秀 丽隐杆线虫 感染模型中的遗传免疫研究
2022年4月6日
秀丽隐杆线虫感染秀丽隐杆线虫感染使蠕虫能够产生对相同病原体具有高度抗性的后代。这是遗传免疫的一个例子，遗传免疫是一种鲜为人知的表观遗传现象。本方案描述了在遗传可处理的蠕虫模型中遗传免疫的研究。
这些方案能够研究对微孢子虫的遗传免疫。这里解释的技术可以帮助我们了解免疫力是如何跨代传递的，以及决定后代对微孢子虫免疫力的分子。秀丽隐杆线虫是一种简单且遗传可处理的模型，用于测定遗传的生成时间短。
可用于蠕虫的许多工具可用于揭示代际免疫的分子机制。当感染P0动物时，使用低孢子剂量，不会显着影响父母产生后代的能力。这确保了漂白产生足够的F1动物用于下游实验开始，在计划感染前一天将所需数量的10厘米非种子线虫生长培养基板从4摄氏度移动到室温。
就在感染之前，在微量离心管中以1， 400倍G沉淀约2， 500个同步L1蠕虫，持续30秒。用移液器吸头除去上清液，将蠕虫留在50微升的M9培养基中。向1期蠕虫中加入1毫升10倍大肠杆菌菌株OP50，并将猪笼草孢子加入所需浓度。
作为未感染的对照，制备L1s和OP50的等效管，其M9培养基的体积相当于所使用的孢子制备体积。通过短暂涡旋混合L1蠕虫样品，并将一毫升蠕虫以上的板放在10厘米的非种子线虫生长培养基板上。旋转以确保液体扩散到整个板上。
在干净的柜子中干燥板，关闭盖子10至20分钟，或直到完全干燥，然后在21摄氏度下孵育72小时。感染后72小时，在解剖显微镜下检查板。含有受感染蠕虫的平板应比含有未感染蠕虫的平板含有更少的胚胎。
然后使用一毫升M9培养基将板上的蠕虫洗涤到微量离心管中。如果板上残留许多蠕虫，则通过以1400倍G离心30秒来沉淀蠕虫。除去上清液并进行额外的板洗涤。
在室温下以1400倍G离心30秒，以沉淀蠕虫并用一毫升M9培养基洗涤两次或直到上清液澄清。将其重新悬浮在最终体积的一毫升M9培养基中，并通过移液充分混合。将100微升悬浮蠕虫转移到新管中，漂白剩余的900微升以打开成虫并释放F1胚胎进行测试。
通过修改执行感染。如手稿中所述。感染后72小时，在解剖显微镜下检查板。
与带有引物蠕虫的平板相比，带有幼稚蠕虫的板应更小，并且包含的胚胎更少。然后，通过在M9培养基中使用一毫升0.1%吐温20的微量离心管将它们从板上洗入微量离心管中，开始蠕虫的染色和固定过程。如果板上残留许多蠕虫，则在室温下以1， 400倍G离心30秒，用移液器吸头除去上清液，并进行额外的板洗。
在室温下以1， 400倍G离心30秒对蠕虫进行沉淀后，用一毫升含有0.1%吐温20的M9培养基洗涤两次或直到上清液澄清。除去上清液，加入700微升丙酮，让蠕虫在室温下固定10分钟。在室温下以10， 000倍G沉淀这些固定蠕虫30秒，并洗涤两次含有0.1%吐温20的一毫升磷酸盐缓冲盐水。
准备50毫升DY96工作溶液，将容器包裹在铝箔中，并将其存放在抽屉中以防止暴露在光线下。向蠕虫颗粒中加入500微升DY96工作溶液，在室温下在黑暗中旋转30分钟。在室温下以10， 000倍G离心该反应30秒，以沉淀蠕虫并除去上清液。
然后，加入 15 微升的安装介质，带或不带 DAPI。将这些染色蠕虫的10微升移液到显微镜载玻片上，并在顶部放置盖玻片。要分析安装在载玻片上的DY96染色蠕虫，请使用荧光显微镜的GFP通道进行成像。
要确定蠕虫种群的适应性，请使用5X或10X物镜来测定每种条件下超过100只蠕虫的重力。在感染后72小时，将F1动物固定并用DY96染色以评估微孢子虫耐药性。感染的父母群体和未感染的对照组在感染后72小时固定并用DY96染色以可视化蠕虫胚胎和微孢子。
受感染的动物很小，含有许多微孢子，并且比健康的，未感染的对照组产生更少的胚胎。蠕虫引力评估显示，与受感染动物相比，约95%的未感染动物产生了后代，感染动物小于80%量化显示，约90%的微孢子处理群体被感染，这取决于含有DY96染色孢子的蠕虫数量。对这些固定动物的量化表明，引物蠕虫比幼稚的蠕虫含有更多的胚胎，这表明在面对感染时适应性更强。
斐济ImageJ用于确定个体幼稚和免疫引发的蠕虫的寄生虫负担，这是体内充满荧光N.parisii孢子的百分比。量化显示，来自受感染父母的蠕虫寄生虫负担显着减少。此外，对单个蠕虫大小的计算表明，在面对N.parisii感染时，原始蠕虫比幼稚动物具有显着的生长优势。
成像研究表明，虽然幼稚的动物通常含有多个孢子和几个受感染的细胞，但引物动物的孢子要少得多或没有孢子，通常没有孢子质。如果未启动和准备的F1种群具有相似数量的gravid和受感染动物，请计算每只动物的卵子数量，并使用ImageJ分析受感染组织以找到更细微的差异。虽然直接黄96染色成熟的孢子，但荧光原位杂交可以揭示细胞内的孢子质。
这可以显示引物和未引物蠕虫中受感染细胞的数量。这些技术表明，父母的转录反应可以有助于诱导后代的遗传免疫力。研究人员现在正在研究后代这种免疫力的性质。
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概述
本研究探讨了被微孢子虫寄生虫Nematocida parisii感染的秀丽隐杆线虫中的遗传免疫性。研究旨在揭示代间免疫的机制以及特定分子在这一过程中的作用。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 微生物学
- 遗传学
背景
- 遗传免疫是一种理解不足的表观遗传现象。
- 秀丽隐杆线虫是研究这种现象的一个遗传易控制的模型。
- 理解免疫在代间传递对于洞察宿主-病原相互作用至关重要。
- 研究利用了一个简单的模型生物，具有短生代时间。
研究目的
- 探索微孢子虫免疫在后代中如何遗传。
- 识别代间免疫所涉及的分子机制。
- 建立用于研究秀丽隐杆线虫遗传免疫的协议。
使用的方法
- 用控制低孢子剂量的Nematocida parisii感染P0秀丽隐杆线虫。
- 为实验准备秀丽隐杆线虫生长培养基板。
- 对后代进行抗病原体的测定。
- 利用现有的遗传工具进行分子分析。
主要结果
- 感染的秀丽隐杆线虫的后代对Nematocida parisii表现出增强的抗性。
- 建立的协议允许有效地研究遗传免疫。
- 研究结果有助于理解免疫的表观遗传基础。
- 研究强调了使用秀丽隐杆线虫进行免疫研究的潜力。
结论
- 研究提供了对遗传免疫机制的洞察。
- 它强调了秀丽隐杆线虫作为遗传研究模型的重要性。
- 未来的研究可以在这些发现的基础上进一步探索免疫传递。
常见问题
Executive Industry Relevance
Understanding inherited immunity in Caenorhabditis elegans infected by microsporidia provides a tractable system for dissecting epigenetic mechanisms of host-pathogen memory. This model enables high-confidence target validation and mechanistic de-risking at the earliest stages of immunology-focused drug discovery. The approach supports predictive evaluation of intergenerational immune responses, informing translational strategies for infectious disease portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of molecular pathways underlying inherited immunity using a genetically tractable model.
