微生物群集を学びますインビボ：ホスト間の媒介の相互作用のモデルカンジダと緑膿菌航空で
2016年1月13日
宿主と病原体の相互作用に関するin vitro研究は特定の免疫応答の特性評価を可能にしますが、複雑な反応の影響を観察するにはin vivoモデルが必要です。カンジダ・アルビカンスの曝露とそれに続く緑膿菌媒介性肺感染を用いて、人工呼吸器関連肺炎の病原性に関与する微生物相互作用のマウスモデルを確立した。
この手順の全体的な目標は、個々の細菌と単一の真菌との間の相互作用を研究するためのモデルを構築することです。このメッセージは、クロストークや異種間方言にどのような要因が関与しているかなど、病原体の相互作用の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、このin vivoモデルから生成されたデータが臨床的に関連性があることです。
真菌を鼻腔内に設置するには、まず、滅菌PBSで1ミリリットルあたりC.albicansの6番目のCFUの2倍から10倍に希釈します。次に、成体低張マウスで直立反射の喪失を確認した後、少なくとも50マイクロリットルの真菌懸濁液を200マイクロリットルのピペットに吸引します。次に、片手でマウスをつかみ、腹部を直立させて動物を仰
向けにします。マウスが所定の位置にあるときは、マウスを持っている手の人差し指で頭を支え、親指で顎を閉じたまま、ピペットの先端を動物の鼻に近づけます。次に、50マイクロリットルの真菌を鼻孔に慎重に分配し、マウスの自発的な呼吸によって滴を吸い込むことができます。そして、マウスが完全に回復するまでケージにマウスを一人で置きます。
C.albicansのインストールの4日後、安楽死させた動物の腹部を剃り、続いて露出した皮膚のエタノール滅菌を行います。次に、ハサミを使って胸骨から腹部中央部までの皮膚を開きます。次に、正中線の両側の胸郭に沿って切開部を伸ばし、胸部の両側の皮膚を折り返します。
胸郭が見えたら、胸の両側を鎖骨に向かって垂直に切開し、胸骨を使用して胸の前壁全体をリクライニングして心臓と肺を視覚化します。次に、ヘパリン処理済みの注射器を使用して、脳室内動脈の隣の心臓に穴を開け、最低500マイクロリットルの血液を採取します。血液サンプルを氷の上に置きます。
次に、正中線を頸椎切開して気管を露出させます。気管の周りの筋膜を慎重に解剖し、続いて気管の下に縫合糸を配置します。次に、20ゲージの修正された強制針を使用して気管をカテーテル化し、前に配置した縫合糸でカニューレを固定します。
気管支肺胞洗浄を行うには、500マイクロリットルの氷冷PBSを肺に穏やかに分配します。次に、洗浄液を吸引し、氷上の2ミリリットルの遠心分離管に液体を移します。さらに2つの500マイクロリットルのサンプルを収集した後、胸部から肺を取り出し、肺の一部を1.5ミリリットルの遠心分離管に入れて、摂氏マイナス80度ですぐに保存します。
次に、PBSを氷上に含んだ予め秤量した溶血チューブに別の肺組織片を入れます。最後に、腹部の左側を切開します。脾臓を1ミリリットルのPBSを含む2本目の溶血チューブに採取し、チューブを氷の上に置きます。
マウス1匹当たりのC.albicansの5×10〜5CFUの鼻腔内設置により、4日間の持続性モデルが得られる。この4日間で、マウスは体重が増えますが、肺の損傷は示しません。ただし、接種のCFUが増加すると、肺の損傷も増加します。
感染後24時間から36時間の間に観察された最大の肺損傷。対照的に、細菌負荷は、24時間ごとに1ミリリットルあたり1 log CFUの減少を示しており、1日ごとに累積的な細菌播種の増加が観察されます。感染したマウスから採取した気管支肺胞洗浄では、好中球が広く動員されており、細胞数の差は、好中球が90%、マクロファージリンパ球が10%が免疫細胞集団に浸潤していることを示しています。
この手順に続いて、気管支肺胞洗浄の分析などの他の方法を実行して、炎症反応の特徴付けに関する追加の質問に答えることができます。このビデオを見た後、植民地化シュードモナスを構築する方法についてよく理解しているはずです。発光性カンジダの取り扱いは非常に危険であり、液滴汚染を防ぐための保護具を着用するなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。
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概要
本研究は、人工呼吸器関連肺炎の文脈において、カンジダ・アルビカンスと緑膿菌の相互作用を調査するためのマウスモデルを確立します。このモデルは、これらの病原体相互作用に関与する複雑な免疫応答を解明することを目的としています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 微生物学
- 免疫学
- 病原体相互作用
背景
- インビトロ研究は免疫応答に関する洞察を提供します。
- インビボモデルは複雑な相互作用を理解するために不可欠です。
- 人工呼吸器関連肺炎は重要な臨床的懸念事項です。
- カンジダ・アルビカンスと緑膿菌はこのような感染症の一般的な病原体です。
研究の目的
- 細菌と真菌の相互作用を研究するためのモデルを開発すること。
- 種間コミュニケーションに関与する要因を特定すること。
- インビボ研究から臨床的に関連するデータを生成すること。
- マウスへのカンジダ・アルビカンスの経鼻投与。
- 観察のために低張マウスモデルの使用。
- 健康状態の尺度としての直立反射の評価。
- 肺環境における微生物相互作用の分析。
主要な結果
- 病原体相互作用を研究するための信頼できるマウスモデルの確立。
- カンジダと緑膿菌の間のクロストークの鍵となる要因の特定。
- モデルの臨床的関連性の実証。
- 人工呼吸器関連肺炎の病原性に関する洞察。
結論
- 開発されたモデルは複雑な微生物相互作用を研究するのに効果的です。
- 結果は人工呼吸器関連肺炎の病因の理解に貢献します。
- 将来の研究は治療介入を探索するためにこのモデルを基に構築できます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Modeling host-mediated interactions between Candida albicans and Pseudomonas aeruginosa in vivo addresses a critical gap in understanding polymicrobial dynamics relevant to airway infections. This approach enables mechanistic de-risking of therapeutic hypotheses by capturing immune complexity and pathogen cross-talk not accessible in vitro. The model supports predictive confidence for translational research targeting ventilator-associated and chronic lung infections.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of host-pathogen and interspecies signaling pathways in a physiologically relevant context.
