Method Article
Bu protokol, sivrisineklerde tükürük bezi sporozoitlerini tespit etmek için sandviç enzime bağlı bir immünosorbent testini tanımlar. Kolayca bulunabilen monoklonal antikorları kullanan yöntem, Plasmodium falciparum veya Plasmodium vivax taşıyan sivrisineklerin uygun maliyetli, yüksek verimli tespitini sağlar. Yöntem, vektör araştırmaları da dahil olmak üzere sıtma bulaşma araştırmaları için uygundur.
Plasmodium sporozoitler, insanları enfekte eden sıtma parazitlerinin enfektif aşamasıdır. Dişi Anofel sivrisineklerinin tükürük bezlerinde bulunan sporozoitler, kanla beslenme sırasında sivrisinek ısırıkları yoluyla insanlara bulaşır. Sivrisinek tükürük bezlerinde sporozoitlerin varlığı bu nedenle sivrisinek bulaşıcılığını tanımlar. Bir Anofel sivrisineğinin Plasmodium sporozoitleri taşıyıp taşımadığını belirlemek için, enzime bağlı immünosorbent testi (ELISA) yöntemi, sporozoitlerin ana yüzey proteini olan Plasmodium circumsporozoite proteinini (CSP) tespit etmek için standart bir araç olmuştur. Bu yöntemde, her bir sivrisineğin göğüs kafesi ile birlikte baş, karından ayrılır, homojenize edilir ve Plasmodium falciparum'a özgü CSP'nin ve Plasmodium vivax'ın iki alt tipinin her biri olan VK210 ve VK247'nin varlığını tespit etmek için bir sandviç ELISA'ya tabi tutulur. Bu yöntem, sivrisinek enfeksiyonunun mevsimsel dinamikleri ve çalışma alanlarındaki başlıca sıtma vektörlerinin türleri dahil olmak üzere sıtma bulaşmasını incelemek için kullanılmıştır.
Plasmodium sporozoitler, sivrisineklerdeki sıtma parazitlerinin bulaşıcı aşamasıdır. Sporozoitler insanlara sivrisinek ısırıkları yoluyla verilir. Sivrisinekte, sporozoitler ilk olarak orta bağırsak duvarındaki ookistlerin içinde oluşur. Hazır olduklarında hemokoele salınırlar ve sivrisinek tükürük bezlerine giderler. Orada olgunlaşırlar ve kanla beslenme sırasında insanlara bulaşmaya hazır hale gelirler. İnsanlarda, sporozoitler dermiste biriktirilir. Daha sonra kan damarına girerler ve hepatositlerde enfeksiyon oluşturmak için karaciğere ulaşmak için kan dolaşımı boyunca hareket ederler 1,2.
Sivrisinek tükürük bezlerinin sporozoit enfeksiyonunu belirlemek için üç farklı yöntem kullanılmıştır. İlk yöntem, tükürük bezlerinin diseksiyonu ve ardından sporozoitlerin ışık mikroskobu altında doğrudan incelenmesidir. Bu yöntem, Anofel sivrisinek tükürük bezlerindeki sporozoitleri tespit etmek ve ölçmek için altın standarttır3. Bununla birlikte, hem diseksiyon hem de mikroskobik inceleme konusunda iyi eğitimli bir teknisyen gerektirir. Ayrıca, Plasmodium türlerini ve CSP alt tiplemesini belirlemek için kullanılamaz (P. vivax için)4,5. İkinci yöntem, sivrisinek gövdesinin üst kısmındaki Plasmodium DNA'yı tespit etmek için polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) kullanır6. PCR'nin özgüllüğü göz önüne alındığında, parazitin hem türü hem de alt tiplemesi mümkündür 7,8,9,10. PCR giderek daha fazla kullanılmasına rağmen, nispeten pahalı ekipman ve iyi eğitimli personel gerektirir. Plasmodium'a özgü circumsporozoite proteinini (CSP) tespit etmek için son yöntem olan ELISA, otuz yıldır temel dayanak noktası olmuştur 11,12,13. CSP hem ookist sporozoitlerinde hem de tükürük bezi sporozoitlerindebulunur 12,14. Spesifik antikorlar kullanarak, bu yöntem Plasmodium türlerinin tanımlanmasına ve P. vivax sporozoitlerin CSP alt tiplemesine izin verir. Bu testin mantığı, sıtma bulaşmasını anlamak (yani sporozoit enfeksiyon oranını belirlemek) için çok sayıda yabani sivrisineği incelemek için basit bir yüksek verimli testin gerekliliğidir.
