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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
ここでは、ゼブラフィッシュの耳介における局所的な細菌感染の生成とイメージングのためのプロトコルを提示します。
水生病原体、 ストレプトコッカスイニエは 、養殖業の年間損失億ドル以上を担当し、魚とヒトの両方で全身性疾患を引き起こすことができるである。 S.のより良い理解イニエ疾患の病因は、適切なモデルシステムが必要です。蛍光的には、免疫細胞をタグ付けして、遺伝的扱いやすさとゼブラフィッシュの初期の発達段階の光透過性は、トランスジェニック株の生成と非侵襲的イメージングを可能にします。数週間は、受精を投稿するまで、適応免疫系は、完全に機能していないですが、ゼブラフィッシュの幼虫は、好中球およびマクロファージの両方で保存された脊椎動物自然免疫系を持っている。したがって、幼虫感染モデルの生成はS.制御における自然免疫の特定の寄与の研究を可能にするイニエ感染。
微量注入の部位は、感染があるかどうかを決定する全身または最初にローカライズされた。ここでは、ゼブラフィッシュ高齢の2-3日後に受精などの感染の蛍光共焦点イメージングのための私たちの技術の耳の小胞の注射のために私たちのプロトコルを提示する。ローカライズされた感染部位は、宿主細胞および感染の普及の募集、初期の微生物の侵入を観察することができます。 S.のゼブラフィッシュ幼虫のモデルを使用して、我々の調査結果イニエ感染は、ゼブラフィッシュは、ローカライズ細菌感染における宿主好中球およびマクロファージの異なる寄与を調べるために使用できることを示している。さらに、我々は、免疫細胞の光標識は、感染の過程で、個々の宿主細胞の運命を追跡するために使用する方法を記載している。
ストレプトコッカスイニエは、魚と人間の1の両方で全身性疾患を引き起こすことができる主要な水生病原体である。 S.ながらイニエは養殖業における大きな損失の原因である、それはまた、他の連鎖球菌のヒト病原体によって引き起こされるものと同様の臨床病理との免疫無防備状態のヒト宿主において疾患を引き起こすことができる潜在的な人畜共通感染病原体である。ヒト病原体との類似性を考えると、それは、Sを研究することが重要です自然宿主との関連でイニエ疾患の病因。 S.の大人のゼブラフィッシュモデルイニエ感染は、適応免疫系7を含むために、時間が短すぎ、感染の局所的部位、ならびに死をホストするために短期間にホスト白血球の堅固な浸潤を明らかにした。 S.に対する自然免疫応答への深い外観を得るためにインビボでの感染イニエ 、それは、nがより適しているモデルを使用することが必要である上の侵襲的なライブイメージング。
幼虫のゼブラフィッシュは、宿主 - 病原体相互作用を研究するため、ますます魅力的な脊椎動物のモデルにする多くの利点がある。ゼブラフィッシュは、比較的安価で使用し、哺乳類のモデルに比べて維持するのは簡単です。適応免疫は4-6週間後受精まで、機能的に成熟していないですが、幼虫が食作用および呼吸バースト2-6含む抗菌機能を備えた補完、Toll様受容体、サイトカイン、及び好中球およびマクロファージとの高度に保存された脊椎動物の自然免疫系を持っている、 8-11。また、遺伝的取り扱いやすさと開発の胚および幼虫の光透過性により、 生体内でリアルタイムで宿主-病原体相互作用を検討すること、蛍光標識された免疫細胞との安定したトランスジェニック系統の生成を可能にする。そのようなデンなどphotoconvertibleタンパク質を用いて、これらのトランスジェニック株の生成DRA2は、感染12の過程で個々の宿主細胞の起源と運命の追跡が可能になります。
ゼブラフィッシュ幼虫の感染モデルを開発する場合、マイクロインジェクションの選択されたサイトは、感染が最初に局所的又は全身性であるかどうかを判断します。キュビエの尾静脈またはダクト内に全身の血液の感染症は、最も一般的にゼブラフィッシュにおける微生物病原体を研究するために使用されると、ホストと微生物細胞、サイトカイン応答、および病原体株の間に病原性の違いの間の相互作用を研究するために有用である。遅い成長微生物について、16-1,000細胞期の胚の卵黄嚢への早期噴射の間であることが見出され、成長の遅い微生物のマイクロインジェクションのための最適な発達段階で、全身感染13,14を生成するために使用できる16から128細胞期15。しかし、ホスト開発の後期段階で、多くの微生物の嚢注射卵黄トンに対して致死的である傾向がある彼は、微生物および白血球16-18浸潤の欠如のために栄養豊富な環境のためにホストします。
