방법 논문

Candida albicans 및 Streptococcus agalactiae 질 내 공동정착 마우스 모델

59 조회수

⸱

DOI:

10.3791/72557

⸱

2026년 8월 21일

 , 
1Department of Immunology and Microbiology, University of Colorado Anschutz Medical Campus

이 논문에서

요약

본 프로토콜은 생쥐의 질 내에 Candida albicans와 Streptococcus agalactiae를 공동 정착시키는 방법을 상세히 설명합니다. 이 방법은 다균성 상호작용, 숙주-미생물 상호작용 및 이들 유기체에 대한 숙주의 반응을 연구하는 데 활용될 수 있습니다.

초록

인체의 질 내에서는 다양한 미생물이 분리되며, 이 환경에 서식하는 많은 유기체는 공생 상태와 병원성 상태 사이를 전환할 수 있습니다. 군집 구성과 숙주 환경을 포함한 여러 요인이 질환의 결과에 영향을 미치지만, 이러한 결과를 결정하는 메커니즘은 아직 충분히 밝혀지지 않았습니다. 본 논문에서 우리는 서로 다른 계(kingdom) 간의 상호작용과 이에 대한 숙주 반응을 조사하기 위한 마우스 모델을 설명합니다. 칸디다 알비칸스(Candida albicans) 및 Streptococcus agalactiae (B그룹) 스트렙토코커스, GBS), 여성 생식기(FGT)에 정착하는 병원성 공생균(pathobionts)입니다. 최근의 증거들은 다음을 시사합니다. C. albicans GBS의 빈번한 공동 분리로 인해 정착(colonization)은 GBS 보균의 위험 요인이 됩니다. 임신 중 GBS 정착은 부정적인 결과로 이어질 수 있습니다. 융모양막염 및 사산을 포함하여. GBS는 태아에게도 전염될 수 있습니다. 자궁 내 또는 출산 중 신생아에게 전달되며, 이는 신생아 수막염의 주요 원인이 됩니다. 질강의 군락 형성(Colonization)은 GBS 질환의 결정적인 전구 단계이며, 이 환경은 수많은 선택적 압력을 가하는데, 그 중 일부는 다음에 의해 영향을 받을 수 있습니다. C. albicans 정착. 본 프로토콜은 동시 정착 모델을 기술한다. C. albicans항생제 치료 및 17 단일 투여를 이용한 GBS 질 내 공동정착β-estradiol를 사용하여 구축함 C. albicans 정착시킨 후, 항생제를 제거하고 GBS를 접종합니다. 실험 과정 동안 질강 내 미생물 부하량은 세척액을 통해 정량화하며, 여성 생식기 전체의 부하량은 질, 자궁경부 및 자궁을 적출하여 균질화한 후 평판 도말법으로 정량화합니다. 이 방법을 통해 직접 및 간접적인 다균종 상호작용이 이 두 미생물의 생존 방식과 병원성, 그리고 여성 생식기 내 호스트 면역 환경에 영향을 미치는 기전을 조사할 수 있습니다.

서론

Streptococcus agalactiae (B군 Streptococcus, GBS)는 위장관 및 질강을 포함한 여러 다종 미생물 서식지를 군락화하는 그람 양성 세균성 병원공생균입니다. 질 내 군락화는 일반적으로 무증상이나, 임신 중에는 GBS가 질강에서 자궁으로 상행하여 손상되지 않은 막을 통과함으로써 양수와 태반의 감염을 일으킬 수 있습니다. 따라서 이는 불량한 임신 결과, 태아 감염 및 신생아 질환의 주요 위험 요인이 됩니다1,2. 신생아 침습성 감염의 주요 원인균으로서, 전파 및 감염 위험에 영향을 미치는 요인들을 규명하는 것이 매우 중요합니다. 분만 중 항생제 예방요법은 수직 전파와 신생아의 조기 발병 GBS 질환을 감소시킬 수 있지만3,4, 이는 항생제 내성률 증가 및 산전 또는 생애 초기 항생제 투여와 관련된 잠재적인 장기적 영향과 연관되어 왔습니다5,6,7,8. 이러한 요인들로 인해 더욱 표적화된 예방 및 치료적 개입법의 개발이 필요합니다.

