Highly sensitive in vivo imaging of Trypanosoma brucei expressing "red-shifted" luciferase.

BACKGROUND: Human African trypanosomiasis is caused by infection with parasites of the Trypanosoma brucei species complex, and threatens over 70 million people in sub-Saharan Africa. Development of new drugs is hampered by the limitations of current rodent models, particularly for stage II infections, which occur once parasites have accessed the CNS. Bioluminescence imaging of pathogens expressing firefly luciferase (emission maximum 562 nm) has been adopted in a number of in vivo models of disease to monitor dissemination, drug-treatment and the role of immune responses. However, lack of sensitivity in detecting deep tissue bioluminescence at wavelengths below 600 nm has restricted the wide-spread use of in vivo imaging to investigate infections with T. brucei and other trypanosomatids. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Here, we report a system that allows the detection of fewer than 100 bioluminescent T. brucei parasites in a murine model. As a reporter, we used a codon-optimised red-shifted Photinus pyralis luciferase (PpyRE9H) with a peak emission of 617 nm. Maximal expression was obtained following targeted integration of the gene, flanked by an upstream 5'-variant surface glycoprotein untranslated region (UTR) and a downstream 3'-tubulin UTR, into a T. brucei ribosomal DNA locus. Expression was stable in the absence of selective drug for at least 3 months and was not associated with detectable phenotypic changes. Parasite dissemination and drug efficacy could be monitored in real time, and brain infections were readily detectable. The level of sensitivity in vivo was significantly greater than achievable with a yellow firefly luciferase reporter. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: The optimised bioluminescent reporter line described here will significantly enhance the application of in vivo imaging to study stage II African trypanosomiasis in murine models. The greatly increased sensitivity provides a new framework for investigating host-parasite relationships, particularly in the context of CNS infections. It should be ideally suited to drug evaluation programmes

Homologous Expression of Glycosylphosphatidylinositol-Anchored Glycoproteins in Trypanosoma cruzi

The surface coat of Trypanosoma cruzi is covered with glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored glycoproteins (GAGPs) that contribute to parasite protection and to the establishment of a persistent infection in both the insect vector and the mammalian host. Multiple GAGPs that vary by amino acid sequence and/or posttranslational modifications are co-expressed on the parasite surface coat, hence curtailing structural/functional analyses on these molecules. Studies in our lab have indicated that GAGP-tagged variants expressed by transfected parasites undergo analogous posttranslational processing than endogenous ones and therefore constitute suitable tools to overcome these limitations. In this chapter, we detail the entire methodological pipeline for the efficient homologous expression of GAGPs in T. cruzi: from a simple strategy for the simultaneously cloning and tagging of the gene of interest to the biochemical validation of the parasite-expressed product.Fil: Balouz, Virginia. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Mesias, Andrea Cecilia. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Patología Experimental. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias de la Salud. Instituto de Patología Experimental; ArgentinaFil: Centeno Camean, Camila. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Ducrey, Ivana. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Lobo, Mabel Maite. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Durante, Ignacio Miguel. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Cánepa, Gaspar E.. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Buscaglia, Carlos Andres. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Camara, Maria de Los Milagros. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; Argentin