局所感染は、通常、容易に非侵襲的イメージングを用いて定量することができる感染の部位に向けての白血球の指向遊走をもたらす。このタイプの感染は、白血球遊走、ならびに種々の白血球集団の異なる遊走および食作用の能力の調査を媒介するメカニズムの切開を可能にすることができる。細菌の菌株間の病原性の違いを調べるだけでなく、物理ホストの障害が全身になるために局所感染のために交差しなければならないので、微生物の侵入メカニズムを研究する際にローカライズされた感染症にも便利です。ゼブラフィッシュは、典型的には25〜31°C 19の温度で上昇するが、それらは厳しい温度要件を有する特定のヒト病原体の侵襲性の研究のために34〜35℃程度の高温で維持することができる病原性20、21のために。
多くの異なるサイトでは、後脳心室22、背側尾の筋肉18、心膜空洞23、および耳胞(耳)5、16、24を含む最初にローカライズされた細菌感染を生成するために使用されてきた。しかし、尾の筋肉への細菌の注射は、白血球応答13を調査する際に、結果を歪め得る細菌の独立した組織損傷および炎症を引き起こし得ることが見出されている。少ないダメージは後脳への注入に関連した、それは若い胚における白血球の最初は欠いているが、ミクログリアが住居を取るように、後脳心室が着実に時間をかけてより多くの免疫細胞を獲得されていますが。後脳心室は、画像へのより困難な場所です。耳胞は血管系25、26に直接アクセスすると、閉じた空洞である。それは、レイの通常欠いているkocytesが、白血球は感染症などの炎症性刺激に応答して耳胞に補充することができる。またためにイメージングの容易さおよび注入の可視化のゼブラフィッシュ熟成2-3日後に受精(DPF)中の細菌のマイクロインジェクションの好ましい部位である。したがって、我々はローカライズされた細菌感染の私たちのサイトとして、耳胞を選択しました。
大人と胚のゼブラフィッシュは、ウィスコンシン大学マディソン研究動物資源センターの大学に従って維持された。
1.マイクロインジェクション針の準備
2.準備幼虫インジェクション料理
3. S.の準備接種イニエ
4.ラベルS. CellTrackerレッド蛍光色素でINIA電子
感染症のゼブラフィッシュ幼生の5準備
S. 6.耳胞インジェクション三日目の幼虫にイニエ
好中球の7.スーダンブラック染色
注:以下の手順は、otのない限り、オービタルシェーカー上で小さなペトリ皿(35×10 mm 2)で 、室温で行うことができherwiseは述べています。各ステップで、使用される試薬の量は完全に幼虫をカバーするだけの十分な液体を使用して、皿当たり約2 mlである。
感染幼虫から生菌の8列挙
イメージングのための幼虫の9固定
ライブイメージングのための幼虫の10の準備
感染の11。共焦点イメージング
耳胞でDendra2標識白血球の12光変換
注:Dendra2が緑から赤色蛍光にphotoconvertedすることができます1分間の関心領域(ROI)に(50〜70%のレーザパワーが十分であるべきである)、405 nmのレーザーの焦点を合わせることができる。以下FV-1000レーザー走査共焦点システムに使用されるステップバイステップのプロトコルである。
S.のマイクロインジェクション最初にローカライズされたホストの応答で、耳胞にイニエ ( 図1と図2)の結果。正しく注入された場合には、細菌は唯一、耳胞ではなく、周囲の組織または血液中に見られるべきである。これは、フェノールレッド色素( 図1A)を用いてマイクロインジェクションの間に可視化することができる。ラベル細菌が注入された場合あるいは、感染した幼虫のクイックスキャンはすぐに細菌が唯一、耳胞ではなく、周囲の組織( 図1B)であることを確認することができ、注射後。なお、投与量わずか10 CFU野生型S.イニエは 24〜48時間後に感染(HPI)、非病原性株、CPSA 1000 CFUの注入内致 死感染を確立することができる、致死感染を生じ、その歪みがホスト24内で増殖することができないようではありません。したがって、この局所的な感染モデルではdifferentiatすることができる変更された病原性の細菌の菌株間で電子。
