Method Article
Nous avons développé un In vitro Le paludisme et le VIH-1 co-infection modèle pour étudier l'impact de la Plasmodium falciparum Sur le cycle réplicatif du VIH-1 dans les primaires humaines dérivées de monocytes macrophages. Ce système polyvalent peut facilement être adapté à d'autres types de cellules primaires sensibles à l'infection VIH-1.
Plasmodium falciparum, l'agent causal de la forme la plus mortelle du paludisme, et virus d'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) sont parmi les problèmes de santé les plus importants à travers le monde, étant responsable d'un total de 4 millions de décès annuels 1. En raison de leurs chevauchement important dans les régions en développement, en particulier en Afrique subsaharienne, les co-infections avec le paludisme et le VIH-1 sont communs, mais l'interaction entre les deux maladies est mal comprise. Les rapports épidémiologiques ont suggéré que l'infection palustre augmente transitoirement la réplication du VIH-1 et augmente la charge virale VIH-1 dans les personnes co-infectées 2,3. Parce que cette virémie reste élevée pendant plusieurs semaines après le traitement par des antipaludiques, ce phénomène pourrait avoir un impact sur la progression de la maladie et la transmission.
Les mécanismes immunologiques cellulaires sous-tendent ces observations ont été étudié uniquement à peine. Les quelques études in vitro InvestigUTILISER LE impact du paludisme sur le VIH-1 ont démontré que l'exposition à antigènes solubles du paludisme peut augmenter le VIH-1 infection et de réactivation dans les cellules immunitaires. Cependant, ces études ont utilisé des extraits de cellules entières de P. falciparum stade schizonte et les cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC), ce qui rend difficile à déchiffrer quel composant du paludisme (s) était responsable des effets observés et quelles sont les cellules hôtes cibles étaient 4,5. Des travaux récents ont démontré que l'exposition de cellules dendritiques immatures dérivées de monocytes à le pigment palustre hémozoïne augmenté leur capacité à transférer le VIH-1 à cellules T CD4 + 6,7, mais qu'il a diminué le VIH-1 infection des macrophages 8. Pour faire la lumière sur ce processus complexe, une analyse systématique des interactions entre le parasite du paludisme et le VIH-1 dans différentes populations cellulaires de l'homme pertinents primaires est extrêmement nécessaire.
Plusieurs techniques pour enquêter sur l'impact de HIV-1 sur la phagocytose des micro-organismes et l'effet de ces agents pathogènes sur le VIH-1 de réplication ont été décrits. Nous présentons ici une méthode pour étudier les effets de P. érythrocytes infectés par P. falciparum sur la réplication du VIH-1 chez l'humain primaires dérivées de monocytes macrophages. L'impact de l'exposition du parasite sur le VIH-1 transcription / traduction événements est surveillée en utilisant des virus à cycle unique pseudotypés dans lequel un gène rapporteur luciférase a remplacé le gène Env tandis que l'effet de la quantité de virus libérés par les macrophages infectés est déterminée en mesurant la VIH-1 protéine de capside p24 par ELISA dans les surnageants cellulaires.
Remarque: Les expériences avec le VIH-1 et Plasmodium falciparum doit être effectuée dans le bon niveau de biosécurité des laboratoires (BSL2 pour les parasites, et BSL3 pour le VIH-1 et les co-infections) et des précautions particulières doivent être prises lors de l'utilisation potentiellement infectés du sang humain.
1. Les cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC) Purification (Basé sur 8 et 9)
2. Les monocytes-macrophages dérivés (MDM) Différenciation (Basé sur 8 et 9)
3. Production et quantification du VIH-1 des stocks viraux
4. Culture des parasites Plasmodium falciparum (Basé sur 13)
4.1 Une culture générale et l'entretien des parasites
4,2 synchronisation Parasite
4.3 Plasmodium falciparum-globules rouges infectés (CISR) de purification
5. L'exposition de MDM à Plasmodium falciparum
6. L'infection de MDM avec un réplicative entièrement le VIH-1
7. L'infection de MDM avec la luciférase cycle d'encodage unique Virus
8. Les résultats représentatifs
Grâce à notre modèle de co-infection, nous montrons que exposure de P. falciparum à la MDM diminue leur susceptibilité au VIH-1 infection. En effet, une diminution significative (p <0,05; 2 voies ANOVA, jour 12) à la libération de particules virales, telles que mesurées par le VIH-1 protéine de capside p24 dans le surnageant, on observe dans MDM prétraité par des parasites (figure 2A). Cette observation est confirmée dans les cellules infectées par des virus codant pour un gène de la luciférase-reporter. L'infection par des virus tels MDM hébergeant soit exogène VSV-G ou du VIH-1 glycoprotéines conduit à de façon significative (p <0,05, t de Student-test) de production moins la luciférase dans des cellules exposées à P. falciparum (figure 2B). Il est à noter que le VSV-G-pseudotypés virus a donné beaucoup plus d'activité luciférase que leurs homologues JRFLenv; cela est dû à l'efficacité plus grande infection de VSV-G particules pseudotypés 15. Compte tenu de ce parasite exposé aux impacts MDM deux types de virus, ce qui suggère qu'il influe sur certaines étapes dans l'ex gène viralpression (figure 2B). Il est également important de mentionner que la viabilité des cellules n'a pas été affectée par MDM exposition à CISR (données non présentées), ce qui indique que l'inhibition observée est spécifique et non en raison de la mortalité cellulaire.
