Name: Modellierung von Tuberkulose Mycobacterium Marinum infizierten Erwachsenen Zebrafisch (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min
Description: Erfahren Sie die Modellierung von Tuberkulose in erwachsenen Zebrafischen mit Mycobacterium marinum. Diese Methode ermöglicht die gleichzeitige Quantifizierung von Bakterienlasten und Immunantworten mittels qPCR.

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Diese Arbeit wurde unterstützt durch die finnische kulturelle Stiftung (H.L.), Tampere Tuberculosis Foundation (H.L., L.-M.V., M.M.H., M.P.), Gründung des finnischen Anti-Tuberkulose-Vereins (Suomen Tuberkuloosin Vastustamisyhdistyksen Säätiö) (H.L., M.M.H., M.P.), Sigrid Jusélius Stiftung (M.P.), Emil Aaltonen Foundation (M.M.H.), Jane und Aatos Erkko Stiftung (M.P.) und Academy of Finland (M.P.). Leena Mäkinen, Hanna-Leena Piippo und Jenna Ilomäki sind für ihre technische Unterstützung anerkannt. Die Autoren erkennen die Tampere Zebrafisch-Labor für ihren Dienst.

Alle Zebrafisch-Experimente sind vom Tier Experiment Board in Finnland (ESAVI/8245/04.10.07/2015) genehmigt worden. Methoden sind nach dem Gesetz (497/2013) und der Regierungsverordnung (564/2013) zum Schutz der Versuchstiere zu wissenschaftlichen oder erzieherischen Zwecken in Finnland durchgeführt.
1. Anzucht von Mycobacterium Marinum
Hinweis: Da Mycobacterium Marinum ein Erreger verursacht oberflächliche Infektionen beim Menschen fähig ist, erfahren Sie die lokalen Richtlinien für die persönliche Sicherheit und Biohazard Abfallentsorgung vor Arbeitsbeginn mit diesem Bakterium.
<ol><li>Kultur M. Marinum auf einem 7 H 10 Platte ergänzt mit 10 % OADC (Ölsäure, Albumin, Traubenzucker, Katalase) Bereicherung und 0,5 % V/V des Glycerins bei 29 ° C für mindestens 5 Tage. Pflegen Sie M. Marinum Kulturen, indem man frische Bakterien aus dem Gefrierfach alle zwei Wochen und jede zweite Woche auf eine neue Platte zu übertragen. Hinweis: M. Marinum ist eine natürliche Fisch Erreger infizieren nichtheimischer Arten und es ist wichtig, keine Vorkehrungen zu treffen, Zebrafisch Aktien mit Bakterien verunreinigt. Infizierten Zebrafisch und Elemente mit Bakterien kontaminiert müssen getrennt von den Zuchtanlagen.</li>
	<li>Mithilfe einer sterilen 1 µL Impfschlinge aseptisch eine IMPFÖSE M. Marinum bakterienmasse übertragen in eine Zelle-Kultur-Flasche mit 10 mL 7 H 9 mittlere mit 10 % ADC (Albumin, Traubenzucker, Katalase) Bereicherung, 0,2 % V/V Polysorbat 80 und 0,2 % V/V Glycerin. Kultur für 3 – 4 Tage auf etwa ein OD600 (Extinktion) von 0,7 bei 29 ° C im Dunkeln ohne schütteln. Lassen Sie die Kappe lose, oder verwenden Sie eine Filterkappe, um den ausreichenden Gasaustausch zu ermöglichen. Hinweis: Polysorbat 80 ergänzt das Medium, die Aggregation von Bakterien zu verhindern. Darüber hinaus führt Lichteinwirkung zu phänotypischen Veränderungen in bakterielle Kolonien (z.B. die Farbwechsel von weiß bis gelb). Um dies zu vermeiden, halten Sie die Kulturen im Dunkeln.</li>
	<li>Messen Sie OD600Wert mit einem Spektralphotometer. Die Flüssigkultur auf einem OD-600 von 0,07 – 0,09 verdünnen und weiter züchten für 2 Tage bei 29 ° C im Dunkeln ohne schütteln. Lassen Sie die Kappe lose. Hinweis: In diesen zwei Tagen werden die Bakteriensuspension eines OD600von etwa 0,5 entspricht einer frühen Log-Phase erreichen.</li>
</ol>2. Vorbereitung des bakteriellen Lösung für Erwachsene Zebrafisch infizieren
<ol><li>Übertragen Sie die Bakteriensuspension in einem großen sterilen Küvette oder eine 15 mL Tube und legen Sie sie im Dunkeln bei Raumtemperatur 15 Minuten erlauben die größten Klumpen zu begleichen.</li>
	<li>Übertragen Sie die Top 5 – 7 mL der Suspension in ein sauberes Röhrchen oder eine Küvette und Messen Sie die OD600. Verwenden Sie diese obere Phase der Suspension für die Infektionen.</li>
	<li>Sammeln Sie 1 mL M. Marinum Kultur in ein frisches Tubus und Zentrifuge für 3 min bei 10.000 X g. Den überstand zu entfernen und das Pellet in 1 mL sterilen 1 X PBS Aufschwemmen.</li>
	<li>Verdünnen, um die gewünschte bakterielle Konzentration erreichen mithilfe von sterilen 1 x PBS mit 0,3 mg/mL Phenol rot als Tracer. Teilen Sie die verdünnte Suspension in drei Aliquote. Hinweis: Verwenden Sie einen vorgegebenen OD600 vs. KBE (Kolonie bildende Einheiten) / µL Kurve, die Verdünnung zu schätzen benötigt, um die gewünschte Anzahl der Bakterien in die 5 µL Injektion Volumen34. Die Korrelation zwischen OD600 und Konzentration von der Bakteriensuspension muss überprüft werden, bevor Sie beginnen die eigentlichen Infektions-Experimente. Reservieren Sie zwei Wochen für die Erhebung dieser Daten.</li>
	<li>Mit einer 1 mL Spritze, langsam ziehen die Aussetzung durch eine 27 G Nadel 3 X. Führen Sie für jedes aliquoten diesen Schritt kurz vor dem Einsatz. Hinweis: Verwenden Sie nicht die gleiche bakterielle Lösung für mehr als 2 h.</li>
</ol>3. experimentelle M. Marinum Infektion mit intraperitonealer Injektion
<ol><li>Pipette einen 5 µL Tropfen der verdünnten bakterielle Lösung auf ein Stück Parafilm Film und das Tröpfchen in einer 30 G-Insulin-Nadel ziehen.</li>
	<li>Verwenden Sie 5 – 8 Monat-alten Wildtyp und rag1−/−hu1999 mutierte Fische für das Experiment. Erwachsenen Zebrafisch in den Wassertank mit 0,02 % 3-Aminobenzoic Acid Ethyl Ester (pH 7,0) zu betäuben. Positionieren Sie den Fisch Bauchseite bis in einen Schlitz auf einem feuchten geschäumten Kunststoff. Hinweis: Rag-/- mutierte Fische sind nicht in der Lage, somatische Rekombination zu unterziehen und funktionale T- und B-Zellen zu produzieren.</li>
