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Nós desenvolvemos uma In vitro Malária-HIV-1 modelo de co-infecção para estudar o impacto da Plasmodium falciparum Sobre o ciclo replicativo do HIV-1 em humanos primários macrófagos derivados de monócitos. Este sistema versátil pode ser facilmente adaptado a outros tipos de células primárias sensíveis à infecção HIV-1.
Plasmodium falciparum, o agente causador da forma mais letal de malária, e vírus da imunodeficiência humana tipo 1 (HIV-1) estão entre os problemas de saúde mais importantes a nível mundial, sendo responsável por um total de 4 milhões de mortes anualmente 1. Devido às suas extensas sobreposição nas regiões em desenvolvimento, especialmente da África Subsariana, co-infecções com malária e HIV-1 são comuns, mas a interação entre as duas doenças é mal compreendido. Relatórios epidemiológicos sugerem que a infecção por malária transientemente aumenta a replicação do HIV-1 e aumenta a carga de HIV-1 viral em indivíduos co-infectados 2,3. Porque este viremia permanece elevada durante várias semanas após o tratamento com anti-maláricos, este fenómeno pode ter um impacto na progressão da doença e de transmissão.
Os mecanismos imunológicos celulares por trás dessas observações foram estudadas apenas mal. Os poucos estudos in vitro Investigção de impacto da malária em HIV-1 demonstraram que a exposição a antigénios solúveis malária pode aumentar infecção HIV-1 e reactivação em células imunes. No entanto, estes estudos utilizaram extratos de células inteiras de P. falciparum esquizonte parasitas palco e células mononucleares do sangue periférico (PBMC), tornando-o difícil de decifrar qual componente da malária (s) foi responsável pelos efeitos observados e que as células hospedeiras alvo eram 4,5. Um trabalho recente demonstrou que a exposição de células imaturas derivados de monócitos dendríticas para a malária pigmento hemozoin aumentaram a sua capacidade de transferir o HIV-1 a células T CD4 + 6,7, mas que diminuiu o HIV-1 infecção de macrófagos 8. Para lançar luz sobre este processo complexo, uma análise sistemática das interações entre o parasita da malária e HIV-1 em diferentes populações de células humanas relevantes primário é extremamente necessárias.
Várias técnicas para investigar o impacto de HIV-1 sobre a fagocitose de microrganismos eo efeito de agentes patogénicos tais sobre a replicação do HIV-1 têm sido descritos. Nós aqui apresentar um método para investigar os efeitos de P. falciparum infectadas eritrócitos sobre a replicação do HIV-1 em humanos primários macrófagos derivados de monócitos. O impacto da exposição parasita sobre o HIV-1 transcricionais / translacional eventos é monitorizada usando vírus de ciclo único pseudotyped em que um gene repórter da luciferase substituiu o gene Env enquanto que o efeito sobre a quantidade de vírus libertado pelos macrófagos infectados é determinada através da medição do HIV-1 de proteína da cápside p24 por ELISA em sobrenadantes de células.
Nota: Experimentos com HIV-1 e Plasmodium falciparum deve ser realizada no próprio nível de biossegurança para laboratórios (BSL2 de parasitas, e BSL3 para HIV-1 e co-infecções) e as precauções especiais devem ser tomados ao usar potencialmente infectados sangue humano.
1. As células mononucleares do sangue periférico Purificação (PBMC) (baseado em 8 e 9)
2. Monócitos-macrófagos derivados de Diferenciação (MDM) (baseado em 8 e 9)
3. Produção e determinação quantitativa de HIV-1 reservas virais
4. Cultura de parasitas Plasmodium falciparum (Baseado em 13)
4,1 cultura geral e manutenção de parasitas
4,2 sincronização Parasite
4.3 Plasmodium falciparum infectados glóbulos vermelhos (iRBC) purificação
5. Exposição do MDM para Plasmodium falciparum
6. A infecção de MDM com um replicativa totalmente HIV-1
7. Infecção do MDM com único luciferase Encoding Ciclo Virus
8. Os resultados representativos
Usando nosso modelo de co-infecção, mostramos que exposure de P. falciparum a MDM diminui a sua susceptibilidade à infecção HIV-1. Com efeito, uma diminuição significativa (p <0,05; 2 ANOVA, dia 12) na libertação de partículas virais, tal como medido por HIV-1 de proteína da cápside p24 no sobrenadante, é observada em MDM pré-tratados com parasitas (Figura 2A). Esta observação é confirmada em células infectadas por vírus que codificam um gene repórter da luciferase. MDM infecção com vírus tais albergando quer exógena de VSV-G ou de HIV-1 conduz a glicoproteínas significativamente a produção de luciferase (p <0,05, teste t de Student-) menos em células expostas a P. falciparum (Figura 2B). É de notar que VSV-G-pseudotyped vírus produziu muito maior actividade de luciferase que os seus homólogos JRFLenv, isto devido à maior eficiência de infecção de VSV-G partículas pseudotyped 15. Dado que a exposição ao parasita impactos MDM ambos os tipos de vírus, isso sugere que ele influencia em alguma etapa ex gene viralpressão (Figura 2B). É também importante mencionar que a viabilidade celular não foi afectada pela exposição a MDM iRBC (dados não mostrados), indicando que a inibição observada é específica e não devido a mortalidade das células.
