방법 논문

박테리아에 감염된 형질전환 제브라피시의 광변환 기반 백혈구 추적

2025년 7월 8일

이 논문에서

초록

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출처: Harvie, E. A. et al., 연쇄상구균 감염의 제브라피시 유충 모델에서 선천적 면역 반응의 비침습적 이미징.J. Vis. 특급 (2015)

이 비디오는 광전환 가능한 녹색 형광 단백질을 발현하는 형질전환 제브라피시 유충을 사용하여 백혈구 동원을 추적하는 방법을 보여줍니다. 적색 형광 염료 표지 박테리아를 이낭에 사전 주입하고 광변환을 유도하면 백혈구의 이동, 식균작용 및 몸 전체의 분산을 관찰할 수 있어 면역 반응 역학에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

프로토콜

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1. 마이크로 주입 바늘 준비

  1. 공기 압력 200, 열 502, 당김 90, 속도 80, 시간 70, 당김 5 시작 시 공기 시간, 당김 5 종료 시 공기 시간.
  2. 가는 핀셋을 사용하여 당긴 바늘의 끝을 잘라 팁 구멍의 직경이 약 10μm가 되도록 합니다.

2. 애벌레 주입 접시 준비

  1. 레인 너비가 약 4-5mm인 젤 빗을 멸균수로 헹구고 건조시킵니다.
  2. E3 배지에 1.5-2% 고용융 아가로스 용액을 준비하고 용액이 투명해질 때까지 전자레인지에 넣습니다. 식으면 아가로스 중 일부를 페트리 접시(100 x 15mm)에 붓고 접시 바닥을 완전히 덮을 만큼만 아가로스를 추가하여 소용돌이칩니다.
  3. 아가로스 층이 굳으면 헹구고 건조시킨 젤 빗을 그 위에 올려 빗질하지 않은 끝이 페트리 접시 위에 놓이고 빗질 끝이 아가로스에 닿도록 합니다. 빗이 가능한 한 수평이 되어 바닥 아가로스 층에 대해 30° 각도를 생성하는지 확인하십시오.
  4. 빗과 바닥 아가로스 층 사이의 경계면에 소량의 아가로스를 추가로 부어 신선한 아가로스 층이 빗의 우물을 덮도록 합니다. 빗을 제거하기 전에 완전히 식히십시오. 피펫 팁을 사용하여 우물에서 돌출된 아가로스 조각을 제거합니다.
  5. 사출 금형 위에 E3 매체를 붓고 4 ° C에서 보관하십시오.
  6. 매번 사용하기 전에 주입 전 최소 한 시간 동안 28.5°C에서 새로운 중온 주입 램프로 교체하십시오.
  7. 주사 직전에 주사 램프의 E3를 200μg/ml 에틸 3-아미노벤조에이트(트리카인)가 함유된 E3 배지로 교체합니다.

3. 연쇄상 구균 iniae (S. iniae) 접종 준비

  1. 0.2% 효모 추출물과 2% 프로테오스 펩톤(THY+P)이 보충된 Todd Hewitt 육수 배지를 준비하고 오토클레이브합니다: 30g/L Todd Hewitt, 2g/L 효모 추출물, 20g/L 프로테오스 펩톤. 한천 플레이트의 경우 14g/L 한천을 추가합니다.
  2. 밀봉된 15ml 튜브에 10ml의 THY+P 육수에 100μl의 냉동 박테리아 스톡 분취액을 피펫팅하여 감염 전날 밤에 박테리아 배양을 준비합니다. 37 °C에서 교반 없이 밤새 배양합니다. 14-16 시간의 성장 후, 하룻밤 배양을 사용하여 냉동고 재고를 만들거나 주사에 사용할 준비
  3. 를하십시오.
  4. 1.7ml 원심분리기 튜브에 500μl의 80% 글리세롤에 하룻밤 배양 1ml를 넣어 냉동고 재고를 만듭니다. 동결-해동 주기를 방지하려면 이 혼합물에서 100μl의 일회용 부분 표본을 만들어 -80°C에서 보관하십시오.
  5. 감염에 사용되는 S. iniae의 경우, THY+P 육수 9.9ml에 익일배양 0.1ml를 첨가하여 하룻밤 배양액을 1:100으로 희석하여 총 10ml 배양액을 만듭니다. 37 ° C에서 약 4-5 시간 동안 교반 없이 성장합니다. Nanodrop 분광 광도계를 사용하여 600nm에서 광학 밀도(OD)를 모니터링하고 OD600 nm가 0.250-0.500에 도달할 때 중간 대수 단계에서 박테리아를 수확합니다. 0.250의 OD600 nm는 약 108 집락 형성 단위(CFU)/ml에 해당합니다.
  6. 1.7ml 원심분리 튜브에 1ml의 박테리아 배양액을 1,500 x g으로 5분 동안 펠렛으로 만들고 신선한 인산염 완충 식염수(PBS) 1ml에 재현탁하고 반복합니다. PBS에서 박테리아의 OD600 nm를 측정하고, 펠릿을 측정하고, PBS에서 재현탁하여 원하는 농도를 달성합니다.
  7. 미세주입의 시각화를 돕기 위해 주입 전에 박테리아 현탁액에 페놀 레드를 첨가하여 최종 농도를 0.1%로 만듭니다.
  8. 열에 의해 죽인 박테리아의 주입과 관련된 실험의 경우, PBS의 박테리아를 95°C에서 30분 동안 가열합니다.고체 THY+P 한천 플레이트에 주입량(약 1nl)을 도금하고 37°C에서 밤새 배양하여 열 죽이기 공정이 생존 가능한 박테리아의 수를 검출할 수 없는 수준으로 감소시켰는지 확인합니다.