최근의 증거들은 마이크로바이옴의 구성과 다종 미생물 간의 상호작용이 항상성에 영향을 미치며 질병 발생 가능성에 관여한다는 것을 보여주었습니다9. 인간의 질 마이크로바이옴에서 GBS의 우점은 Lactobacillus 풍부도의 감소와 관련이 있으며, 종 및 균주 특이적 상호작용이 관찰되었는데 이는 in vitro 및 in vivo 정착에 다양한 영향을 줄 수 있습니다10,11. 이전에 본 연구진은 GBS 적응도의 숙주 및 세균 상관관계를 연구하기 위해 GBS 질 정착 마우스 모델을 개발하였습니다12. 이 모델은 마우스에 17β-estradiol을 단회 투여한 후, 다음 날 GBS를 질 내로 접종하는 방식으로 진행됩니다. 이 모델은 정착 유지 및 여성 생식기(FGT) 조직 침투에 있어 GBS 표면 단백질, 조절 신호 네트워크 및 독소 분비의 중요성을 규명하는 데 활용되어 왔습니다. 또한, GBS가 질 내에서 Akkermansia muciniphila 및 Enterococcus faecalis를 포함한 다른 박테리아와 복잡한 상호작용을 한다는 것을 발견하였으며13,14,15, 이를 통해 인접 미생물의 존재가 GBS의 생활 방식과 지속성에 어떻게 영향을 미치는지 입증하였습니다.

기존 모델이 박테리아 간의 상호작용 연구에 맞게 조정되었으나, 다른 미생물을 연구하기 위해서는 추가적인 수정이 필요했습니다. 곰팡이는 질 내 마이크로바이옴에서 연구가 부족한 구성 요소이며, 본 연구에서 제시하는 모델을 통해 곰팡이의 군락 형성 및 곰팡이-박테리아 상호작용을 in vivo로 연구할 수 있는 도구를 개발하고자 했습니다. 인간 질 경로에서 가장 흔하게 분리되는 곰팡이는 Candida albicans로, 대상자의 70% 이상에서 군락을 형성합니다16. C. albicans는 다형성을 가지며, 형태 발생을 통해 출아 효모와 균사형 형태 사이를 전환할 수 있습니다. 균사 형성은 뚜렷한 유전자 발현 레퍼토리와 관련이 있습니다17,18. 최근 이러한 균사 특이적 유전자 중 일부가 다종 미생물 군락 형성 환경에서 적응도 이점을 제공한다는 보고가 있었습니다19,20,21.

여러 연구에서 ~의 공동 분리를 보고해 왔습니다. C. albicans 및 인간 질 스왑 내의 GBS를 분석하였으며, 본 연구팀은 최근 C. albicans에 의해 집락화된 개인이 GBS 보균율이 유의미하게 더 높다는 것을 발견하였습니다.22우리는 ~를 개발하였습니다. 생체 내(in vivo) 공생 진균, 박테리아 및 숙주 사이의 삼자 상호작용을 연구하기 위한 시스템. 일반 마우스 모델을 이용한 진균 연구에서는 박테리아에 의한 정착 저항성을 극복하고 지속적인 정착을 유도하기 위해 일반적으로 항생제 처리가 필요하다.23GBS의 정착 능력을 저해하지 않으면서 이를 달성하기 위해, 마우스에 항생제 칵테일을 투여한 후 다음을 접종합니다. C. albicans또한, 군락 형성이 이루어진 후에는 항생제 노출을 제거하여 이후에 GBS가 군락을 형성할 수 있도록 합니다. 이는 다음 두 가지 모두가 가능하도록 최적화되었습니다. C. albicans 또한 GBS는 유사한 수준의 양으로 유사한 시기에 질강 내에 군집을 형성하며, 이를 통해 질강 내에서 직접적인 상호작용이 일어날 수 있게 합니다. 본 프로토콜에서는 항생제로 마우스를 전처리하고 17을 전달하는 방법을 설명합니다.β에스트라디올(estradiol)을 투여하고, 진균과 세균 모두의 군락 형성을 유도한 후, 후속 분석을 위해 세척액 및 조직 샘플을 수집합니다.