	<li>Injizieren die Nadel zwischen die Bauchflossen an einen Winkel von etwa 45°. Halten Sie die Nadel Öffnung nach oben, um zu beobachten, dass die gesamte Öffnung innerhalb der Bauchhöhle. Injizieren Sie die Bakteriensuspension langsam und entfernen Sie vorsichtig die Nadel. Anmerkung: für den Fall, dass die rote Tracer aus den Fisch nach Einspritzung undicht ist, ohne den Fisch aus dem Experiment.</li>
	<li>Sofort nach der Injektion übertragen Sie die Fische in einen Auffangbehälter mit frischen Tank Wasser.</li>
	<li>Nehmen Sie Proben von der Bakteriensuspension auf 7H 10 Platten alle 15 min von der bakteriellen aliquoten gebräuchlich und 5 Tage die Bakterien bei 29 ° C inkubieren und überprüfen Sie die Infektion Dosis durch zählen der Kolonien auf den Platten.</li>
	<li>Überprüfen Sie regelmäßig das Wohlbefinden der Fische und einschläfern keine Fische mit den Symptomen einer Infektion mit mehr als 0,02 % Konzentration von 3-Aminobenzoic Acid Ethyl Ester (pH 7,0). Hinweis: Ungefähr 7 % der Erwachsenen Zebrafisch infiziert mit 34 ± 15 KBE und 30 % der Zebrafisch infiziert mit 2029 ± 709 KBE werden Symptome von 8 Wochen19gehabt haben. Die Symptome können abnorme Schwimmen, mangelnde Reaktion auf Berührung, keuchend, Ödeme oder beobachtbaren verschwenden.</li>
	<li>Pflegen Sie der Zebrabärbling nach gemeinsamen Standards35.</li>
</ol>4. Erhebung der inneren Organe
<ol><li>Einschläfern der Zebrabärbling mit einer Überdosis von 3-Aminobenzoic Acid Ethyl Ester (mehr als 0,02 % Konzentration, pH 7.0) in den Wassertank.</li>
	<li>Setzen Sie einen Stift posterior Branchiostegal Strahlen und die andere durch den Schweif zu Heften Sie den Fisch auf die Plattform.</li>
	<li>Öffnen Sie den gesamten Bauchraum mit einem Skalpell und sammeln Sie die inneren Organe mit einem kleinen Löffel und scharfe endete Pinzette. Aus dem Herzen beginnen Sie und arbeiten Sie entlang der Wirbelsäule nach hinten, alle inneren Organe in einem Block zu lösen. Hinweis: Achten Sie darauf, alle nierengewebe zu sammeln, indem Sie entlang der Wirbelsäule mit dem Löffel abkratzen.</li>
	<li>Schließlich benutzen Sie eine Pinzette zu trennen den Darm neben der Kloake, die Organe zu einem 1,5 mL Homogenisierung Schlauch mit sechs 2,8 mm Keramik Perlen zu übertragen. Legen Sie sofort auf Trockeneis, die Probe einzufrieren. Die Probe kann bei-80 ° C bis homogenisiert gelagert werden.</li>
	<li>Spülen Sie die Instrumente mit 70 % Ethanol zwischen Individuen.</li>
</ol>5. Homogenisierung und RNA-Extraktion aus einem Organ.
Hinweis: Die Methode ist von der Stanford University Protokolle36geändert.
<ol><li>Hinzufügen ein Gesamtvolumen von 1.500 µL. Guanidin-Thiocyanat-Phenol-Lösung für die Nukleinsäure-Extraktion (Table of Materials) verwendet oben auf die Probe stellen sicher, dass die Stichprobe maximal 10 % des Gesamtvolumens umfasst. Achtung: Die erwartete Menge des geernteten Gewebes ist 100 µL. Guanidin Thiocyanat-Phenol-Lösung enthält giftige und reizende Verbindungen und erfordert Schutzbekleidung, Nitril-Handschuhe und arbeiten in einer Dampfhaube. Kombinieren Sie als Bildung von giftigen Gasen dadurch nicht mit Bleichmittel. Sicherheitsdatenblatt (MSDS) vor Gebrauch zu lesen.</li>
	<li>Homogenisieren von Proben mit einer Perle-Prügel-Homogenisator 3 Mal für 40 s bei 3.200 u/min. Cool auf dem Eis für 30 s zwischen den Zyklen. Beschallen Sie die homogenisierten Proben in einem Wasserbad für 9 min.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie die Proben bei 12.000 X g für 10 min bei 4 ° C und bewegen Sie 1.000 µL der gerodeten Homogenat zu einem frischen Microcentrifuge Schlauch.</li>
	<li>Fügen Sie 200 µL Chloroform, mischen Sie sofort durch Vortexen für 15 s und 2 min bei Raumtemperatur inkubieren. Vorsicht: Chloroform ist ein giftiges und reizend Verbindung Falls eingeatmet, verschluckt oder Kontakt mit Haut oder Augen. Verwenden Sie notwendige Sicherheitsausrüstung für den Personenschutz und arbeiten unter einem Abzug. Sicherheitsdatenblatt (MSDS) vor Gebrauch zu lesen.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie bei 12.000 X g für 15 min bei 4 ° C, wässrigen und organische Phasen zu trennen.</li>
	<li>Übertragen Sie sorgfältig, 500 µL der oberen Phase auf ein frisches Tubus zur Vermeidung einer Kontamination der RNS. Entfernen Sie und entsorgen Sie den Rest der wässrigen Phase (~ 100 µL) und speichern Sie die Interphase und die organische Phase bei 4 ° C für DNA-Extraktion. Hinweis: Die obere Phase enthält die RNA.</li>
	<li>Fügen Sie 500 µL 2-Propanol und sofort mischen durch Vortexen für 15 S. Inkubation für 10 min bei Raumtemperatur, die RNA auszufällen.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie bei 12.000 X g für 10 min bei 4 ° C, die RNA pellet. Entfernen Sie den Überstand durch pipettieren.</li>
	<li>Fügen Sie 1 mL 75 % Ethanol und Wirbel für 10 s. Hinweis: Das Protokoll kann hier angehalten, und die Proben über Nacht bei 4 ° c gehalten</li>
	<li>Zentrifuge bei 7.500 X g für 5 min bei 4 ° C. Entfernen Sie den Überstand durch pipettieren.</li>
	<li>Wiederholen Sie den Waschen 5,9 – 5.10. Den Überstand durch pipettieren vorsichtig entfernen und an der Luft trocknen lassen das Pellet in einer Dampfhaube.</li>
	<li>Lösen Sie die RNA-Pellet in 500 µL Nuklease-freies Wasser auf und halten Sie die Proben auf Eis. Messen Sie die Konzentrationen mit einem Microvolume Spektralphotometer oder mit gleichwertigen Geräten. Speichern der RNS bei-80 ° C.</li>
</ol>6. Reinigung von Co extrahierten Zebrafisch und Mykobakteriellen DNA
<ol><li>Bereiten Sie eine Rücken-Extraktionspuffer (BEB) durch Auflösen 118,2 g Guanidin Thiocyanat (Endkonzentration 4 M), 3,68 g Natriumcitrat (Endkonzentration 50 mM) und 30,29 g Tris freie Base (Endkonzentration 1 M) in 120 mL Nuklease-freies Wasser (Mai dieses Jahres erfordern Sie, unter ständigem Rühren über Nacht). Eine endgültige Gesamtvolumen von 250 mL und Filter, um die Lösung zu sterilisieren fügen Sie Nuklease-freies Wasser hinzu. Hinweis: Dieses Puffers kann für bis zu 6 Monate bei Raumtemperatur gelagert werden. Kombinieren Sie BEB nicht mit Bleichmittel, wie sie reagieren, um giftige Gase wie Blausäure und Chlorwasserstoff zu produzieren.</li>