4. CellTracker Red Fluorescent Dye로 S. iniae 라벨링

  1. 살아있는 박테리아 세포를 라벨링하려면 CellTracker 형광 염료 또는 이와 동등한 원액을 준비합니다. 사용된 염료는 20 x 50 μg의 분취량으로 제공되며 디메틸 설폭사이드(DMSO)에 재현탁해야 하므로 튜브에 7.3 μl DMSO를 첨가하여 10mM의 스톡 농도를 얻습니다.
  2. 박테리아에 대한 다양한 염료 농도(예: 0.5-25 μM)를 테스트하여 세포를 염색하는 가장 낮은 최적 농도를 결정합니다. 세포가 빠르게 분열하고 실험이 길면 더 높은 농도의 염료가 필요할 수 있습니다.
    1. 위에서 설명한 대로 원심분리하여 1.7ml 튜브에 1.0ml의 박테리아 배양액을 펠렛화합니다(섹션 3). 펠릿을 1ml의 신선한 PBS에 재현탁시키고 박테리아 배양액에 적절한 양의 염료를 첨가합니다.
    2. 37 ° C에서 30 분 동안 교반 없이 배양합니다. 박테리아를 회전시키고 예열 된 THY + P 육수 1ml에 재현탁하고 37 ° C에서 30 분 동안 추가로 교반없이 배양합니다.
    3. 위에서 설명한 대로 OD600 nm를 측정하고 미세 주입을 위해 박테리아를 희석하기 전에 박테리아를 스핀다운하고 PBS에서 두 번 세척합니다(섹션 3). 우리는 일반적으로 백혈구 모집 및 식세포작용 연구를 위해 1nl 주입량에 약 100CFU를 주입합니다.

5. 제브라피시 유충의 감염 준비

  1. 전날 밤에 번식 쌍을 설정하고 Rosen et al.이 설명한 대로 배아를 수집합니다.감염 준비가 될 때까지 28.5°C에서 E3 배지로 배아를 배양합니다.
  2. 이미징할 제브라피쉬의 경우, 최종 농도 0.2nM의 hpf(수정 후 24시간)에서 E3 배지에 N-Phenylthiourea(PTU)를 추가하여 색소(멜란화)의 발생을 방지합니다.
  3. 수정 후 2일 된 배아(dpf)와 관련된 감염의 경우, 한 쌍의 미세한 핀셋으로 수동으로 배아를 탈도금합니다. 또는 E3를 제거하고 프로나제(pronase, 2mg/ml)로 대체하여 약 5분 동안 또는 부드러운 피펫팅으로 융모막에서 배아를 분리할 때까지 배아를 탈피합니다. 대부분의 유충은 3dpf까지 자연적으로 부화해야 합니다.
  4. 감염되기 몇 분 전에 제브라피쉬를 200μg/ml 트리카인이 함유된 E3 배지에 넣어 마취합니다.