프로토콜

본 원고에 제시된 동물 실험은 University of Colorado Anschutz의 Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC)의 승인을 받았으며, 프로토콜 #00316에 따라 수행되었습니다. 아래의 타임라인에서 0일은 S. agalactiae 접종일을 의미합니다.

1. 접종 전 항생제를 투여합니다.

  1. 마우스 식수에 ampicillin, neomycin, gentamycin을 각각 50 mg/mL 농도로 녹여 농축액을 제조합니다. 0.22 µm 필터를 사용하여 항생제 용액을 멸균합니다.
  2. 항생제 용액 1 mL를 물 99 g에 추가하여 1:100 희석 비율로 마우스 식수에 첨가합니다.
  3. 7일 후, 단계 1.1과 1.2를 반복하여 물을 교체합니다.
  4. 실험 시작 전 최소 7~10일 동안 항생제를 투여하되, 총 항생제 처리 기간이 14일을 초과하지 않도록 합니다.

2. 마우스 발정 주기 동기화 (day -3).

  1. 마우스당 0.5 mg의 17β-estradiol을 멸균된 50 mL 원심분리 튜브에 넣으며, 이때 튜브 벽에 부착되어 손실되는 양을 고려하여 약간 더 추가합니다. 원심분리 튜브의 캡을 단단히 닫고 짧게 볼텍싱하여 덩어리를 풀어줍니다.
    주의: 17β-estradiol은 피부나 점막 접촉을 통해 체내로 흡수될 수 있으므로, 이 시약을 주의해서 다루고 적절한 개인 보호구를 사용하십시오.
  2. 17β-estradiol 0.5 mg당 100 µL의 참기름을 0.45 µm 필터를 사용하여 17β-estradiol이 들어 있는 원심분리 튜브에 직접 멸균 여과합니다. 농도는 5 mg/mL입니다. 캡을 단단히 닫고 용액을 철저히 볼텍싱하여 균질한 현탁액을 만듭니다.
  3. 멸균된 1 mL 주사기(마우스당 1개)의 플런저를 0.15 mL 표시선까지 내린 후, 플런저가 아래를 향하고 루어 락 팁이 위를 향하도록 세워 준비합니다.
  4. 멸균된 18G 1.5” 바늘을 장착한 새 멸균 10 mL 주사기로 17β-estradiol 현탁액을 흡입한 후, 이를 사용하여 준비된 1 mL 주사기에 현탁액 100 µL씩을 채웁니다.
  5. 각 1 mL 주사기에 멸균된 26G 0.5” 바늘을 장착합니다.
  6. 0.5 mg의 17β-estradiol이 포함된 100 µL 참기름 현탁액을 준비하여, C. albicans 접종 하루 전에 각 마우스에 복강 내 주사로 1회 투여합니다.

3. 마우스에 C. albicans를 접종합니다 (day -2).