	<li>Verwenden Sie die Interphase und die organische Phase der Probe um mykobakteriellen DNA extrahieren. Jedes Rohr 500 μL der BEB hinzufügen. Mischen Sie ausgiebig für 10 min durch Inversion bei Raumtemperatur.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie die Rohre bei 12.000 X g für 30 min bei Raumtemperatur und übertragen Sie 500 µL der oberen wässrigen Phase mit der DNA zu einem neuen Schlauch sorgfältig zu.</li>
	<li>400 μl 2-Propanol hinzufügen. Durch umdrehen mischen und 10 min bei Raumtemperatur inkubieren.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie die Proben bei 12.000 X g für 15 min bei 4 ° C. Ein Pellet, enthält die DNA sollte an dieser Stelle sichtbar sein. Entfernen Sie vorsichtig den Überstand durch pipettieren.</li>
	<li>Fügen Sie 800 μl 70 % Ethanol. Waschen Sie die Pellets durch Umkehrung. Tun nicht Wirbel die Proben zu diesem Zeitpunkt genomischer DNA leicht bricht.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie die Proben bei 12.000 X g für 15 min bei 4 ° C und entfernen Sie den Überstand durch pipettieren. Wiederholen Sie das Ethanol waschen (Schritte 6.6 und 6.7).</li>
	<li>Entfernen Sie das Ethanol durch sorgfältig pipettieren. Lassen Sie die Proben an der Luft trocknen für 5 – 10 min. Auflösen das Pellet in 200 μL der Nuklease-freies Wasser.</li>
	<li>Messen Sie DNA-Konzentrationen mit einem Microvolume Spektralphotometer oder mit gleichwertigen Geräten. DNA kann bei 4 ° C oder bei-20 ° C für die Langzeitspeicherung gespeichert werden.</li>
</ol>(7) quantitative PCR zur Messung der Mykobakteriellen Lasten
<ol><li>Bereiten Sie qPCR Reaktionsmischungen mit keine-ROX (Carboxy-X-Rhodamin) gegen M. Marinum interne transkribierten Abstandhalter (ITS) zwischen 16-23 s ITS gemäß den Anweisungen des Herstellers mit MMITS1 Primer (Tabelle 1). Pipette die Reaktion Mischung und Verdünnungen als Duplikate auf einer 96-Well-Platte geeignet für qPCR probieren. Enthalten Sie ein DNA-standard Verdünnungsreihen einer bekannten Menge an Bakterien in jedem Lauf. Hinweis: Die zu erwartende M. Marinum Last pro Fisch kann zwischen 0 KBE und 1.000.000 KBE auf 4 Wpi. QPCR-Assay kann auch mit anderen qPCR-Kits durchgeführt werden, aber die Anlasstemperatur für die Primer muss neu optimiert werden.</li>
	<li>Die Dichtplatte mit einem optisch transparenten Film und Zentrifugieren der Platte bei 2.000 X g für 2 min bei 4 ° C.</li>
	<li>Führen Sie das qPCR-Programm in der Tabelle 2dargestellt.</li>
	<li>Anhand der Standardkurve, berechnen Sie die Anzahl der Bakterien in der ganzen Fisch-Probe.</li>
</ol>8. DNase-Behandlung von der RNA-Proben
<ol><li>Um möglichen verbliebenen Spuren von genomischer DNA aus der RNA zu entfernen, führen Sie ich DNase Behandlung. Die RNA-Proben auf Eis Auftauen. Hinweis: Achten Sie darauf, nur RNase-freie Geräte und Lösungen verwenden und wischen die Arbeitsfläche und Pipetten mit einem Dekontamination-Reagenz, Beseitigung von RNases (Table of Materials) vor Arbeitsbeginn. Tragen Sie einen langärmeligen Kittel und Handschuhe zum Schutz Ihrer Proben.</li>
	<li>Vorbereitung 10 μL DNase ich Reaktionsmischungen auf Eis nach den Anweisungen des Herstellers. Mix 1 μL der DNase I, 1 μl 10 x DNase-Puffer und 8 μl RNA Probe einschließlich maximal 1 μg RNA.</li>
	<li>Vorsichtig mischen Sie die Reaktionen (keine Heizungsjobstep) und 30 min bei 37 ° c inkubieren</li>
	<li>Fügen Sie vor Hitze-Inaktivierung 1 µL 50 mM EDTA zu jeder 10 µL Probe hinzu. Wenn EDTA nicht hinzugefügt wird, wird die RNA chemischen Abbau bei Erhitzung unterzogen.</li>
	<li>10 min bei 65 ° C Hitze-inaktivieren DNase I. weiter direkt an cDNA Synthese oder speichern die DNase-behandelten RNA bei-80 ° c inkubieren</li>
</ol>9. cDNA Synthese
<ol><li>Bewahren Sie alle Reagenzien und Proben auf Eis und bereiten Sie die Reaktionsmischungen gemäß den Anweisungen des Herstellers. Für eine 5 μL Reaktion Mischung, enthalten 1 μl Reverse Transkription Master Mix, 3 μL der Nuklease-freies Wasser und 1 μL der DNase behandelt RNA.</li>
	<li>Mischen Sie die reverse Transkription Reaktionen vorsichtig und kurz drehen Sie das Rohr bei Bedarf.</li>
	<li>Proben in einer PCR-Maschine und verwenden Sie das Programm in Tabelle 3dargestellt.</li>
	<li>Verdünnen Sie die cDNA in Nuklease-freies Wasser für qPCR zu einer maximalen Konzentration von 2,5 ng/μl, wenn nötig. cDNA kann bei-20 ° c gelagert werden</li>
</ol>10. Messen Zebrafish Genexpression durch Quantitative PCR
<ol><li>Bereiten Sie einen qPCR-master-Mix auf dem Eis nach den Anweisungen des Herstellers und vor Licht schützen. Verwenden Sie die Primer in Tabelle 1vorgestellt. Hinweis: Um die Falte der Induktion für jedes Gen berechnen, Messen des Ausdrucks auch von einer gepoolten Grundlinie Probe 6 gesunde Zebrafisch entnommen.</li>
	<li>Bereiten Sie Wiederholungen jeder Probe und pipette Reaktionsmischungen auf einen qPCR-Teller. Die Dichtplatte mit einem optisch transparenten Film und Zentrifugieren der Platte bei 2.000 X g für 2 min bei 4 ° C vor dem Start des Laufs.</li>
	<li>Führen Sie die qPCR Programm gezeigt in der Tabelle 4 mit der Anlasstemperatur abhängig von dem Primerpaar verwendet (Tabelle 1).</li>
	<li>Analysieren Sie das Gen Ausdruck-Verhältnis im Vergleich zu einem Haus-halten-gen (loopern437) mit der ΔCt-Methode unter Verwendung der Gleichung: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58299/58299eq1.jpg">
</li>
</ol>