Figura 1. A) O regime de Placa para a infecção com um vírus MDM replicativa totalmente Mock:. Células não infectadas. uRBC: células expostas a não infectadas células vermelhas do sangue. iRBC: células expostas ao Plasmodium falciparum infectadas células vermelhas do sangue. Bal: células infectadas com NL4.3Bal env Bal / uRBC:. Células expostas ao uRBC e infectados com NL4.3Bal env Bal / iRBC:.. Células expostas ao iRBC e infectados com NL4.3Bal env B) O regime de Placa para a infecção com o MDM único ciclo do vírus luciferase codificação de Mock:. células não infectadas. uRBC: células expostas a não infectadas células vermelhas do sangue. iRBC: células expostas a Plasmodium falciparum-infected células vermelhas do sangue. Δenv: células infectadas com NL4.3 Luc + Env - R + JRFL:. Células infectadas com NL4.3 Luc + Env - R + (JRFL env). VSV-G: células infectadas com NL4.3 Luc + Env - R + (VSV-G) Δenv / uRBC:.. células expostas a uRBC e infectados com NL4.3 Luc + Env-R + Δenv / iRBC: células expostas a iRBC e infectados com NL4.3 Luc + Env - R + JRFL / uRBC: células expostas ao uRBC e infectados com NL4.3 Luc + Env - R + (JRFL env).. JRFL / iRBC: células expostas ao iRBC e infectados com NL4.3 Luc + Env - R + (JRFL env). vsv-g/uRBC: células expostas a uRBC e infectados com NL4.3 Luc + Env - R + (VSV-G): vsv-g/iRBC. células expostas a iRBC e infectados com NL4.3 Luc + Env - R + (VSV-G).
Figura 2. . A) Efeito do Plasmodium falciparum em HIV-1 de produção virai no MDM MDM foram expostos a uRBC ou iRBC a uma razão de 75:1 (uRBC / iRBC: MDM) durante 4 horas e lavou-se extensivamente. As células foram infectadas com 10 ng de p24 NL4.3Bal env durante 2 horas. Produção virai foi monitorada por ELISA para o HIV-1 p24 em células livres sobrenadante em pontos de tempo diferentes após a infecção virai inicial. Uma experiência representativa é mostrado B) Efeito do Plasmodium falciparum em HIV-1 de transcrição virais no MDM MDM foram infectadas com uRBC ou iRBC a uma razão de 75:1 (uRBC / iRBC:.. MDM). As células foram então infectadas com 10 ng de p24 do vírus de um único ciclo (ou NL4.3 Luc + Env - R +, NL4.3 Luc + Env - R + (JRFL env) ou NL4.3 Luc + Env - R + (VSV- g)). A expressão da luciferase foi avaliada em células lisados 72 hr após a infecção pelo vírus inicial. Um experimento representativo é mostrado.
Temos ilustrado aqui duas abordagens diferentes para analisar o impacto do parasita da malária no HIV-1 ciclo viral, ou seja, por meio da análise, quer a expressão do gene virai ou a produção de progenitura do vírus e replicação em macrófagos derivados de monócitos. Abordagens semelhantes têm sido utilizados para a outra HIV-1-parasita co-infecções 16. No entanto, estes novos dados são um passo em frente na investigação da malária-HIV-1 co-infecções. . Na verdade, Diou et al 8 estudaram o efeito da hemozoin, parasitas não vivos, sobre o HIV-1 de replicação; de acordo com nossos resultados, eles observaram que hemozoin era por si só suficiente para inibir a produção viral por MDM, e não MDM.
Usando o esquema descrito experimental, observou-se que P. falciparum exerce um efeito claro prejudicial sobre o ciclo replicativo do HIV-1 em macrófagos: uma inibição significativa da produção virai é observada em macrófagos pré-expostos a parasitas (Figure 2A) e um impacto específico do parasita na transcrição viral é ilustrado na Figura 2B. No entanto, não podemos deixar de fora quaisquer efeitos adicionais do parasita na entrada viral ou fusão (decapsidation), ou sobre pós-integração de mecanismos, tais como a síntese de proteínas ou montagem de partículas virais e brotação. Além disso, é possível que um impacto diferente sobre a replicação do HIV-1 seria obtida se o parasita foram adicionados quer ao mesmo tempo ou infecção MDM seguinte com o vírus.