  1. 접종 전날(17β-estradiol 투여일과 동일한 날), Yeast Peptone Dextrose Broth를 사용하여 C. albicans 5 mL를 30 °C 인큐베이터에서 250 rpm으로 진탕하며 하룻밤 동안 배양한다.
  2. 접종 당일에 하룻밤 배양한 배양액의 일부를 멸균된 마이크로원심분리 튜브로 옮기고, 펠렛이 형성될 때까지 또는 7~8초 동안 ≤10,000 × g에서 원심분리한다.
  3. 상층액을 제거하고 펠렛을 멸균된 인산완충생리식염수(PBS)에 재현탁한다.
  4. 혈구계수기를 사용하여 현탁액의 농도를 계산한다.
  5. 현탁액의 일부를 새로운 멸균 마이크로원심분리 튜브로 옮겨 다시 펠렛화하고, 신선한 멸균 PBS에 현탁하여 마우스당 최소 10 µL의 최종 부피 내에서 109 C. albicans cells/mL의 최종 농도가 되도록 한다. 예를 들어, 농도가 2 × 108 cells/mL이고 마우스가 10마리인 경우, 500 µL를 펠렛화한 후 100 µL에 재현탁한다.
  6. PBS에 109 cells/mL로 현탁된 C. albicans 10 µL를 각 마우스의 질 내로 접종한다(107 cells/mouse).
    1. 비우세손의 엄지와 검지 사이에 목 뒷부분의 피부를 고정하고 손목을 돌려 마우스의 등이 손바닥에 닿게 하여 각 마우스를 제압한다. 약지와 소지 손가락을 사용하여 꼬리를 고정한다.
    2. 멸균된 피펫 팁으로 C. albicans 현탁액 10 µL를 흡입한다. 마우스의 해부학적 구조에 맞춰 깊이를 조절하며 팁을 질강 내로 약 5~10 mm 삽입한다.
    3. 질 내에 C. albicans 접종액을 분주하고 피펫 팁을 뺀다.
    4. 목 뒷부분의 고정을 푼 후, 꼬리를 잡아 뒷부분을 들어 올린다. C. albicans 접종액이 더 이상 보이지 않을 때까지 또는 약 1분 동안 마우스가 두 앞발로 걷게 한다.

4. 음용수를 교체합니다 (day -1).

  1. C. albicans 접종 1일 후이자 S. agalactiae 접종 전날에 마우스를 깨끗한 케이지로 옮깁니다.
  2. 마우스에게 항생제가 들어있지 않은 신선한 물을 제공하십시오.

5. 질강 내 C. albicans 균량 측정 (day -1).

  1. -1일 차에 마우스 한 마리당 멸균 마이크로원심분리 튜브 하나와 100 µL의 멸균 PBS를 준비합니다.
  2. 단계 3.6.1에 설명된 대로 각 마우스를 보정합니다.
  3. 멸균 피펫 팁으로 50 µL의 PBS를 흡입합니다. 팁을 질강 내로 약 1–5 mm 삽입하고 PBS 전량을 3–5회 위아래로 피펫팅합니다. PBS를 멸균 마이크로원심분리 튜브에 분취합니다.
  4. 단계 5.3을 반복하여 총 100 µL의 세척액을 생성합니다.
  5. 마이크로원심분리 튜브를 볼텍싱한 후, 멸균 PBS를 사용하여 1:10,000 희석까지 10배 연속 희석을 수행합니다.
  6. 희석된 현탁액 10 µL와 희석하지 않은 세척액 25 µL를 Candida 선택성 발색 한천 배지에 도말합니다.
  7. 배지를 30 °C에서 48시간 동안 배양합니다. C. albicans 콜로니는 매끄러운 형태의 청록색 또는 녹색으로 나타납니다.

6. 마우스에 S. agalactiae를 접종합니다(0일차).