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Hier beschreiben wir eine qPCR-basierte Anwendung mykobakteriellen Lasten aus DNA extrahiert von experimentell infizierten Erwachsenen Zebrafisch Gewebe messen. Diese Anwendung basiert auf Primer entwickelt, um die 16-23 s rRNA internen übertragenen Distanzscheibe Sequenz40. Mykobakteriellen Gesamtlast in einer Fisch-Probe wird geschätzt mit Hilfe einer Standardkurve aus DNA extrahiert aus einer bekannten Anzahl von kultivierten Mykobakterien und vorausgesetzt, dass ein Bakterium hat eine Kopie se...

Zebrafisch (Danio Rerio) ist eine weit verbreitete Tiermodell in der biomedizinischen Forschung, und es ist eine akzeptierte Modell für gemeinsame vertebrate Biologie. Der Zebrabärbling adaptiert wurde zu vielen Bereichen der Forschung Modellierung menschliche Krankheiten und Störungen, Krebs1 und Herzerkrankungen2 bis hin zu Infektionen und immunologische Studien aus mehreren bakteriellen 3 und Virusinfektionen4 , 5. Darüber hinaus die Entwicklung ex Utero Zebrafisch-Embryonen erzielt der Zebrabärbling ein beliebtes Modell in Entwicklungsbiologie6 und Toxikologie7,8.
In vielen Bereichen der Forschung, einschließlich der Infektionsbiologie sind die optisch transparenten zebrafischlarven gebräuchlich. Die ersten Immunzellen erscheinen innerhalb von 24 h Post Düngung (hpf), wenn primitive Makrophagen erkannten9sind. Neutrophile sind die nächsten Immunzellen rund 33 hpf10angezeigt werden. Zebrafisch-Larven sind somit für die Untersuchung der frühen Stadien der Infektion und die Rolle der angeborenen Immunität bei fehlender adaptive Immunzellen11möglich. Die Erwachsenen Zebrafisch mit seinem voll funktionsfähige adaptive Immunsystem bietet jedoch eine zusätzliche Schicht der Komplexität für Infektions-Experimente. T-Zellen können um durch erkannt werden 3 Tage nach Befruchtung12und B-Zellen sind in der Lage, funktionale Antikörper produzieren 4 Wochen Post Befruchtung13. Die Erwachsenen Zebrafisch hat die wichtigsten Gegenstücke des Säugetier-angeborenen und der adaptiven Immunsystems. Die wichtigsten Unterschiede zwischen den Immune systems von Fischen und Menschen werden in Antikörper-Klassen ebenso wie in der Anatomie des lymphatischen Geweben gefunden. Der Zebrabärbling hat nur drei Antikörper Klassen14, während Menschen fünf15haben. In Ermangelung von Knochenmark und Lymphknoten der primären lymphatischen Organe in den Fischen sind die Niere und die Thymus-16 und die Milz, die Nieren und den Darm als sekundären lymphatischen Organe17dienen. Trotz dieser Unterschiede, mit seiner vollen immun Arsenal der angeborenen und der adaptiven Zellen ist der Erwachsenen Zebrabärbling ein hoch anwendbar, einfach zu bedienende, nicht Mammalian Modell für Wirt-Pathogen-Wechselwirkungsstudien.
Der Zebrabärbling hat in letzter Zeit als eine praktikable Modell zur Tuberkulose18,19,20,21,22etabliert. Tuberkulose ist eine in der Luft Krankheit verursacht durch Mycobacterium Tuberculosis. Nach der World Health Organization Tuberkulose1,7 Millionen Todesopfer im Jahr 2016 und ist die führende Ursache des Todes von einem einzigen Erreger weltweit23. Mäuse24,25, Kaninchen26 und nicht-menschlichen Primaten27 sind die bekanntesten in der Tuberkuloseforschung aber jedes Gesicht ihre Grenzen Tiermodelle. Die nichtmenschlichen Primaten-Modell von M. Tuberkulose -Infektion ähnelt am ehesten der menschlichen Krankheit, aber mit Hilfe dieses Modells wird durch ernsthafte ethische Überlegungen. Anderen Tiermodellen sind durch die Wirtsspezifität von M. Tuberculosis behindert, die die Pathologie der Krankheit betrifft. Wahrscheinlich das größte Problem bei der Modellierung von Tuberkulose ist das breite Spektrum von Infektion und Krankheit folgen bei der menschlichen Krankheit: Tuberkulose ist eine sehr heterogene Erkrankung Immunität gegen latente, aktive und reaktivierten Infektion28 Sterilisation bis hin , das ist schwer zu reproduzieren und experimentell zu modellieren.
Mycobacterium Marinum ist ein enger Verwandter des M. Tuberculosis mit ~ 3.000 ortholog Proteine mit 85 % Aminosäure Identität29. M. Marinum infiziert natürlich Zebrafisch produziert Granulome, die Markenzeichen der Tuberkulose, in seiner inneren Organe19,30. Im Gegensatz zu anderen Tiermodellen in der Tuberkuloseforschung Zebrafisch produziert viele Nachkommen, es erfordert nur einen begrenzten Raum und wichtiger ist, es ist neurophysiologisch wenigsten entwickelten Wirbeltiere Tuberkulose-Modell zur Verfügung. Darüber hinaus verursacht die M. Marinum Infektion latente Infektion, aktiver Erkrankung oder auch Sterilisation von mykobakteriellen Infektion im Erwachsenen Zebrafisch eng imitiert das Spektrum der Krankheitsverläufe der menschlichen Tuberkulose19, 31 , 32. hier, wir beschreiben Methoden für das experimentelle Tuberkulose-Modell der Erwachsenen Zebrafisch durch M. Marinum in die Bauchhöhle injiziert und mittels quantitativen PCR zur Messung der mykobakteriellen Lasten und Immunreaktionen vom Zebrafisch Gewebeproben.