6. 3일 된 유충에 S. iniae의 이낭 주입

  1. 마이크로인젝터를 켜고 시간 범위를 "밀리초"로 설정합니다. 이산화탄소 탱크의 밸브를 열어 가스를 라인으로 유입시킵니다. 마이크로인젝터의 압력은 약 20PSI(제곱인치당파운드)를 읽어야 합니다. 검은색 knurled 손잡이를 시계 방향으로 돌려 압력을 높이거나 시계 반대 방향으로 돌려 압력을 낮추십시오.
  2. 준비된 S. iniae 배양을 페놀 레드 및 PBS로 볼텍스하고 마이크로로더 팁을 사용하여 배양액 2-3μl를 당겨진 모세관 주사 바늘에 로드합니다.
  3. 장전된 바늘을 자기 스탠드에 연결된 미세 조작기에 장착하고 바늘이 현미경 바닥에 대해 약 45-65° 각도가 되도록 실체 현미경 아래에 놓습니다.
  4. 마이크로인젝터의 풋 페달을 눌러 바늘 끝에 접종물 한 방울을 떨어뜨립니다. 현미경의 접안렌즈에 있는 눈금 막대를 사용하여 방울의 직경을 측정합니다.
    1. 또는 눈금 막대가 있는 유리 현미경 슬라이드의 미네랄 오일 한 방울에 부피를 주입하여 방울의 직경을 추정합니다. 방울의 직경은 약 0.10mm여야 하며, 이는 약 1nl 부피입니다.
    2. 마이크로인젝터의 지속 시간 설정을 조정하거나 미세한 핀셋으로 바늘 끝을 더 많이 잘라내어 입자 크기를 조정합니다. 주입 시간은 너무 많은 조직 손상을 방지하기 위해 20 - 35 msec 사이여야 합니다.
  5. 플라스틱 이송 피펫을 사용하여 마취된 유충 12마리를 사출 금형의 각 웰로 옮깁니다.
  6. 유리 막대, 머리카락 고리 또는 플라스틱 팁을 사용하여 머리가 현미경 뒤쪽을 향하고 노른자 주머니가 우물의 왼쪽에 오도록 유충을 부드럽게 배치합니다. 유충의 왼쪽 귀를 천장 쪽으로 향하게 합니다.
  7. 실체현미경의 안구 렌즈를 통해 보면서 미세 조작기의 손잡이를 사용하여 장전된 바늘을 이낭과 정렬하여 둘 다 동일한 시야에 있도록 합니다. 바늘 끝으로 이낭의 바깥쪽 상피층을 뚫어 바늘 끝이 소포 바로 안쪽에 오도록 합니다.
  8. 풋 페달을 밟아 원하는 용량의 S. iniae 1nl을 주입합니다. 캐비티가 파열되지 않도록 충분히 낮은 압력을 사용하십시오. 주사가 성공적이면 주변 조직이 아닌 귀 소포가 페놀 적색 접종물로 채워져야 합니다(그림 1 Ai). 주입 플레이트에서 잘못 주입된 물고기를 즉시 제거하십시오.
  9. 유충에서 바늘을 조심스럽게 집어넣고 다음 유충이 보이도록 주입 플레이트를 손으로 움직입니다. 5X 배율에서 이 작업을 수행합니다.
    메모: 바늘을 집어넣으면 일부 박테리아가 이낭 외부에 침착될 수 있으며, 이로 인해 생존 및 백혈구 모집 결과가 왜곡될 수 있습니다. 이를 방지하려면 형광 염료 표지 박테리아를 주입하고 주입된 유충을 형광 현미경으로 육안으로 스캔하여 이러한 현상이 발생한 유충을 제거하는 것이 좋습니다. 올바르게 주입된 유충은 (그림 1 Bi)에 나와 있습니다.
  10. 실험 과정 동안 주입량/접종량이 동일하게 유지되도록 하려면 48번째 배아마다 100μl의 멸균 PBS가 들어 있는 1.7ml 원심분리 튜브에 박테리아 현탁액 한 방울을 주입합니다. THY+P 한천 플레이트에 100μl를 하룻밤 동안 37°C에서 플레이트하여 주입량의 CFU를 측정합니다.
  11. 주입 램프에있는 12 마리의 유충 그룹 전체가 주입되면 플라스틱 이송 피펫을 조심스럽게 사용하여 우물에서 유충을 제거하고 새 페트리 접시 (35 x 10 mm2)에 넣습니다. 트리카인 용액을 제거하고 약 2ml의 새로운 E3 배지로 교체하여 유충이 회복할 수 있도록 합니다.
  12. 피펫은 96웰 플레이트의 단일 웰에 유충을 주입하고 28.5°C에서 배양했습니다. 이 플레이트에서 생존을 위해 시간이 지남에 따라 유충을 모니터링하거나 나중에 이미징 또는 CFU 계수를 위해 제거합니다.