  1. 접종 하루 전(음용수 교체일과 동일한 날), 다음의 배양액 3 mL를 하룻밤 동안 배양하십시오. *S. agalactiae* 정적인 상태의 37°C Todd Hewitt Broth (THB)에서 °CO₂ 배양기
  2. 접종 당일에 하룻밤 동안 배양한 배양액을 4 mL의 THB에 1:10 비율로 희석하고, 37℃에서 정지 상태로 배양하십시오. °600 nm에서의 광학 밀도 [OD]가 중간 대수 증식기에 도달할 때까지 C 배양기에서 배양합니다.600(0.4–0.5 수준으로) 약 1.5–2시간 이내에.
  3. 대수 성장기 중간 단계의 배양액을 멸균된 15 mL 원추형 튜브로 옮기고 3,000 rpm에서 원심분리하십시오. × g 5분 동안 또는 펠릿이 형성될 때까지 원심분리합니다.
  4. 흡입법으로 상층액을 제거한 후, 펠렛을 300μL의 용액에 현탁하십시오. µL의 멸균 PBS.
  5. 재현탁된 펠렛을 사용하여 최소 100개를 준비하십시오. µ~의 L (리터) S. agalactiae 마우스당 현탁액, 여기에 500을 추가로 더함 µOD에서 멸균 PBS 내의 L600 0.4 (약 108 집락형성단위 [CFU]/mL; (마우스 10마리당 총 1.5 mL 이상).
    참고: 일부 S. agalactiae 균주마다 OD 값이 다를 수 있습니다.600-CFU/mL 비율. 어떤 OD600 10에 해당함8 미리 CFU/mL를 측정합니다.
  6. 현탁액을 새로운 멸균 15 mL 원심분리관(conical tube)으로 옮기고 3,000 rpm에서 원심분리한다. × g 5분 동안 또는 펠렛이 형성될 때까지 원심분리합니다.
  7. 상층액을 흡입하여 제거하고 펠릿을 1/10 부피로 재현탁합니다.th 멸균 PBS 초기 부피의 (만약 현탁액 1.5 mL를 펠렛화했다면, 150 $\mu$L에 재현탁하십시오) µL). 이 현탁액의 농도는 10이 됩니다.9 CFU/mL로 맞추어 세균 접종액으로 사용합니다.
  8. 50$\mu$L를 단계별로 희석하여 도말한다. µTodd Hewitt Agar 배지에 접종액 L를 도말한 후, 플레이트를 37℃에서 배양한다. °정확한 접종 농도를 결정하기 위해 24시간 동안 C에서 배양한다.
  9. 각 마우스의 질 내에 10만큼 접종합니다. µL 의 S. agalactiae PBS 내에 10의 농도로 현탁하여9 CFU/mL (10^7 단계 3.6.1~3.6.4와 동일한 기술을 사용하여 (마우스당 CFU)를 측정한다.

7. 질강 내 C. albicans 및 S. agalactiae 부하량 정량화(1일 차부터 시작).

  1. S. agalactiae 접종 하루 후부터 100 µL의 질 세척액을 수집하고, 단계 5.1–5.5와 동일한 기술을 사용하여 단계 희석합니다.
  2. 희석된 현탁액 10 µL와 희석하지 않은 세척액 25 µL를 Candida 선택 및 StrepB 선택 발색 크로모제닉 한천 배지에 각각 중복 도말합니다.
  3. Candida 배지를 30 °C에서 48시간 동안 배양합니다. C. albicans 콜로니는 매끄러운 형태의 청록색 또는 녹색으로 나타납니다.
  4. StrepB 배지를 37 °C에서 24시간 동안 배양합니다. S. agalactiae 콜로니는 매끄러운 형태의 분홍색 또는 연보라색으로 나타납니다.
  5. 질강 내 미생물 부하를 모니터링하기 위해 단계 7.1–7.4를 매일 또는 적절한 시간 간격으로 반복합니다.

8. 여성 생식기 조직 내 C. albicans 및 S. agalactiae 균량 정량화(실험 종료점).