- Supports functional target validation by quantifying resistance phenotypes in immune-primed progeny.
- Facilitates mechanistic de-risking through direct measurement of pathogen invasion and host response.
- Provides a platform for hypothesis-driven exploration of epigenetic immune memory.
Screening & Assay Development
- Establishes standardized infection and staining protocols for reproducible immune phenotyping.
- Delivers quantitative outputs via fluorescence microscopy and image analysis of pathogen burden.
- Enables scalable screening of genetic or chemical modifiers of inherited immunity.
- Prepares validated biological systems for downstream mechanistic or screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant models for studying host-pathogen interactions and immune memory.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation of immune-modulating interventions.
- Provides translational insight into epigenetic inheritance mechanisms relevant to infectious disease risk.
- Enables risk-adjusted advancement of immune-targeting strategies.
Pipeline & Workflow Integration
This model system integrates from early discovery through lead identification, supporting iterative hypothesis testing and mechanistic validation in immune research pipelines.
- Discovery Biology: Facilitates null hypothesis testing of inherited immunity and pathway elucidation.
- Screening: Provides reproducible, quantitative readouts for immune phenotypes and pathogen load.
- Analytics: Enables statistical comparison of infection rates, gravidity, and parasite burden across conditions.
- Translational Research: Bridges mechanistic findings to preclinical models of immune memory.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, genetically tractable platform for diverse immune and infection studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in immune target validation and reduces mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Standardizes protocols for infection, staining, and quantification, supporting reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for immune-modulating assets and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of immune and infectious disease programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in C. elegans genetics and infection models.
- Needs access to fluorescence microscopy and image analysis tools (e.g., Fiji ImageJ).
- Demands cross-team standardization of infection, staining, and quantification protocols.
- Adaptation may be needed for different pathogen strains or genetic backgrounds.
- Throughput may be limited by manual handling and imaging requirements.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:50
Infection of C. elegans with N. Parisiito Yield Immune-Primed Offspring
3:30
Testing Inherited Immunity to N. Parisii in C. elegans and Analysis of DY96-Stained Worms to Assess Infection Status
6:10
Results: Study of Inherited Immunity in Genetically Tractable Worm Model
8:32
Conclusion