Figure 1. Régime la planche A) pour une infection par un virus MDM réplicative pleinement Mock:. Cellules non infectées. URBC: des cellules exposées à des globules rouges non infectées. CISR: des cellules exposées à Plasmodium falciparum globules rouges infectés. Bal: les cellules infectées par NL4.3Bal env Bal / URBC:. Les cellules exposées à URBC et infectés par le NL4.3Bal env Bal / CISR:.. Régime Plate cellules exposées à des CISR et infectées avec NL4.3Bal env B) pour l'infection avec MDM seul cycle luciférase-encodage virus Mock:. cellules non infectées. URBC: des cellules exposées à des globules rouges non infectées. CISR: les cellules exposées à Plasmodium falciparum-infected globules rouges. Δenv: les cellules infectées par NL4.3 Luc + Env - R + JRFL:. Les cellules infectées par NL4.3 Luc + Env - R + (JRFL env). VSV-G: les cellules infectées par NL4.3 Luc + Env - R + (VSV-G) Δenv / URBC:.. cellules exposées à URBC et infectés par le NL4.3 Luc + Env-R + Δenv / CISR: cellules exposées à CISR et infectées par le NL4.3 Luc + Env - R + JRFL / URBC: les cellules exposées à URBC et infectés par le NL4.3 Luc + Env - R + (JRFL env).. JRFL / CISR: les cellules exposées à CISR et infectés par le NL4.3 Luc + Env - R + (JRFL env). vsv-g/uRBC: les cellules exposées à URBC et infectés par le NL4.3 Luc + Env - R + (VSV-G): vsv-g/iRBC. les cellules exposées à CISR et infectés par le NL4.3 Luc + Env - R + (VSV-G).
Figure 2. . A) Effet de Plasmodium falciparum sur le VIH-1 production virale dans les MDM MDM ont été exposés à URBC ou CISR à un rapport (URBC / CISR 75:1: MDM) pendant 4 heures et abondamment lavé. Les cellules ont été infectées par le 10ng de p24 NL4.3Bal pendant 2 heures env. La production virale a été contrôlée par la méthode ELISA pour le VIH-1 p24 dans une cellule sans surnageant à différents moments après l'infection virale initiale. Une expérience représentative est montré B) Effet de Plasmodium falciparum sur le VIH-1 dans la transcription virale MDM MDM ont été infectés par le URBC ou CISR à un rapport (URBC / CISR 75:1:.. MDM). Les cellules ont ensuite été infectées avec 10 ng de p24 du virus de cycle unique (soit NL4.3 Luc + Env - R +, NL4.3 Luc + Env - R + (JRFL env) ou NL4.3 Luc + Env - R + (VSV- g)). Expression de la luciférase a été évaluée dans des lysats cellulaires 72 h après l'infection initiale du virus. Une expérience représentative est montrée.
Nous avons illustré ici deux approches différentes pour analyser l'impact du parasite du paludisme sur le VIH-1 cycle viral, c'est à dire en analysant soit l'expression du gène viral ou la production de virus et la réplication dans la descendance des monocytes-macrophages dérivés. Des approches similaires ont été utilisés pour d'autres le VIH-1-parasite co-infections 16. Toutefois, ces nouvelles données sont un pas en avant dans l'enquête sur le paludisme et le VIH-1 co-infections. . En effet, Diou et al 8 ont étudié l'effet de l'hémozoïne, les parasites vivent pas, sur le VIH-1 de réplication, en accord avec nos résultats, ils ont observé que l'hemozoin était elle-même suffisante pour inhiber la production virale par MDM, et non MDM.
Utilisation de la mise en page décrit expérimentale, nous avons observé que P. falciparum exerce un effet néfaste sur la claire du cycle réplicatif du VIH-1 dans les macrophages: une inhibition significative de la production virale est observée dans les macrophages pré-exposés aux parasites (Figure 2A) et un impact spécifique du parasite sur la transcription virale est illustré dans la figure 2B. Cependant, nous ne pouvons pas laisser de côté les effets additionnels du parasite sur l'entrée du virus ou de fusion (décapsidation), ou sur la post-intégration des mécanismes, tels que la synthèse des protéines ou l'assemblage et le bourgeonnement de particules virales. En outre, il est possible que un impact différent sur le VIH-1 de réplication qui serait obtenu si le parasite ont été ajoutés, soit au moment même ou d'une infection MDM suivante avec le virus.