  1. 마우스당 조직(질, 자궁경부, 자궁) 수집을 위해 약 0.4–0.5 g의 1 mm 지르코니아 비즈와 500 µL의 멸균 PBS가 채워진 2 mL 스크류 캡 튜브 3개를 준비합니다. 또한, 세척액 수집을 위해 마우스당 멸균 마이크로 원심분리 튜브 1개와 100 µL의 멸균 PBS를 준비합니다. 조직 무게 계산 시 참조하기 위해 각 스크류 캡 튜브의 무게를 기록합니다.
  2. CO2 질식 및 경추 탈구와 같이 기관에서 승인된 방법으로 마우스를 안락사시킵니다. 70% 에탄올을 사용하여 가위와 핀셋을 멸균합니다.
  3. 마우스의 뒷부분을 꼬리로 들어 올리고 단계 5.3–5.4의 기술을 사용하여 질 세척액을 수집합니다.
  4. 마우스의 복부에 70% 에탄올을 분무하고 멸균된 가위를 사용하여 복강을 엽니다. 핀셋으로 피부를 들어 올리고 위장관을 밀어내어 생식관 조직이 드러나게 합니다.
  5. 멸균된 가위를 사용하여 방광과 자궁을 가리고 있는 내장 지방 및 막을 제거합니다. 자궁체와 각 난소 사이를 절단하여 자궁각을 난소로부터 분리합니다.
  6. 멸균된 핀셋을 사용하여 자궁경부 하단의 질관을 잡습니다. 전체 질관이 보일 때까지 들어 올린 후, 멸균된 가위를 사용하여 피부 조직이 포함되지 않도록 외음부와 최대한 가깝게 횡단 절개합니다. 전체 생식관을 제거하여 멸균된 10 cm 페트리 접시에 담습니다.
  7. 멸균된 면도날을 사용하여 자궁경부의 상단과 하단을 횡단 절개하여 질, 자궁경부, 자궁을 분리합니다. 각 조직을 시상면과 횡단면으로 2–5회 추가 절단하여 잘게 다집니다. 각 조직을 준비된 해당 스크류 캡 튜브에 넣습니다.
  8. 각 스크류 캡 튜브의 무게를 측정하고 단계 8.1의 값에서 빼서 각 조직의 무게를 계산합니다. 각 튜브의 캡을 단단히 닫고 3,450 rpm에서 1분간 비드 비팅(bead-beat)을 수행한 뒤, 튜브를 1분간 얼음에 둡니다. 그 후 다시 3,450 rpm에서 1분간 비드 비팅을 수행합니다.
  9. 단계 5.5–5.6에 기술된 방법을 사용하여 각 조직 균질액과 세척액 샘플을 연속 희석하여 도말합니다. 단계 7.3–7.4에 기술된 대로 플레이트를 배양합니다.

결과

GBS 및 C. albicans의 질 내 정착 특성을 분석하기 위해, 마우스의 질 내에 C. albicans 균주 SC5314 또는 PBS 대조군을 접종한 후, GBS 균주 COH1을 접종하였습니다. 이 균주는 신생아 침습성 질환 및 뇌수막염과 가장 빈번하게 연관된 고병원성 캡슐 혈청형 III, 시퀀스 타입 17 분리균을 대표합니다1. 접종 1일 후 GBS가 정착되지 않은 마우스는 분석에서 제외되었습니다. 4일간의 실험 기간 동안 GBS만 정착된 마우스는 질 내강에서 GBS를 점진적으로 제거합니다. 반면, C. albicans가 공동 정착된 마우스의 대부분은 높은 GBS 수치를 유지합니다(Figure 1A,B). C. albicans 또한 제거되기 전까지 약 4일 동안 마우스 질 내강에 정착합니다(Figure 1C). 이 모델을 이용한 이전 연구에서는 질, 자궁경부 및 자궁을 포함한 여성 생식기(FGT) 조직 내 GBS 수치가 단독 정착 동물에 비해 공동 정착 마우스에서 더 높다는 것이 입증되었습니다22.