7. 이미징을 위한 유충 고정

  1. 섹션 7에 설명된 대로 PBS 용액의 얼음처럼 차가운 4% 파라포름알데히드에 유충을 고정합니다.
  2. 실온에서 이미징하기 전에 PBS에서 각각 5분씩 3회 세척합니다.

8. 라이브 이미징을 위한 유충 준비

  1. E3에서 1.5% 저융점 아가로스 용액을 용액이 투명해질 때까지 전자레인지에서 가열하여 준비합니다.
  2. 아가로스 용액을 55°C 수조에 넣어 식히되 굳지 않도록 합니다.
  3. 아가로스에 트리카인을 첨가하여 최종 농도 0.016%를 달성합니다.
  4. 플라스틱 이송 피펫을 사용하여 마취된 유충 4-5마리를 실체현미경 스테이지의 유리 바닥 접시에 놓습니다.
  5. 55°C 수조에서 트리카인과 아가로스 용액을 제거하고 실온에서 1-2분 동안 식힙니다. 아가로스가 식는 동안 마취된 유충에서 가능한 한 많은 액체를 제거하십시오.
  6. 냉각된 아가로스를 표면의 절반 정도가 덮일 때까지 접시에 붓습니다. 접시를 휘젓어 아가로스를 펼칩니다. 아가로스가 너무 뜨거우면 유충이 죽습니다. 또한 접시에 아가로스를 너무 많이 넣으면 아가로스를 통해 초점을 맞출 때 현미경의 대물 렌즈가 접시 바닥에 부딪힐 수 있습니다.
  7. 전사 피펫을 사용하여 접시 옆으로 떠다니는 유충을 집어 중앙으로 다시 피펫으로 넣습니다.
  8. 실체 현미경 아래에서 헤어 루프, 긴 피펫 팁 또는 유리 막대를 사용하여 원하는 대로 유충을 부드럽게 배치합니다. 이낭(otic vesicle)을 촬영하려면 왼쪽 귀 소포가 접시 바닥에 평평하게 놓이도록 유충을 배치합니다.
  9. 접시를 옮기기 전에 아가로스를 약 10분 동안 식히십시오. 유충은 아가로스가 단단하지 않으면 위치를 바꿀 수 있습니다. 트리카인과 E3 용액을 아가로스 층 상단에 부드럽게 피피펫으로 발라 촉촉하게 유지합니다.

9. 감염의 컨포칼 이미징

  1. 유충이 있는 유리 바닥 접시를 무대에 놓습니다.tagFV-1000 레이저 스캐닝 컨포칼 시스템이 있는 도립 현미경의 e.
  2. 핀홀을 200-300μm로 설정하고 숫자 조리개 0.75/20X 대물 렌즈를 사용하여 3-6μm 슬라이스로 z-스택을 설정합니다.
  3. 연속 라인 스캔을 사용하여 각 채널의 레이저 출력과 검출기 게인을 조정합니다.
  4. 각 형광 채널(예: 488 및 543nm)에 대한 순차 라인 스캐닝과 미분 간섭 대비(DIC)를 사용하여 2-6시간 동안 3분마다 왼쪽 귀 소포의 타임 랩스 동영상을 수행하여 호중구 및 대식세포에 의한 초기 모집 및 식세포작용을 관찰합니다. 더 긴 시간 코스의 경우 페트리 접시에 뚜껑을 덮어 아가로스의 증발과 건조를 방지하십시오.
  5. 고정(그림 1B) 또는 살아있는(그림 2) 유충의 정지 이미지를 20X 또는 40X 배율로 획득합니다.

10. 이삭 소포에서 Dendra2 표지 백혈구의 광변환

참고: Dendra2는 관심 영역(ROI)에 405nm 레이저(50-70% 레이저 출력이 충분해야 함)를 1분 동안 집중시켜 녹색에서 적색 형광으로 광변환할 수 있습니다. 다음은 FV-1000 레이저 스캐닝 컨포칼 시스템에 사용되는 단계별 프로토콜입니다.