- Supports biological de-risking by revealing immune cell recruitment and inflammatory profiles during co-infection.
- Facilitates functional target validation for interventions modulating microbial interactions or immune responses.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for downstream analysis of immune cell populations and pathogen burden.
- Enables quantitative assessment of neutrophil and macrophage infiltration via bronchoalveolar lavage.
- Supports reproducible measurement of microbial load and tissue injury for compound evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant models for chronic lung infection and ventilator-associated pneumonia.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation of anti-infective or immunomodulatory strategies.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by modeling clinically relevant pathogen interactions.
Pipeline & Workflow Integration
This in vivo model bridges early discovery and preclinical research by enabling hypothesis testing of microbial and immune interactions in the airway. It provides a platform for lead identification and mechanistic de-risking in infection biology.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven analysis of cross-kingdom pathogen interactions and immune modulation.
- Screening: Delivers quantitative outputs on pathogen burden and immune cell recruitment for comparative studies.
- Analytics: Enables statistical analysis of microbial load, immune infiltration, and tissue injury across experimental conditions.
- Translational Research: Models clinically relevant infection scenarios for biomarker and therapeutic evaluation.
- Enterprise Reuse: Provides a reusable in vivo platform adaptable to other polymicrobial or host-pathogen studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in infection biology.
- Operational Value: Standardizes in vivo infection protocols and immune readouts for reproducibility.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for anti-infective and immunomodulatory programs.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates targeting polymicrobial or immune-mediated pathologies.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine infection models and immune cell analysis.
- Needs access to animal facilities, biosafety protocols, and analytical infrastructure for lavage and tissue processing.
- Demands cross-team standardization of inoculum preparation, infection timing, and sample collection.
- Adaptation may be needed for different microbial species or host genetic backgrounds.
- Safety precautions are essential when handling luminescent Candida or infectious agents.