<table><tbody><tr><td>Mycobacterium marinum</td><td>American Type Culture Collection</td><td>ATCC 927</td><td></td></tr><tr><td>Middlebrock 7H10 Agar</td><td>BD, Thermo Fisher Scientific</td><td>11799042</td><td></td></tr><tr><td>Middlebrock OADC Anreicherung</td><td>BD, Thermo Fisher Scientific</td><td>11718173</td><td></td></tr><tr><td>Middlebrock 7H9 Medium</td><td>BD, Thermo Fisher Scientific</td><td>11753473</td><td></td></tr><tr><td>Middlebrock ADC-Anreicherung</td><td>BD, Thermo Fisher Scientific</td><td>11718173</td><td></td></tr><tr><td>Tween 80</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P1754</td><td></td></tr><tr><td>Glycerin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5516-500ML</td><td></td></tr><tr><td>GENESYS20 Spektralphotometer</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Phosphat gepufferte Kochsalztabletten (PBS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4417-50TAB</td><td></td></tr><tr><td>Phenolrot</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3532</td><td></td></tr><tr><td>27 G Nadel</td><td>Henke Sass Wolf</td><td>4710004020</td><td></td></tr><tr><td>1 mL Spritze</td><td>Henke Sass Wolf</td><td>4010.200V0</td><td></td></tr><tr><td>Omnican 100 30 G Insulinnadel</td><td>Braun</td><td>9151133</td><td></td></tr><tr><td>3-Aminobenzoesäure-Ethylester (pH 7,0)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5040</td><td></td></tr><tr><td>1,5 mL Homogenisierungsröhrchen</td><td>Qiagen</td><td>13119-1000</td><td></td></tr><tr><td>2,8 mm Keramikkügelchen</td><td>Qiagen</td><td>13114-325</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol, ETAX Aa</td><td>Altia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-Propanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>VWR</td><td>22711.290</td><td></td></tr><tr><td>Guanidin Thiocyanat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G9277</td><td>FW 118,2 g/mol</td></tr><tr><td>Natriumcitrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1613859</td><td>FW 294,1 g/mol</td></tr><tr><td>Tris (freie Base)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>TRIS-RO</td><td>FW 121,14 g/mol</td></tr><tr><td>TRI Reagenz</td><td>Molecular Research Center</td><td>TR118</td><td>Guanidinthiocyanat-Phenol-Lösung</td></tr><tr><td>PowerLyzer24 Homogenisator</td><td>Qiagen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonicator m08</td><td>Finnsonic</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nanodrop 2000</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SENSIFAST No-ROX SYBR, Green Master Mix</td><td>Bioline</td><td>BIO-98005</td><td></td></tr><tr><td>qPCR 96-Well-Platte</td><td>BioRad</td><td>HSP9601</td><td></td></tr><tr><td>Optisch transparente Folie</td><td>BioRad</td><td>MSB1001</td><td></td></tr><tr><td>C1000 Thermocycler mit CFX96 Echtzeitsystem</td><td>BioRad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RNase AWAY</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10666421</td><td>Dekontaminationsreagenz zur Eliminierung von RNasen</td></tr><tr><td>DNase I</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>EN0525</td><td></td></tr><tr><td>Reverse Transkription Master</td><td>Mix Fluidigm</td><td>100-6298</td><td></td></tr><tr><td>SsoFast Eva Green Master Mix</td><td>BioRad</td><td>172-5211</td><td></td></tr></tbody></table>