O nosso modelo in vitro de co-infecção fornece uma ferramenta poderosa para realizar investigações detalhadas de HIV-1 / p interacções falciparum na célula hospedeira. Por exemplo, a combinação desta disposição experimental com outras técnicas tais como quantitativa PCR em tempo real, o que pode ter como alvo e quantificar os passos específicos em retrotranscription viral e integração do genoma virai no genoma da célula hospedeira, são bastante viável e deve produzir INSI maisghts dos mecanismos envolvidos na co-infecções. Além disso, os ensaios específicos para avaliar os passos iniciais do ciclo viral (viral de fusão, decapsidation quantificação de entrada,) pode ser aplicado a este protocolo básico para analisar ainda mais o efeito sobre a replicação virai. Estas modificações mostram como flexível este protocolo é relativo HIV-1 quantificação e detecção: de facto, mesmo padrão ensaios de quantificação do HIV-1 usando transcriptase reversa marcado com trítio nucleótidos pode conseguir substituir o ELISA para o HIV-1 p24. Além MDM, esperamos nosso sistema para ser adaptável a outros tipos de células relevantes para o HIV-1-malária interacções, tais como monócitos e células dendríticas. O fato de que o MDM são células aderentes facilita a sua manipulação, permitindo fácil lavagem de iRBC que não tenham sido tomadas, ou que estão em contato com a MDM, sem eliminar os macrófagos. Essa vantagem não se aplica às células dendríticas e monócitos, que são cultivadas em suspensão, dificultando a siparação de iRBC uRBC e livre com essas células e atualmente estamos abordando este problema. O nosso sistema poderia também ser útil para estudar as interacções mais complexas, tais como os efeitos de Plasmodium-expostas derivados de monócitos células no ciclo de HIV-1 viral em outras células imunitárias, tais como CD4-células T positivas em co-cultura experimentos. Finalmente, o nosso protocolo poderia ser adequado para experimentos olhando para o efeito de P. iRBCs falciparum sobre o HIV-1 reativação em PBMC de HIV-1 indivíduos infectados.
Declaração de ética
Human PBMC foram obtidas do sangue de doadores saudáveis, em conformidade com as diretrizes do Comitê de Bioética do Centro Hospitalar de l'Université Laval Centro de Pesquisa. O consentimento escrito foi obtido de todos os doadores de sangue.
Não há conflitos de interesse declarados.
Este trabalho foi financiado pelos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde através de um catalisador Co-infecções e co-morbidades subvenção. Eritrócitos humanos foram fornecidos pelo Centro Hospitalar de l'Université Laval banco de sangue.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome do reagente | Companhia | Número de catálogo | Comentários |
RPMI 1640 | Multicélula | 350-000-CL | |
PBS-endotoxina livre | Sigma | D8662 | |
FBS | Wisent | 080-150 | Inactivado pelo calor a 56 ° C durante 30 min |
Accutase | eBiosciences | 00-4555-56 | |
Albumax II | Gibco | 11021-037 | Dissolvido em meio RPMI 1640, esterilizada por filtração |
Meio de separação de linfócitos | Multicélula | 305-010-CL | |
Brancos placas luminómetro | Promega | Z3291 | |
CS Macs separação columms | Miltenyi Biotech | 130-041-305 | |
Separador VarioMacs | Miltenyi Biotech | 130-090-282 | |
Penicilina / estreptomicina solução | Wisent | 450-201-EL | |
D-sorbitol | Sigma-Aldrich | S1876 | |
Raspador de células (25 cm) | Sarstedt | 83,1830 | |
De 24 poços de cultura placas da célula | BD Falcon | 353047 | |
150 x 20 milímetros prato de cultura | Sarstedt | 83.1803.003 | |
M-CSF | GenScript | Z02001 | |
HEPES | Sigma-Aldrich | H4034 | |
De soro humano AB + | Vale Biomédica | HP1022 | |
HBSS | Wisent | 311-505-CL | |
Gentamicina | Sigma-Aldrich | G1397 | |
Hipoxantina | Sigma-Aldrich | H9636 | |
De NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S5761 | |
Sistema de ensaio de luciferase | Promega | E1500 | |
Glóbulos vermelhos humanos | Obtido purificada a partir de banco de sangue CHUL. |
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