  1. 488nm 및 543nm 레이저를 사용한 z-stack 스캔을 사용하여 샘플을 시각화합니다. 연속 라인 스캔을 사용하여 레이저 출력과 검출기 게인을 조정합니다. 실수로 광변환된 적색 형광이 없는지 확인하십시오.
  2. "Image Acquisition Control" 창의 "Stimulus Setting"에서 "Use Scanner" 도구를 선택하고 "Main"을 선택합니다. 405nm 레이저를 선택하고 70% 전력으로 설정합니다. circle 옵션을 사용하여 귀 소포의 ROI를 정의합니다.
  3. "Stimulus Start Setting"에서 사전 활성화가 1프레임이고 활성화 시간이 60,000msec인 "Activation in series"를 선택합니다. "Time Scan 제목" 아래의 "Acquisition Setting" 창에서 00:01:00 간격 2개(사진 변환 전과 사후 사진 변환)를 선택합니다.
    메모: 타임랩스 시리즈 스캔이 완료된 후 Dendra2는 적색 형광 상태로 광변환되어야 합니다.
  4. 488nm 및 543nm 레이저를 사용하여 z-스택으로 샘플을 스캔하여 광변환된 적색 형광과 남아 있는 녹색 형광을 시각화합니다(그림 3).

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결과

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그림 1: S. iniae를 동반한 이낭 감염에 대한 백혈구 동원.(A) S. iniae 감염에 대한 호중구 동원. (i) 이낭에 페놀 적색 표지 접종물을 성공적으로 주입합니다. (II-IV) 수단 2 hpi에서 호중구 모집 조사를 위한 유충의 검은색 염색. PBS 모의 감염 유충은 이낭에 호중구가 거의 동원되지 않는 반면(ii), 야생형 S. iniae 또는 cpsA 돌연변이에 감염되면 강력한 호중구 동원이 발생합니다(iii, iv). 눈금 막대...

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공개 사항

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선언된 이해 상충이 없습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
1.7 ml 에펜도르프미드사이AVSS1700
14ml 팔콘 튜브BD 팔콘352059
96웰 플레이트코닝 주식회사3596
한천BD 바이오사이언스214030
셀트래커 레드분자 프로브, InvitrogenC34552
CNA 한천닷 사이언티픽, Inc7126ᅡ
일회용 이송 피펫피셔 사이언티픽13-711-7엠
내시경 해부니콘SMZ745
디엠소시그마 알드리치D2650
가는 핀셋정밀 과학 도구11251-20
젤 빗폭스바겐27372-482폭 4.2mm, 두께 1.5mm
유리 바닥 접시35mm 조직 배양 접시 바닥 중앙에 16-18mm 구멍을 뚫고 구멍에 22mm 원형 #1 커버슬립을 놓고 자외선에 의해 경화된 Norland Optical Adhesive 68의 얇은 층으로 밀봉하여 맞춤 제작되었습니다.
글리세롤피셔 사이언티픽사33-4
고용융 아가로스덴빌 사이언티픽, Inc.CA3510-6
레이저 스캐닝 컨포칼 현미경올림푸스FV-1000 시스템 사용
저용융 아가로스어부BP165-25
마그네틱 스탠드트라이텍(나리시게)GJ-1
미세주입 시스템파커피코스프리처 III
Microloader 피펫 팁에펜도르프930001007
마이크로 매니퓰레이터트라이텍(나리시게)엠-152
마이크로피펫 풀러셔터 인스트루먼트 컴퍼니플레밍/브라운 P-97
Nanodrop 분광광도계써모 사이언티픽(Thermo ScientificND-1000
N-페닐티오우레아(PTU)시그마 알드리치P7629
Paraformaldheyde전자 현미경 과학15710
페트리 접시피셔 사이언티픽FB0875712100mm x 15mm
페놀 레드리카 화학 회사572516
인산염 완충 식염수피셔 사이언티픽BP665-1
프로나제로슈165921
프로테아제 펩톤플루카 바이오케미카29185
스몰 세포 배양 접시코닝 주식회사43016535mm x 10mm
얇은 벽 유리 모세관 주사 바늘월드 정밀 기기, Inc.TW100-3
토드 휴이트Sigma Aldrich/Fluka 분석T1438
트리카인(에틸 3-아미노벤조에이트)은빛 화학 연구소 / FinquelC-핀크-UE-100G
효모 추출물플루카 바이오케미카92144
년 년 (영문) ) 년 (영문) 년

재인쇄 및 허가

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허가 요청

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Photoconversion Based TrackingLeukocyte RecruitmentTransgenic ZebrafishBacterial Infection ModelFluorescent Protein PhotoconversionOtic Vesicle ImagingZ Stack Scanning405 Nanometer LaserFluorescence MicroscopyImmune Cell Migration

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