modellierung von tuberkulose mycobacterium marinum infizierten erwachsenen zebrafisch

Modeling Tuberculosis in Mycobacterium marinum Infected Adult Zebrafish

Mycobacterium Tuberculosis ist derzeit die tödlichsten menschlicher Erreger 1,7 Millionen Tote und 10,4 Millionen Infektionen jährlich. Belastung durch dieses Bakterium verursacht eine große Krankheit Spektrum beim Menschen von einer sterilisierten Infektion bis hin zu einer aktiv fortschreitenden tödlichen Krankheit. Die häufigste Form ist die latente Tuberkulose, die asymptomatisch, aber hat das Potential, in eine fulminante Krankheit zu reaktivieren. Erwachsenen Zebrafisch und seine natürliche Erreger Mycobacterium Marinum vor kurzem erwiesen sich ein anwendbaren Modell, das große Krankheit Spektrum der Tuberkulose zu studieren. Wichtig ist, können spontane Latenz sowie Reaktivierung und adaptive Immunantworten im Rahmen der mykobakteriellen Infektion in diesem Modell untersucht werden. In diesem Artikel beschreiben wir Methoden für die experimentelle Infektion von Erwachsenen Zebrafisch, der Sammlung der inneren Organe für die Extraktion von Nukleinsäuren für die Messung der mykobakteriellen Lasten und Host Immunantwort durch quantitative PCR. Die in-house entwickelten, M. Marinum -spezifische qPCR-Assay ist empfindlicher als die traditionellen Beschichtung-Methoden, da es auch DNA aus nicht teilt, ruhend oder kürzlich verstorbener Mykobakterien erkennt. Wie DNA und RNA aus der gleichen Person gewonnen werden, ist es möglich, die Beziehungen zwischen den krankhaften Zustand, und der Wirt und Erreger Genexpression zu studieren. Die Erwachsenen Zebrafisch-Modell für Tuberkulose präsentiert sich somit als sehr zutreffend, nicht-Säugetier in Vivo System zu Wirt-Pathogen Interaktionen zu untersuchen.

Die natürliche Fisch-Erregers Mycobacterium Marinum infiziert die inneren Organe der Zebrafisch und produziert eine systemische Infektion mit histologisch sichtbare Granulome19. Erwachsenen Zebrafisch durch eine intraperitoneale Injektion mit M. Marinum infiziert sind. DNA und RNA extrahiert und die mykobakteriellen Last bemisst sich quantitative Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) mithilfe von DNA als Vorlage. Die Gliederung der Methode ist in <stro...

Hier präsentieren wir ein Protokoll zum Modell menschlichen Tuberkulose in einem Erwachsenen Zebrafisch mit seiner natürlichen Erreger Mycobacterium Marinum. Extrahierte DNA und RNA aus den inneren Organen der infizierten Zebrafisch lässt sich zeigen, dass die Summe mykobakteriellen in die Fische und Immunantwort des Wirtes mit qPCR lädt.

Modellierung von Tuberkulose Mycobacterium Marinum infizierten Erwachsenen Zebrafisch

Mycobacterium tuberculosis is currently the deadliest human pathogen causing 1.7 million deaths and 10.4 million infections every year. Exposure to this ...

Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen auf dem Gebiet der Tuberkulose zu beantworten, wie die Rolle der adaptiven Immunantworten und die Pathogenese dieser multifaktoriellen Krankheit. Der Hauptvorteil dieser Nukleinsäure-Basenmethode besteht darin, dass sowohl bakterielle Belastungen als auch Genexpressionsniveaus von demselben Individuum aus gemessen werden können. Um dieses Verfahren zu beginnen, Kultur M.marinum auf einer 7H10-Platte, wie im Textprotokoll beschrieben.Übertragen Sie 10 Milliliter 7H9-Medium mit ADC-Anreicherung, Polysorbat 80 und Glycerin in einen Zellkulturkolben. Verwenden Sie dann eine sterile Ein-Mikroliter-Impfschleife, um eine Schleife der M.marinum-Bakterienmasse aseptisch in den Kolben zu übertragen. Lassen Sie die Kappe locker oder verwenden Sie eine Filterkappe, um einen ausreichenden Gasaustausch und eine ausreichende Kultur bei 29 Grad Celsius im Dunkeln zu ermöglichen, ohne drei bis vier Tage zu zittern, bis die OD600 etwa 0,7 erreicht.Verdünnen und weiter Kultivieren der Bakterien, wie im Text beschrieben. Um mit der Vorbereitung der bakteriellen Lösung für eine Infektion zu beginnen, übertragen Sie einen Milliliter der Kultur in eine frische Röhre. Zentrifuge bei 10.000 g für drei Minuten.Entfernen Sie den Überstand und setzen Sie das Pellet in einem Milliliter sterilen PBS wieder auf. Mit sterilem PBS mit einem 0,3 Milligramm pro Milliliter Phenolrot als Tracer, verdünnen Sie die Suspension, um die gewünschte bakterielle Konzentration zu erreichen. Danach verwenden Sie eine Ein-Milliliter-Spritze, um die Suspension langsam durch eine 27-Spur-Nadel dreimal zu ziehen.Führen Sie diesen Schritt kurz vor der Verwendung für jedes Aliquot aus. Zuerst pipette ein fünf Mikroliter Tröpfchen der verdünnten bakteriellen Lösung auf ein Stück Paraffinfolie. Ziehen Sie dann das Tröpfchen in eine 30 Gauge Insulinnadel.Verwenden Sie einen fünf bis acht Monate alten Fisch für dieses Experiment, wobei der eine ein wilder Fisch und der andere ein Lappen-Mutantfisch ist. Positionieren Sie diese Fisch-Ventralseite in den Schlitzen eines Stücks feuchtem geschäumten Kunststoffs. Injizieren Sie die Insulinnadel zwischen den Beckenflossen in einem 45-Grad-Winkel.Halten Sie die Nadelöffnung nach oben, um sicherzustellen, dass sich die gesamte Öffnung in der Bauchhöhle befindet. Dann, langsam injizieren Sie die bakterielle Lösung. Danach entfernen Sie vorsichtig die Nadel und übertragen Sie den Fisch sofort in einen mit frischem Tankwasser gefüllten Bergungstank.Nehmen Sie Proben aus dem bakteriellen Aliquot, der alle 15 Minuten auf 7H10-Platten verwendet wird. Inkubieren Sie diese Proben bei 29 Grad Celsius für fünf Tage, um die Infektionsdosis zu überprüfen. Überprüfen Sie regelmäßig das Wohlbefinden der Fische, um alle Fische mit Infektionssymptomen einzuschläfern, indem Sie sie in Wasser mit mehr als 0,02% von 3-Aminobenzoesäure-Ethylester inkubieren.Nach der Einschläferne der Fische, legen Sie eine Stecknadel nach der Hintere zu den Zweigiostegal-Strahlen. Legen Sie einen zweiten Stift durch den Schwanz, um den Fisch auf die Plattform zu heften. Öffnen Sie mit einem Skalpell die gesamte Bauchhöhle.Dann verwenden Sie einen kleinen Löffel und scharf-ended Pinzette, um die inneren Organe zu sammeln, die am Herzen beginnen und entlang der Wirbelsäule in Richtung des Schwanzes arbeiten, um alle inneren Organe in einem Block zu lösen. Verwenden Sie eine Pinzette, um das Darmnetz von der Kloake zu lösen und die Organe in ein 1,5-Milliliter-Homogenisierungsrohr mit einem halben Dutzend 2,8-Millimeter-Keramikperlen zu übertragen. Legen Sie die Röhre sofort auf Trockeneis, um die Probe einzufrieren.Bewahren Sie die Probe bei negativen 80 Grad Celsius auf, bis sie zur Homogenisierung bereit ist. Messen Sie nach dem Extrahieren der DNA und der RNA die mykobakteriellen Belastungen anhand der quantitativen PCR, wie im Textprotokoll beschrieben. In dieser Studie werden erwachsene Zebrafische durch eine intraperitoneale Injektion mit M.marinum infiziert.Eine hohe Infektionsdosis führt zu einer fortschreitenden Erkrankung, bei der die mykobakterielle Belastung weiter zunimmt, bis die durchschnittliche Belastung etwa fünf Millionen Bakterien erreicht, die letztlich die Fische töten. Eine niedrige Dosis hingegen führt zur Entwicklung eines Krankheitsspektrums, ähnlich dem bei humaner Tuberkulose mit progressiven, latenten, reaktivierten und sterilisierten Infektionen. In diesem Fall steigt die Belastung für vier Wochen weiter an, nach dem die Krankheit in den meisten Fischen einen stabilen Zustand erreicht.Diese Daten zeigen, dass die anfängliche Anzahl von Mykobakterien, die verwendet werden, um den Fisch zu infizieren, eine entscheidende Determinante für den Ausgang der Infektion ist. Rag-mutierte Zebrafische sind in der Lage, das Wachstum von Mykobakterien ausreichend zu begrenzen, was zu höheren bakteriellen Belastungen und erhöhter Morbidität führt. Dies zeigt deutlich, wie wichtig adaptive Immunität bei der Kontrolle der mykobakteriellen Infektion ist.Die Konzentrationen von Interleukin-4 sind in der Wildtypgruppe signifikant höher und zeigen, dass die adaptive Reaktion für die effiziente Einführung von Interleukin-4 erforderlich ist, aber für die Einführung von Interferon-Gamma nach einer mykobakteriellen Infektion entbehrlich ist. Dieses Protokoll ermöglicht die Entnahme von DNA und RNA aus derselben Probe, wodurch es möglich ist, die mykobakterielle Belastung der Probe mit Genexpressionsdaten sowohl des Wirts als auch der Bakterien zu kombinieren. Diese Technik kann mit der Verabreichung von Medikamenten oder Impfstoffkandidaten kombiniert werden, um ihre Wirkung auf die mykobakteriellen Belastungen und Immunantworten zu bewerten.Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, sich daran zu erinnern, die lokalen Richtlinien für die persönliche Sicherheit und Abfallentsorgung zu befolgen, wenn man mit einem Erreger der Biosicherheitsstufe 2 arbeitet. Diese Technik ermöglicht es, sowohl aktive als auch latente Tuberkulose mit ruhenden Mykobakterien im Zebrafisch zu studieren, der ein ethisches in-vivo-Modell ist.

modeling-tuberculosis-mycobacterium-marinum-infected-adult

Research

Forschung

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologie und Infektion

Transparente Zebrafischembryonen haben nützliches Modell Gastgeber zu visualisieren und funktionell Studie Wechselwirkungen zwischen Zellen des angeborenen Immunsystems und intrazelluläre bakterielle Erreger wie...

