利用生物发光技术在小鼠模型中对细菌感染进行实时成像

摘要

来源： Valentine, M. E. 等人，框内基因缺失突变体的构建 铜绿假单胞菌 并在简单的感染小鼠模型中检测毒力减弱情况。 J. Vis. Exp. (2020)

本视频展示了利用基于生物发光的成像方法，在活体小鼠模型中监测细菌感染的过程。连续的生物发光成像与X射线成像可实现对感染在宿主体内扩散的实时可视化及解剖学定位。

方案

所有涉及动物模型的操作均已经过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审核。

利用生物发光技术可视化感染过程

1. 为了可视化感染进程，插入一个染色体上的生物发光操纵子（luxCDABE) 加入到 铜绿假单胞菌 测试了PGN5和VE2菌株。用于标记这些菌株的质粒及实验方案由Schweizer实验室开发，可能不适用于所有细菌种类/菌株。需要注意的是，感染的可视化为可选步骤，因此进行死亡率研究时无需将该操纵子插入基因组。
2. 制备并验证菌株。此外，在每次验证步骤中检查标记菌株的生物发光情况。
3. 菌株制备完成后，按照上述步骤，将生物发光菌株以每组10只动物进行注射。
4. 每3小时使用具备生物发光成像功能的动物成像系统对动物进行一次成像，持续24小时。
   1. 首先，通过设置相机参数并加热动物载物台来准备成像仪。然后，将氧气流速设为1.5 L/min（或遵循制造商的建议）。
   2. 成像仪和载物台稳定后，将一只小鼠在注射后立即放入麻醉室，并向室内通入3.5%异氟烷与O₂ 持续通气约4分钟。麻醉方法可能因使用的麻醉舱和/或麻醉剂而异；请遵循制造商的建议。通过撤足反射试验确定麻醉是否充分。
   3. 将小鼠移至温度恒定的载物台，使其仰卧，双臂伸展，并为其佩戴鼻罩，以在整个成像过程中持续给予2.5%异氟烷。
   4. 关闭门，对小鼠进行生物发光成像和X射线拍摄。
   5. 成像完成后，将小鼠放回笼中并进行监测。小鼠应在3-5分钟内恢复意识。
   6. 每3小时对小鼠进行一次成像，持续24小时，每次使用各组中的不同小鼠。由于重复暴露于麻醉可能产生不良影响，禁止在24小时内对同一只小鼠重复成像。每只小鼠每24–36小时仅应接受一次麻醉剂量。每次小鼠成像后，清洁成像平台。在两次成像间隔期间关闭成像仪。
      注意： 无论注射何种菌株，生物发光都会逐渐减弱。发光强度和持续时间会因多种因素而异，包括注射的细菌数量、小鼠品系、细菌菌株等。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Accu block 数字干浴器	Labnet	NC0205808	通过 Fisher Scientific
培养箱	VWR	1540
异氟烷	Henry Schein 动物健康	29405
IVIS Lumina XRMS Series III 活体成像系统	珀金斯和埃尔默	CLS136340
MicroPulser 电穿孔仪	伯乐（BioRad）	1652100
Prism 7	GraphPad		https://www.graphpad.com/scientific-software/prism/
SmartSpec Plus 分光光度计	伯乐（Bio-Rad）	170-2525	或首选方法/供应商
XAF-8 麻醉系统滤芯	珀金埃尔默	118999
XGI 8 气体麻醉系统	Caliper Life Sciences/Xenogen