ELISA yönteminin mikroskobik incelemeye göre iki önemli avantajı vardır. İlk olarak, araştırmacıların sivrisinek örneklerini örnek işleme için hazır olana kadar tutmalarına izin verir. İkincisi, ELISA yöntemi, türe özgü monoklonal antikorlar aracılığıyla Plasmodium türlerini ayırt etmek için kullanılabilir. Ek olarak, ELISA daha fazla sayıda sivrisinek örneğini barındırabilir ve çok daha yüksek bir verime izin verir15. Sporozoit DNA'sını tespit eden PCR ile karşılaştırıldığında, ELISA prosedürü daha fazla zaman alır ancak daha az maliyetlidir16. Burada tarif edilen ELISA testi, sivrisinek enfektivitesini belirlemek ve P. falciparum'un CSP'sini ve P. vivax, VK210 ve VK247'nin iki CSP varyantının her birini ayrı ayrı tespit etmek için geliştirilmiştir. Bu ELISA yöntemi, sivrisinek enfeksiyonunun mevsimsel dinamiklerini belirlemek ve 12,13,17,18 alanındaki başlıca sıtma vektörlerinin türlerini belirlemek için birçok çalışmada kullanılmıştır. Bu testi gerçekleştirmek için, bir ELISA plaka okuyucu ile donatılmış standart bir laboratuvar yeterlidir.
Genel yaklaşım Şekil 1'de özetlenmiştir. Bu sandviç ELISA'da, her bir Plasmodium türü/alt tipi için spesifik olan birincil (yakalama) monoklonal antikor (mAb) ilk olarak ELISA plakasını kaplamak için kullanılır. Her plaka tek bir yakalama mAb ile kaplanmıştır. mAb'nin işlevi, sivrisinek homojenatlarında karşılık gelen CSP antijenini yakalamaktır. Antijen yakalama ve plaka yıkamalarından sonra, yakalama mAb'sine bağlı CSP'nin varlığını tespit etmek için peroksidaz ile işaretlenmiş ikinci bir CSP'ye özgü antikor kullanılır. Peroksidaz tarafından katalize edilen kimyasal reaksiyon, CSP için pozitif kuyularda renk gelişimi ile sonuçlanır.
1. Reaktiflerin hazırlanması
NOT: Bu protokolde kullanılan ekipman, reaktifler ve diğer sarf malzemelerinin listesi için Malzeme Tablosuna ve çözeltilerin ve bileşimlerinin listesi için Tablo 1'e bakın.
2. Sivrisinek örneği hazırlama
3. Sporozoit ELISA
4. Analiz
Temsili ELISA sonuçları Şekil 2'de gösterilmiştir. Bu deneyde, P. falciparum ELISA A7 kuyusunda sporozoit enfeksiyonu tespit etti. Pozitif kuyu, soluk yeşil rengiyle görsel olarak tespit edilebilir (Şekil 2A). Bu kuyunun absorbans değeri, kesme eşiğinin üzerindeydi (dört negatif kontrol kuyusunun ortalama değerinin iki katı) (Şekil 2B). 80 bilinmeyen kuyunun tümünün absorbans değerlerinin dağılımı Şekil 2C'de gösterilmiştir. Arka plan (negatif kontrol) çıkarmadan sonra plaka içi standart eğri ile kuyu A7'nin CSP miktar tayini, 0.35 pg/μL'lik bir CSP konsantrasyonu olduğunu gösterir (Şekil 2D). VK210 ve VK247 için P. vivax tahlillerinin her ikisi de bu numune seti için negatifti (veriler gösterilmemiştir), bu da A7'deki sporozoit enfeksiyonunun mono-tür olduğunu gösterir P. falciparum.