Die Infektion von Zebrafisch-Embryos mit Intrazelluläre bakterielle Krankheitserreger

Quelle: Niu, L., et al. Visualisierung des Makrophagen-lytischen Zelltodes während einer mykobakteriellen Infektion in Zebrafisch-Embryonen mittels intravitaler Mikroskopie. J. Vis. Exp. (2019)Dieses Video demonstriert den Einsatz der intravitalen konfokalen Mikroskopie, um den Makrophagen-lytischen Zelltod in Zebrafischembryonen nach einer Mycobacterium marinum-Infektion zu visualisieren.

Live-Bildgebung des Makrophagenzelltods während einer mykobakteriellen Infektion in Zebrafisch-Embryonen

Quelle: Bernut, A. et al. Entschlüsselung und Bildabbildung der Pathogenese sowie der Sicherung von Mycobacterium abscessus in Zebrafischembryonen. J. Vis. Exp. (2015)Dieses Video demonstriert ein Protokoll, das transgene Zebrafischembryonen verwendet, die fluoreszierende Makrophagen exprimieren und mit fluoreszierendem Mycobacterium abscessus rough strain infiziert sind, um Wirts-Pathogen-Interaktionen zu visualisieren. Es zeigt, wie extrazelluläre Korde die Immunausweichung ermöglichen,...

Live-Bildgebung von Wirts-Pathogen-Interaktionen in Zebrafisch-Embryonen, die mit Mycobacterium abscessus infiziert sind,

Quelle: Luukinen, H., et al. Modellierung von Tuberkulose bei Mycobacterium marinum-infizierten erwachsenen Zebrafischen.  J. Vis. Exp. (2018).

Bewertung der Rolle der Wirtsimmunität bei mykobakteriellen Infektionen mittels eines Zebrafischmodells

Quelle: Flores, E., et al. Verwendung des protozoen Paramecium caudatum als Vehikel für lebensmittelbedingte Infektionen bei Zebrafischlarven. J. Vis. Exp. (2019).Dieses Video demonstriert die Methode, ein lebensmittelbedingtes bakterielles Darminfektionsmodell bei Zebrafischlarven zu etablieren, indem man ihnen Paramecia füttert, die mit fluoreszierendem E. coli infiziert sind.

Modellierung von Darminfektionen bei Zebrafischlarven unter Verwendung lebensmittelbedingter Bakterien

Dieses Video Artikel beschreibt das Hochdurchsatz-Pipeline, die erfolgreich etabliert hat, zu infizieren und zu analysieren, eine große Zahl von Zebrafisch-Embryonen bietet eine neue Verbindung leistungsfähiges Werkzeug für Test-und Wirkstoffforschung mit einer ganzen Wirbeltierorganismus.

Aufbau und Optimierung eines Hochdurchsatz-Setup zum Studium<em&gt; Staphylococcus epidermidis</em&gt; Und<em&gt; Mycobacterium marinum</em&gt; Infektion als Modell für Drug Discovery

In vivo räumlich-zeitliche Interaktionen von Krankheitserregern und Immunabwehr auf Schleimhautebene sind in bestehenden Wirbeltierwirten nicht leicht abzubilden. Die hier vorgestellte Methode beschreibt eine vielseitige Plattform zur Untersuchung der mukosalen Candidiasis bei lebenden Wirbeltieren unter Verwendung der Schwimmblase des juvenilen Zebrafisches als Infektionsstelle.

Modellierung Mucosal Candidiasis in Zebrafisch-Larven von Schwimmblase Injection

Optisch transparente Zebrafischembryonen werden häufig verwendet, um die Wechselwirkungen zwischen pathogenen Mikroorganismen und den angeborenen Immunzellen in Echtzeit zu untersuchen und zu visualisieren. Die Mikroinjektion von Mycobacterium abscessus, kombiniert mit Fluoreszenzbildgebung, wird verwendet, um wesentliche pathogene Merkmale wie die Nabelschnurbildung in Zebrafischembryonen zu untersuchen.

Entschlüsselung und Imaging Pathogenese und Cording von<em&gt; Mycobacterium abscessus</em&gt; In Zebrafischembryonen

Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Impfung von der Erwachsenen Zebrabärbling (Danio Rerio) mit einem DNA-basierten Impfstoff und die Validierung einer erfolgreichen Impfung Veranstaltung zu demonstrieren. Diese Methode eignet sich für die präklinische Screening Impfstoffkandidaten in verschiedenen Infektionsmodelle.

Impfung von Erwachsenen Zebrafisch für die präklinische Screening von DNA-basierte Impfstoffe

Dieses Protokoll beschreibt eine Technik zur Visualisierung des Makrophagenverhaltens und des Todes bei embryonalen Zebrafischen während einer Mycobacterium marinum-Infektion. Schritte zur Herstellung von Bakterien, Infektionder tenatierter Embryonen und intravitale Mikroskopie sind enthalten. Diese Technik kann auf die Beobachtung von Zellverhalten und Tod in ähnlichen Szenarien mit Infektion oder sterile Entzündung angewendet werden.

Visualisierung des Makrophagen-Lytic Zelltodes während der mykobakteriellen Infektion bei Zebrafischembryonen mittels Intravital-Mikroskopie

Derzeit fehlt es an in vivo-Modellen , die sich für ein Wirkstoffscreening gegen chronische bakterielle Infektionen eignen. In dieser Arbeit beschreiben wir ein Protokoll für die Wundinfektion mit einem klinischen Isolat von Pseudomonas aeruginosa , um eine persistierende Infektion bei Zebrafischlarven zu erzeugen.

Modellierung einer persistierenden Pseudomonas aeruginosa-Infektion bei verwundeten Zebrafischlarven

Erfahren Sie die Modellierung von Tuberkulose in erwachsenen Zebrafischen mit Mycobacterium marinum. Diese Methode ermöglicht die gleichzeitige Quantifizierung von Bakterienlasten und Immunantworten mittels qPCR.

Modellierung von Tuberkulose Mycobacterium Marinum infizierten Erwachsenen Zebrafisch

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