有限会社は、学部の交わりからハワード ヒューズ医学研究所/大学のメリーランド州カレッジパークの受信者です。
Materials
| 6 well cell culture plate | Cellstar | 657160 | |
| Adenine | Acros Organics | AC147440250 | |
| Aerosol Barrier Pipet Tips (100-1000 μL) | Fisherbrand | 02-707-404 | |
| Aerosol Barrier Pipet Tips (20-200 μL) | Fisherbrand | 02-707-430 | |
| Aerosol Barrier Pipet Tips (2-20 μL) | Fisherbrand | 02-707-432 | |
| Bard-Parker Rib-Back Carbon Steel Surgical Blade #10 | Aspen Surgical | 371110 | |
| BD Luer-Lok Tip 10 mL Syringe | Becton Dickinson (BD) | 309604 | |
| BD Precisionglide Needle, 25G | Becton Dickinson (BD) | 305124 | |
| Cell Culture Dish 35 mm x 10 mm | Cellstar | 627 160 | |
| Cell Culture Flask | Cellstar | 660175 | |
| Cover Glasses: 12 mm circles | Fisherbrand | 12-545-80 | |
| DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) | Invitrogen | D1306 | |
| D-Biotin | J.T. Baker | C272-00 | |
| EDTA | Sigma Aldrich | EDS | |
| Ethyl alcohol 200 proof | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
| Falcon 100 mm x 15 mm non-TC-treated polystyrene Petri dish | Corning | 351029 | |
| Fetal Bovine Serum | Seradigm | 1500-500 | |
| Ficoll400 | Sigma Aldrich | F8016 | |
| Fluorescence Microscope | Nikon | E200 | |
| Goat anti-mouse IgG Texas red | Invitrogen | T-862 | |
| Goat anti-rabbit IgG AlexaFluor488 | Invitrogen | A-11034 | |
| Hemin | Tokyo Chemical Industry Co. LTD | H0008 | |
| HEPES (1M) | Gibco | 15630-080 | |
| Isoton II Diluent | Beckman Coulter | 8546719 | |
| L-Glutamine | Gemini | 400-106 | |
| Medium 199 (10X) | Gibco | 11825-015 | |
| Na pyruvate (100 mM) | Gibco | 11360-070 | |
| Paraformaldehyde | Alfa Aesar | 43368 | |
| Penicillin/Streptomycin | Gemini | 400-109 | |
| Phosphate Buffered Saline (-/-) | ThermoFisher | 14200166 | |
| Polypropyline conical Centrifuge Tubes 15 mL | Cellstar | 188 271 | |
| Polypropyline conical Centrifuge Tubes 50 mL | Cellstar | 227 261 | |
| ProLong Gold antifade reagent | ThermoFisher | P36930 | |
| Rat anti-mouse Lamp-1 antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank | 1D4B | |
| Recombinant Human M-CSF | PeproTech | 300-25 | |
| Reichert Bright-Line Hemocytometer | Hausser Scientific | 1492 | |
| RPMI Medium 1640 (1X) | Gibco | 11875-093 | |
| Triton X-100 Surfactant | Millipore Sigma | TX1568-1 | |
| Trypan Blue | Sigma Aldrich | T8154 | |
| Delicate Scissors, 4 1/2" | VWR | 82027-582 | |
| Dissecting Forceps, Fine Tip | VWR | 82027-386 | |
| Microscope Slides | VWR | 16004-368 | |
| Z1 Coulter Particle Counter, Dual Threshold | Beckman Coulter | 6605699 |
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