Şekil 1: CSP sandviç ELISA'ya genel bakış. (A) Her bir kuyucuğun yüzeyini kaplamak için spesifik yakalama monoklonal antikoru (yakalama mAb) kullanılır. Sivrisinek homojenatındaki CSP antijeni, mAb kaplı kuyucuklara bağlanır. (B) HRP etiketli mAb, yakalanan Ag'yi tespit etmek için kullanılır. Kısaltmalar: CSP = circumsporozoite proteini; ELISA = enzime bağlı immünosorbent testi; Ag = antijen; mAb = monoklonal antikor; HRP = yaban turpu peroksidaz; OD = optik yoğunluk; BB = engelleme tamponu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Plasmodium falciparum CSP tespiti için temsili sonuçlar. (A) ABTS ile 30 dakikalık inkübasyondan sonra ELISA plakasının görüntüsü. Kırmızı ok ve kırmızı daire, pozitif bilinmeyen kuyuyu temsil eder (A7). (B) ELISA plaka okuyucu tarafından okunan absorbans değerleri. Sol üst dört kuyu (A1, A2 ve B1, B2) negatif kontrollerdi. Seyreltilmiş pozitif kontroller çift kopyalar halinde çalıştırıldı: C1 / C2 (1:32), D1 / D2 (1:16), E1 / E2 (1: 8), F1 / F2 (1: 4) ve G1 / G2 (1: 2). Seyreltilmemiş pozitif kontroller H1 / H2 idi. (C) 80 bilinmeyen kuyunun absorbans dağılımı. Düz çizgi, negatif kontrol kuyularının ortalama absorbansını temsil eder. Kesikli çizgi, pozitiflik eşiğini temsil eder. (D) Pozitif kontrolün iki katlı seri seyreltilmesinden oluşturulan standart eğri. Pozitif kontrolün en yüksek konsantrasyonu 2 pg / μL idi. Verilerin doğrusal regresyonu, A7'deki CSP konsantrasyonunu 0.35 pg/μL olarak tahmin etti. Kısaltmalar: CSP = circumsporozoite proteini; ABTS = 2,2'-azino-di-(3-etilbenztiyazolin-6-sülfonat); ELISA = enzime bağlı immünosorbent testi; Abs = absorbans. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: Tarifler. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Materyal S1: Sporozoit ELISA çalışma sayfası. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Materyal S2: ELISA plaka okuyucu yazılımı için yönergeler. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
CSP-ELISA, Plasmodium CSP'yi tespit etmek için oldukça spesifik ve uygun maliyetli bir yöntem sağlar. P. falciparum ve P. vivax sporozoitlerin yanı sıra P vivax 11,13,14,15'in iki alt tipi olan VK210 ve VK247 arasında ayrımcılığa izin verir. Güvenilir ve tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için bazı kritik noktalara dikkat edilmelidir. Mikrobiyal üremeyi önlemek için tüm solüsyonlar buzdolabında 1 haftadan daha az tutulmalıdır. mAb, %50 gliserol içeren seyreltici içinde tutulmalı ve çoklu donarak çözülmeyi önlemek için gerektiği gibi aliquoted edilmelidir. Pozitif kontroller tek kullanım için ayrı tutulmalıdır. ELISA plakası, buharlaşmayı önlemek için inkübasyon süresi boyunca kapakla kapatılmalıdır. Peroksidaz işaretli mAb inkübasyonunu içeren adımlar karanlıkta gerçekleştirilmelidir.
Çözelti değişikliğini içeren tüm adımlar, yüksek arka plana yol açabilecek kurumayı önlemek için hızlı bir şekilde gerçekleştirilmelidir. Çalışma substratı çözeltisi, alüminyum folyo ile sarılarak karanlıkta tutulmalı ve hazırlandıktan hemen sonra plakaya eklenmelidir. Dondurulmuş sivrisinek homojenatları ile çalışırken, numuneler çözüldükten sonra aynı gün test edilmelidir. Reaksiyonun pH'ı 7-7.4 aralığında tutulmalıdır, çünkü reaksiyon bu aralığın dışındaki pH değerlerinde inhibe edilir. Yanlış pozitifleri önlemek için yıkama dikkatli bir şekilde yapılmalıdır. İyonik olmayan deterjan Tween-20'nin yıkama solüsyonuna dahil edilmesi, arka plandan gelen sinyali en aza indirebilir.
Bu protokol, Wirtz ve ark.19 tarafından açıklanan protokolden değiştirilmiştir. Bir fark, altı noktalı standart eğriye izin vermek için daha az sayıda negatif kontroldür. Ek olarak, protein standartları, sivrisinek lizatı olmadan BB'de seri olarak seyreltilir. Bu nedenle, arka plan bileşimleri test numunelerininkinden farklıdır. Bu standartlar, farklı plakalar boyunca test numunelerinin tutarlı CSP miktar tayinini sağlamak için kullanılır. Daha doğru bir miktar tayinine ihtiyaç duyulursa, standartlar, test numunelerine aynı şekilde işlenmiş, ancak bilinen miktarda protein eklenmiş enfekte olmamış sivrisineklerin lizatı kullanılarak hazırlanabilir. Son olarak, çoğu tanı testinde olduğu gibi, CSP ELISA hatasız değildir20. Tüm pozitif numuneler, testin ısıtılmış homojenat (100 °C, 10 dakika) ile tekrarlanması veya kalan homojenatı DNA şablonu20'nin kaynağı olarak kullanarak Plasmodium türüne özgü PCR ile doğrulanmalıdır.
