Human co-infection is difficult to replicate in vitro. However, human malaria parasites can readily be cultured in vitro, as can freshly isolated human peripheral blood mononuclear cells naturally infected with HIV. This provides an excellent model for studying early immune responses to malaria parasites in the context of HIV co-infection.
Malaria and HIV co-infection is a growing health priority. However, most research on malaria or HIV currently focuses on each infection individually. Although understanding the disease dynamics for each of these pathogens independently is vital, it is also important that the interactions between these pathogens are investigated and understood.
We have developed a versatile in vitro model of HIV-malaria co-infection to study host immune responses to malaria in the context of HIV infection. Our model allows the study of secreted factors in cellular supernatants, cell surface and intracellular protein markers, as well as RNA expression levels. The experimental design and methods used limit variability and promote data reliability and reproducibility.
All pathogens used in this model are natural human pathogens (Plasmodium falciparum and HIV-1), and all infected cells are naturally infected and used fresh. We use human erythrocytes parasitized with P. falciparum and maintained in continuous in vitro culture. We obtain freshly isolated peripheral blood mononuclear cells from chronically HIV-infected volunteers. Every condition used has an appropriate control (P. falciparum parasitized vs. normal erythrocytes), and every HIV-infected donor has an HIV uninfected control, from which cells are harvested on the same day. This model provides a realistic environment to study the interactions between malaria parasites and human immune cells in the context of HIV infection.
Со-инфекция, заражение нескольких одновременных инфекций, является нормой в естественных условиях. Со-инфекция может иметь большое влияние на патологию заболевания и клиническому ведению каждой инфекции. В контексте ко-инфекцией, вакцины и эффективности препарата, а также диагностического тестирования, может быть негативное влияние (обзор в 1). Тем не менее, несмотря на его важность, большинство патогенных микроорганизмов исследований рассматривает только отдельные инфекции.
Малярией и ВИЧ-1 (ВИЧ), являются основными причинами заболеваемости и смертности во всем мире. Области малярии и распространенностью ВИЧ поделиться широкий географический перекрытие, положив миллионы людей, подверженных риску сочетанной инфекции и, следовательно, на риск более тяжелой клинической картиной заболевания 2 – 10. Эти две болезни негативно взаимодействовать. У ВИЧ-инфицированных лиц, высших ВИЧ вирусной нагрузки и временных уменьшается в уровень CD4 Т-клеток + можно увидеть во время заражения малярией, в то время какмалярийного паразита тяготы и риск клинического и тяжелой малярии выше в сочетанной инфекцией лиц 2,3,5,7,8,10. Механизмы, с помощью которых ВИЧ увеличивает тяжесть малярии полностью не поняты и требуют дальнейшего расследования.
Здесь мы опишем метод, с помощью которого малярией и ВИЧ ко-инфекции можно изучать в лабораторных условиях. В частности, этот метод позволяет для рассмотрения малярии конкретных иммунных реакций в контексте ВИЧ-инфекции. Наш протокол описывает универсальную систему совместного культивирования с использованием свежевыделенных мононуклеарные клетки периферической крови (РВМС), выделенных из хронически инфицированных ВИЧ доноров и культивированных в лабораторных P. тропической зараженных эритроцитов (PfRBC). Воздействие ВИЧ антиретровирусной терапии этих ответов может быть обследованы с помощью перспективно собранные МНПК от ВИЧ (+) доноры до и после терапии.
Мы использовали эту систему, чтобы исследовать воздействие ВИЧ-инфекциина малярией конкретных врожденных иммунных реакций 11,12, и были в состоянии определить, что малярия конкретных IFN, TNF и ответов обесценились в НК-клеток, клетки, NKT γδ Т-клетки ВИЧ (+) доноры пред- и пост-ВИЧ антиретровирусной терапии , Кроме того, мы смогли использовать эту систему, чтобы определить, что моноцитарные функции также нарушена в ВИЧ (+) доноров, но восстановить сообщению ВИЧ антиретровирусной терапии.
Наш протокол был оптимизирован для того, чтобы наиболее реалистично изучения ВИЧ-малярии ко-инфекции в пробирке. Во-первых, свежие эритроциты человека и сыворотки необходимы для малярийного паразита культуры. Это жизненно важно для получения здорового населения малярийных параз…
The authors have nothing to disclose.
C.A.M.F. and L.S. participated in protocol design, acquisition and analysis of data, and drafting of the article.
The authors wish to thank Dr. Kain, Dr. Loutfy, Dr. Wasmuth, and Dr. Ayi for their contributions.
C.F. was supported by a CTN/Ontario HIV Treatment Network (OHTN) postdoctoral fellowship. L.S. is supported by an OHTN Junior Investigator Development Award. The present work was supported by a Canadian Institutes of Health Research (CIHR) operating grant (MOP-13721 and 115160), and a CIHR New Investigator Catalyst grant.
alanine | Sigma | A7377 | |
antibodies (see other table) | |||
BD Cytofix/Cytoperm with BD GolgiPlug | BD | 555028 | includes brefeldin A, cytofix/cytoperm buffer and perm/wash buffer |
BD Vacutainer ACD Solution A | BD | 364506 | |
BD Vacutainer Sodium Heparin | BD | 17-1440-02 | |
DPBS (no calcium, no magnesium) | Corning | 21-031-CV | |
Fetal Bovine Serum | Sigma | F1051 | heat inactivate before use |
Ficoll-Paque PLUS | GE Healthcare | 17-1440-02 | |
gentamycin (10mg/ml) | Gibco | 15710-064 | |
Hema3 Staining Set | Fisher | 122-911 | |
HEPES | Fisher | BP310-500 | |
hypoxanthine | Sigma | H9636 | |
Ionomycin | Sigma | I3909 | |
MEM non-essential amino acids (10mM) | Gibco | 11140 | |
PMA | Sigma | P8139 | |
RPMI-1640 powder | Life-Technologies | 31800-022 | |
RPMI-1640 with L-glutamine and HEPES | Thermo Scientific | SH30255.01 | |
sodium bicarbonate (powder, cell culture) | Sigma | S5761 | |
Sodium Pyruvate (100mM) | Gibco | 11360 | |
Tris (Trizma base) | Sigma | T6066 | |
Trizol | Ambion | 15596018 | |
Trypan Blue (0.4%) | Gibco | 15250-061 | |
BD CompBead | BD | 552843, 552845 | depends on antibodies used |
Parasite Gas Mixture | By special order | 3% CO2, 1% O2, balance N2 |