Notre in vitro la co-infection modèle fournit un outil puissant pour effectuer des enquêtes approfondies de VIH-1 / P. interactions falciparum dans la cellule hôte. Par exemple, la combinaison de ce dispositif expérimental avec d'autres techniques telles que quantitative PCR en temps réel, ce qui permet de cibler et de quantifier des mesures spécifiques dans rétrotranscription virale et l'intégration du génome viral dans le génome cellule hôte, sont tout à fait faisable et devrait apporter d'autres INSISMTG dans les mécanismes impliqués dans les co-infections. Par ailleurs, des essais spécifiques pour évaluer les étapes précoces du cycle viral (virus de fusion, la quantification d'entrée décapsidation,) peut être appliquée à ce protocole de base pour analyser plus en détail l'effet sur la réplication virale. Ces modifications montrent la souplesse de ce protocole est sur le VIH-1 quantification et de détection: en effet, même standards du VIH-1 inverse tests de quantification de la transcriptase utilisant marqué au tritium nucléotides pourrait éventuellement remplacer le test ELISA pour le VIH-1 p24. En plus de MDM, nous nous attendons à notre système pour être adaptable à d'autres types cellulaires pertinents pour le VIH-1-paludisme interactions, telles que les monocytes et les cellules dendritiques. Le fait que MDM sont des cellules adhérentes facilite leur manipulation, ce qui facilite le lavage de CISR qui n'ont pas été prises, ou qui sont en contact avec MDM, sans pour autant éliminer les macrophages. Un tel avantage ne s'applique pas aux cellules dendritiques et les monocytes, qui sont cultivées en suspension, ce qui complique la soiparation de la CISR URBC et libre avec de telles cellules et nous sommes en train de traiter cette question. Notre système pourrait également être utile pour étudier les interactions plus complexes tels que les effets de Plasmodium-exposés dérivées de monocytes des cellules sur le cycle viral du VIH-1 dans d'autres cellules immunitaires telles que CD4-positifs dans les lymphocytes T de co-culture des expériences. Enfin, notre protocole pourrait être adaptée pour des expériences qui cherchent à l'effet de P. iRBCs falciparum sur le VIH-1 dans la réactivation des PBMC pour le VIH-1 des individus infectés.
Déclaration d'éthique
Human PBMC ont été obtenues à partir du sang de donneurs sains, conformément aux directives du Comité de bioéthique du Centre Hospitalier de l'Université Centre de recherche de Laval. Un consentement écrit a été obtenu à partir de tous les donneurs de sang.
Pas de conflits d'intérêt déclarés.
Ce travail a été soutenu par les Instituts canadiens de recherche en santé à travers un catalyseur Co-infections et des co-morbidités de subvention. Érythrocytes humains ont été fournies par le Centre Hospitalier de l'Université de banque de sang à Laval.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nom du réactif | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
RPMI 1640 | Multicell | 350-000-CL | |
PBS-endotoxines | Sigma | D8662 | |
FBS | Wisent | 080-150 | Inactivé par la chaleur à 56 ° C pendant 30 min |
Accutase | eBiosciences | 00-4555-56 | |
Albumax II | Gibco | 11021-037 | Dissous dans du RPMI 1640, stérilisée par filtration |
Milieu de séparation des lymphocytes | Multicell | 305-010-CL | |
Plaques blanches luminomètre | Promega | Z3291 | |
CS séparation Mac columms | Miltenyi Biotech | 130-041-305 | |
Séparateur VarioMacs | Miltenyi Biotech | 130-090-282 | |
Pénicilline / streptomycine solution | Wisent | 450-201-EL | |
D-sorbitol | Sigma-Aldrich | S1876 | |
Grattoir à cellules (25 cm) | Sarstedt | 83.1830 | |
Plaques à 24 puits de culture cellulaire | BD Falcon | 353047 | |
150 x 20 mm boîte de culture | Sarstedt | 83.1803.003 | |
M-CSF | GenScript | Z02001 | |
HEPES | Sigma-Aldrich | H4034 | |
Sérum humain AB + | Vallée biomédicale | HP1022 | |
HBSS | Wisent | 311-505-CL | |
La gentamicine | Sigma-Aldrich | G1397 | |
Hypoxanthine | Sigma-Aldrich | H9636 | |
NaHCO 3 | Sigma-Aldrich | S5761 | |
Luciferase Assay System | Promega | E1500 | |
Des globules rouges humains | Obtenu purifiée à partir de la banque de sang du CHUL. |
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