Doğru şekilde gerçekleştirildiğinde, bu CSP ELISA yöntemi son derece güvenilir olabilir. Sivrisinek enfeksiyonunun mevsimsel dinamiklerini belirlemek ve başlıca sıtma vektörlerinin türlerini belirlemek amacıyla sıtma bulaşmasıyla ilgili çeşitli çalışmalarda kullanılmıştır ve muhtemelen kullanılmaya devam edecektir 12,13,17,18. Sporozoitlerin doğrudan mikroskobik incelemesi ile karşılaştırıldığında, bu test çok daha fazla verime sahiptir ve çok sayıda sivrisinek içeren araştırmalar için daha uygundur. Sporozoitlerin PCR tespiti ile karşılaştırıldığında, ELISA prosedürü daha fazla zaman alır ancak daha az maliyetlidir16. Genel olarak, basitliği, yüksek verimi ve nispeten düşük maliyeti, standart bir laboratuvarda büyük ölçekli testlere izin verir.
Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Eğitim ve rehberlik için MVRU'dan Bay Kirakorn Kiatibutr'a teşekkür ederiz. Ayrıca, Şekil 2'nin hazırlanmasındaki teknik yardımı için MVRU'dan Bayan Pinyapat Kongngen'e teşekkür ederiz. Bu çalışma, Ulusal Alerji ve Bulaşıcı Hastalıklar Enstitüsü ve Ulusal Sağlık Enstitüsü (U19 AI089672) tarafından sağlanan bir hibe ile desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
ELISA plate reader | BioTek Instrument, Inc. | Synergy H1 | Absorbance is measured using UV-VIS absorbance detection mode |
Grinder pestle | Axygen | PES-15-B-SI | For homogenizing the mosquito head/thorax |
Reagents | |||
ABTS substrate 2-component | KPL | 50-62-00 | For peroxidase driven detection |
Blocking buffer (BB) | Note: solution | ||
Capture and peroxidase-conjugated monoclonal antibodies (mAbs) | Note: mAbs can be obtained in the lyophilized form as part of the Sporozoite ELISA Reagent Kits (MRA-890 for P. falciparum and MRA-1028K for P. vivax) from BEI Resources (https://www.beiresources.org.) | ||
Casein | Sigma aldrich | 9000-71-9 | For blocking buffer preparation |
Grinding buffer (GB) | Note: solution | ||
Igepal CA-630 | Sigma aldrich | 9002-93-1 | For grinding buffer preparation |
KCl | Sigma aldrich | 7447-40-7 | For phosphate buffer saline preparation |
KH2PO4 | Sigma aldrich | 7778-77-0 | For phosphate buffer saline preparation |
Na2HPO4 | Sigma aldrich | 7558-79-4 | For phosphate buffer saline preparation |
NaCl | Sigma aldrich | 7647-14-5 | For phosphate buffer saline preparation |
NaOH | Sigma aldrich | 1310-73-2 | For blocking buffer preparation |
PBS-Tween | |||
Pf capture mAb | CDC | Pf-CAP | For capturing Pf circumsporozoite protein |
Pf peroxidase mAb | CDC | Pf-HRP | For detecting Pf circumsporozoite protein |
Pf positive control | CDC | Pf-PC | Pf positive control |
Phenol red | Sigma aldrich | 143-74-8 | For blocking buffer preparation |
Phosphate buffered saline (PBS) | Note: solution | ||
Positive controls | Note: solution | ||
Pv210 capture mAb | CDC | Pv210-CAP | For capturing Pv210 circumsporozoite protein |
Pv210 peroxidase mAb | CDC | Pv210-HRP | For detecting Pv210 circumsporozoite protein |
Pv210 positive control | CDC | Pv210-PC | Pv210 positive control |
Pv247 capture mAb | CDC | Pv247-CAP | For capturing Pv247 circumsporozoite protein |
Pv247 peroxidase mAb | CDC | Pv247-HRP | For detecting Pv247 circumsporozoite protein |
Pv247 positive control | CDC | Pv247-PC | Pv247 positive control |
Tween20 | Sigma aldrich | 9005-64-5 | For PBS-Tween preparation |
Consumables | |||
Disposable pipetting reservoirs | Generic | For working reagents | |
ELISA plates: 96 well clear round bottom PVS | Corning Life Science | 2797 | For ELISA |
Gloves: disposable gloves and freezer gloves | Generic | For personal protection | |
Lab gown | Generic | for personal protection | |
Multichannel Pipette P30-300 | Generic | For solution transfer | |
Pipette set, P2, P20, P200, and P1000 | Generic | For solution transfer | |
Pipette tips 10 µL, 200 µL, and 1000 µL | Generic | For solution transfer | |
Serological pipettes 5 mL, 10 mL | Generic | For solution transfer | |
Transfer pipettes | Generic | For solution transfer |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır