Bioluminescent Imaging batterica
4 novembre 2012
Questo articolo descrive la somministrazione di Lux-tagged Batteri ai topi e successive In vivo Analisi usando l'imaging bioluminescenza IVIS.
Questo video descrive l'uso dell'imaging bioluminescente su tutto il corpo per lo studio del traffico batterico in topi vivi, con particolare attenzione alla rilevazione della crescita batterica all'interno di xeno-trapianti tumorali. I batteri rappresentano una classe attraente di vettori per la terapia del cancro, poiché possiedono la capacità naturale di crescere in modo preferenziale all'interno dei tumori, sviluppandosi sia all'esterno sia all'interno delle cellule tumorali dopo somministrazione endovenosa. Ceppi batterici ingegnerizzati per esprimere il cassette genico lux permettono la rilevazione contemporanea sia dei batteri sia dei tumori. È ampiamente riconosciuto il valore del monitoraggio longitudinale non invasivo di ceppi batterici in vivo, che riduce l'utilizzo di animali e genera dati statisticamente più rilevanti rispetto ai saggi endpoint.
Questa procedura prevede l'induzione di tumori sottocutanei nei topi. I tumori vengono lasciati sviluppare e monitorati nel tempo. I batteri vengono somministrati e i topi sottoposti a imaging di bioluminescenza in punti temporali prestabiliti per gli esperimenti qui descritti.
Vengono indotti tumori sottocutanei in topi con background immunocompetente o timico. A seconda della scelta dello xenotrapianto, batteri di tipo Lux della specie desiderata, come e coli, vengono coltivati come colture notturne. Le cellule batteriche vengono lavate e risospese alla concentrazione desiderata per somministrazione endovenosa.
10 alla sesta. Un'iniezione di 100 microlitri contenente cellule batteriche è comunemente utilizzata. I topi con tumori sottocutanei, preparati per il trattamento, presentano abitualmente un volume cubico di 100 millimetri.
Utilizzando un ago da siringa da 29 gauge, la sospensione batterica viene iniettata nella vena caudale laterale. I batteri si replicano in modo preferenziale all'interno della massa tumorale nel tempo. I batteri intratumorali continuano a replicarsi per diverse settimane e sono rilevabili mediante imaging IVUS tra il terzo e il sesto giorno.
Dopo la somministrazione, per l'immagine bioluminescente, i topi vivi e anestetizzati vengono posizionati all'interno della camera a 37 gradi dell'ivus. Se desiderato, più topi possono essere immaginati contemporaneamente. Vengono acquisite immagini fotografiche e di luce luminescente utilizzando una camera CCD raffreddata, con le impostazioni software desiderate.
A seconda del dispositivo di imaging, è possibile eseguire un'analisi in due o tre dimensioni. Si ottiene una relazione lineare e robusta tra il numero di batteri intratumorali e i livelli di luce prodotti, consentendo una stima affidabile del numero di batteri in vivo. I batteri esprimenti LX possono inoltre essere rilevati anche da profondità elevate all'interno del corpo.
I batteri commensali colonizzatori dell'intestino che esprimono lux vengono visualizzati per diverse settimane. L'amministrazione post lavaggio dimostra ulteriormente l'utilità dell'imaging bioluminescente per l'analisi dei batteri esprimenti lux negli animali da ricerca.
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Panoramica
Questo articolo descrive l'uso dell'imaging bioluminescente del corpo intero per studiare il traffico batterico in topi vivi. L'attenzione è focalizzata sul rilevamento della crescita batterica all'interno degli xenotrapianti tumorali, evidenziando il potenziale dei batteri come vettori per la terapia del cancro.
Componenti chiave dello studio
Area di scienza
- Neuroscienza
- Biologia
- Terapia del cancro
Sfondo
- I batteri possono crescere preferenzialmente all'interno dei tumori, rendendoli attraenti per il trattamento del cancro.
- Le ceppi batterici ingegnerizzati che esprimono il gene lux permettono un monitoraggio non invasivo.
- L'imaging longitudinale riduce l'uso di animali e fornisce dati statisticamente rilevanti.
- I tumori sottocutanei sono indotti nei topi per lo studio.
Scopo dello studio
- Analizzare il traffico batterico in topi vivi utilizzando l'imaging bioluminescente.
- Monitorare la crescita batterica all'interno degli xenotrapianti tumorali nel tempo.
- Dimostrare l'utilità dei batteri come vettori terapeutici.
Metodi utilizzati
- Induzione di tumori sottocutanei nei topi.
- Amministrazione di batteri marcati con lux.
- Imaging bioluminescente a tempi dedicati.
- Monitoraggio longitudinale delle ceppi batterici in vivo.
Risultati principali
- Rilevamento con successo della crescita batterica all'interno dei tumori.
- Tecnica di imaging non invasiva dimostrata per il tracciamento dei batteri.
- Fornito approfondimenti sul comportamento batterico negli ambienti tumorali.
- Convalidato l'uso di batteri ingegnerizzati per la terapia del cancro.
Conclusioni
- I batteri possono servire come vettori efficaci per il trattamento del cancro.
- L'imaging bioluminescente è uno strumento prezioso per gli studi in vivo.
- Lo studio supporta il potenziale dei batteri nelle applicazioni terapeutiche.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Bioluminescent bacterial imaging enables real-time, non-invasive tracking of bacterial trafficking in vivo, supporting preclinical evaluation of bacterial vectors for cancer therapy. This approach reduces animal usage while providing longitudinal, quantitative data on tumor targeting and bacterial persistence. The method enhances predictive confidence in early-stage therapeutic vector development by visualizing spatial and temporal dynamics of bacterial localization within tumors.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of bacterial tumor tropism and preferential growth within xenograft models.
- Operational Value: Supports functional validation of engineered bacterial strains as therapeutic vectors through longitudinal monitoring.
- Predictive Value: Facilitates mechanistic de-risking by correlating bacterial signal intensity with intratumoral burden over time.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized, quantitative readout for assessing bacterial delivery and replication in tumor tissues.
- Operational Value: Enables high-throughput, non-terminal imaging workflows compatible with IVIS-based platforms.
- Assay Readiness: Generates linear signal-to-bacterial-number relationships for reliable in vivo quantification.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Demonstrates utility across bacterial species and tumor xenograft types, supporting broad applicability in oncology.
- Operational Value: Allows visualization of commensal bacteria in the gastrointestinal tract post-administration, expanding utility to microbiome studies.
- Translational Continuity: Supports risk-adjusted advancement decisions by tracking bacterial persistence and tumor localization over several weeks.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from early vector screening through preclinical validation, enabling iterative design-build-test cycles for bacterial therapeutics.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of bacterial tumor targeting mechanisms via spatial and temporal imaging readouts.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative bioluminescent outputs for comparing bacterial strains or dosing regimens.
- Analytics: Generates linear luminescence-bacterial count correlations enabling statistical comparison of experimental conditions.
- Translational Research: Connects early vector characterization to preclinical validation through longitudinal tumor monitoring.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging platform for evaluating diverse bacterial vectors across oncology and infectious disease programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in bacterial-vector behavior through real-time, in vivo tracking.
- Operational Value: Standardizes longitudinal monitoring, reducing variability and animal cohort sizes.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing early, predictive data on vector tumor localization and persistence.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of bacterial therapeutic candidates based on quantitative trafficking data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in bacterial culture, lux-tagging, and intravenous administration in murine models.
- Dependent on IVIS or comparable bioluminescence imaging systems with cooled CCD cameras and environmental chambers.
- Necessitates standardization of bacterial preparation, injection volume, and imaging time points across studies.
- Adaptation considerations include bacterial species selection, tumor model compatibility, and substrate (luciferin) delivery methods.
- Practical limitations include signal attenuation in deep tissues and potential interference from endogenous luminescence or gut flora.