最初は局所感染のマイクロインジェクションサイトは、白血球走化性の研究に有用である。白血球動員は、好中球顆粒のスーダンブラック染色( 図1A)または蛍光トランスジェニック系統( 図1B)のホルムアルデヒド固定のどちらかによって定量化することによってすることができます。 24:動員および免疫細胞の食作用能力を視覚化するために、我々は、マクロファージのTg(dendra2 MPEG1形式)に特異的に緑色蛍光タンパク質Dendra2を発現するトランスジェニック系統を使用 または好中球のTg(MPX:dendra2)12。場合にはS.イニエ3のdpf幼虫の耳胞に注入され、両方の好中球およびマクロファージは、急速に第2のhpi( 図1)内に補充される。正しく行わしかし、耳の小胞へのPBSのマイクロインジェクションは、(ホスト白血球の同じ堅牢な募集にはなりませんS.イニエは、好中球やマクロファージ( 図2)の両方の中に見つけることができます。好中球またはマクロファージを標識するためにphotoconvertibleタンパク質Dendra2を使用することは、感染の過程にわたって個々の細胞の運命を追跡するための非侵襲的光標識を可能にする。 5 HPIで、耳胞に動員されたマクロファージは、photoconvertedし、次の24時間にわたって追跡した。いくつかのphotoconvertedの細胞は、耳胞または頭部地域に残るが、いくつかはまた、幼虫の体全体に散在します( 図3)を見つけることができます。

1:S.と耳胞感染に白血球動員イニエ。(A)Sに好中球動員イニエ感染。 (I)、耳胞へのフェノールレッド標識接種材料の成功注入。 (II - IV)2 HPIでの好中球動員の調査のための幼虫のスーダンブラック染色。野生型Sのいずれかでの感染のに対し、耳胞(II)への好中球のPBS偽感染幼虫ショー少し募集イニエまたは強固な好中球動員でCPSA変異体の結果(III、IV)。スケールバー、300μmの。 (B)Sにマクロファージ募集イニエ感染。 (I)赤ラベルSの成功マイクロインジェクション耳胞にイニエ (マゼンタに描か)。 (II - IV)マイクロインジェクショントランスジェニックMPの蛍光共焦点画像EG1:2 HPIに固定dendra2幼虫。 PBS偽感染幼虫ショー少しマクロファージの動員(II)が、CellTrackerレッド標識(マゼンタに描か)野生型S.に感染した幼虫2 HPI(III、IV)において、耳胞へイニエまたはCPSA突然変異体ショー強固なマクロファージの動員。スケールバーは30μm。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2:Sの貪食耳胞における食細胞によるイニエジェニックMPX:。dendra2(A)またはMPEG1:赤い標識S.に感染しdendra2(B)幼虫レーザーscannを用いイニエ (マゼンタで示されている)及び60分後感染で画像化共焦点顕微鏡る。スケールバーは30μm。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図3:S.と耳胞5 HPIでのマクロファージの光変換イニエ 。サークル(A)で指定された耳胞で(緑色で示す)マクロファージ、共焦点顕微鏡上で405nmのレーザーを用いた(B)photoconverted、経時的に追跡した。 24 HPIでは、(マゼンタに描か)までトランク/尾造血組織(C)として移行したマクロファージをphotoconverted。スケールバーは50μm。 Cで囲み領域の高倍率は、(i)および(ii)、スケールバーは30μmで示されている。矢印はphotoconを指すマクロファージコンバートさ。 Photoconverted細胞が。なぜなら、マージされた543 nmの赤色蛍光と、残りの488 nmの緑色蛍光の白表示され、この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。
ここでは、ゼブラフィッシュの耳介における局所的な細菌感染の生成とイメージングのためのプロトコルを提示します。
著者らは、ゼブラフィッシュのケアとメンテナンスのために研究室のメンバーに感謝したいと思います。この作品は、アンナHuttenlocherにEAハービーとNIH R01GM074827に国立衛生研究所、国立研究サービス賞A155397によってサポートされていました。
| 1.7 ml Eppendorfs | MidSci | AVSS1700 | |
| 14 ml Falcon tube | BD Falcon | 352059 | |
| 27 G x ½ in. needle | BD Biosciences | 305109 | |
| 96-well Plate | Corning Incorporated | 3596 | |
| Agar | BD Biosciences | 214030 | |
| CellTracker Red | Molecular Probes,Invitrogen | C34552 | |
| CNA 寒天 | Dot Scientific, Inc | 7126A | |
| ディスポーザブルトランスファーピペット | Fisher Scientific | 13-711-7m | |
| 解剖スコープ | Nikon | SMZ745 | |
| DMSO | Sigma Aldrich | D2650 | |
| エタノール 200 プルーフ | MDS | 2292 | |
| ファインピンセット | ファインサイエンスツール | 11251-20 | |
| ゲルコーム | VWR | 27372-482 | 4.2 mm幅、厚さ1.5 mm |
| 底皿 | 35mmの組織培養皿の底の中央に16 - 18 mmの穴を開け、穴に22 mmの丸い#1カバースリップを置き、UV光で硬化したNorland Optical Adhesive 68の薄層でシールすることによってカスタムメイドされました。 | ||
| グリセロール | フィッシャーサイエンティフィック | G33-4 | |
| 高融点アガロース | デンビルサイエンティフィック社 | CA3510-6 | |
| 過酸化水素 | フィッシャー・サイエンティフィック | H325 | |
| レーザー走査型共焦点顕微鏡 | オリンパス | FV-1000システム | |
| 低融点アガロース フィ | ッシャー | BP165-25 | |
| マグネットスタンド | トライテック(成重) | GJ-1 | |
| マイクロインジェクションシステム | パーカー | ピコスプリッツァーIII | |
| マイクロローダーピペットチップ | エッペンドルフ | 930001007 | |
| マイクロマニピュレーター | Tritech(成重) | M-152 | |
| マイクロピペットプーラー | Sutter Instrument Company | Flaming/Brown P-97 | |
| ナノドロップ分光法 | サーモサイエンティフィック | ND-1000 | |
| N-フェニルチオ尿素(PTU) | Sigma Aldrich | P7629 | |
| Paraformaldheyde | 電子顕微鏡科学 | 15710 | |
| シャー | レフィッシャーサイエンティフィック | FB0875712 | 100 x 15 mm |
| フェノール | シグマ アルドリッチ | P-4557 | |
| フェノール レッド | リッカ 化学 会社 | 572516 | |
| リン酸緩衝生理食塩水 | フィッシャー サイエンティフィック | BP665-1 | |
| 水酸化カリウム | シグマ アルドリッチ | P-6310 | |
| プロナーゼ | ロシュ | 165921 | |
| プロテアーゼ ペプトン | フルカ バイオケミカ | 29185 | |
| スモール セル カルチャー ディッシュ | コーニング インコーポレイテッド | 430165 | 35 x 10 mm |
| スーダン ブラック | シグマ アルドリッチ | S2380 | |
| 薄肉ガラス キャピラリー注射針 | ワールド プレシジョン インスツルメンツ,株式 会社。 | TW100-3 | |
| トッド・ヒューイット | シグマ アルドリッチ/フルーカ アナリティカル | T1438 | |
| トリカイン (エチル 3-アミノ安息香酸) | アージェント ケミカル ラボラトリー/フィンケル | C-FINQ-UE-100G | |
| トリトン X-100 | フィッシャー サイエンティフィック | BP151-500 | |
| トゥイーン 20 | フィッシャー サイエンティフィック | BP337-500 | |
| 酵母抽出物 | フルーカ バイオケミカ | 92144 |