GBS 군집 형성 그래프; 통계적 비교, 생존 곡선, CFU/mL 로그 스케일 데이터 분석.
그림 1. B군 Streptococcus 군집 형성의 정량화. CD-1 마우스에 C. albicans(SC5314)를 군집 형성시키거나 대조군으로 인산완충생리식염수를 처리한 후, GBS (COH1)를 질 내에 접종하였다. (A) 질 세척액 내 GBS 부하량, 중앙값 표시. (B) 질 세척액 내 GBS 검출을 통해 평가한 시간에 따른 마우스 군집 형성 비율. (C) 질 세척액 내 C. albicans 부하량, 중앙값 표시. 3회의 독립적인 실험 수행. 그룹당 n = 26-27마리. Holm-Sidak 다중 비교 검정을 통한 다중 t-검정(A) 또는 로그 순위 검정(B) 결과, * p < 0.05; ** p ≤ 0.01; *** p ≤ 0.001. 약어: GBS = Group B Streptococcus, Ca = Candida albicans, CFU = colony-forming units. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭하십시오.

토론

GBS의 질 내 정착은 모체-태아 및 신생아의 건강에 심각한 위험을 초래합니다. 정착 결정 요인을 이해하고 예방 치료제를 개발하기 위해서는 In vivo 모델이 필수적입니다. 본 원고에서는 마우스의 질 내에 GBS와 C. albicans를 공동 정착시키고, 질강 및 여성 생식기(FGT) 내의 미생물 부하를 평가하며, 이후의 하위 분석을 위해 관련 조직을 수집하는 마우스 모델을 설명합니다. 이 모델은 다균성 질 내 정착 환경에서 진균-세균 및 숙주-미생물 간의 상호작용을 연구하기 위해 개발되었습니다. 저희 연구팀은 이 모델을 활용하여 C. albicans가 GBS의 질 내 정착 및 상행성 감염을 촉진하는 기전을 규명하였습니다22.

동물 모델은 숙주-미생물 상호작용을 이해하는 데 성공적으로 활용되어 왔으나, 이러한 모델에 다종 미생물 군집을 통합하는 것은 몇 가지 독특한 어려움을 야기할 수 있습니다. 본 모델 개발의 주된 목표는 진균 군락 형성을 확립하고, 다음 단계로 나아가기 위한 충분한 시간을 확보하는 것이었습니다. *C. albicans* 균사를 형성하도록 하고, 숙주에 의해 두 미생물 중 어느 하나라도 제거되기 전의 군락 형성 역학을 모니터링하기 위해 GBS를 접종하였다. 다형성 진균으로서, C. albicans 균사 형태 발생을 개시함으로써 다수의 숙주 관련 환경 신호에 반응할 수 있다17사상화(Filamentation) 생체 내(in vivo) 이 과정에서 우선적으로 고려되었습니다 모델 균사 특이적 GBS 상호작용이 FGT 내 공생을 유도한다는 증거가 축적됨에 따라, [~를] 사용하여 C. albicans 발현 균주 NRG1 억제 가능한 TetO 프로모터의 제어 하에, 본 연구진은 이전에 GBS가 효모형 고정(yeast-locked) 상태에 비해 균사형 고정(hyphal-locked) 상태에서 더 높은 공동 응집력과 상피 세포 부착력을 나타낸다는 것을 보여주었습니다. C. albicans22~와의 공동 응집 C. albicans 및 인간 질 상피 세포와의 결합은 이 숙주 환경에서 GBS의 적응도(fitness)를 결정하는 중요한 요인입니다. 추가적인 박테리아 포함하여 황색포도상구균, 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa)및 다양한 스트렙토코쿠스(Streptococcus) 종 ~에서 형태 형성 관련 유전자 발현을 조절하는 것으로 나타났다 C. albicans 뿐만 아니라 균사와 우선적으로 상호작용하며24향후에는 필라멘트 형성(filamentation)의 영향에 대해 조사할 것입니다. 생체 내(in vivo) 이 모델을 사용하여 균사형 또는 효모형으로 고정된 균주를 마우스에 정착시킴으로써 해결할 수 있습니다. C. albicans 균주

C. albicans 질 내 접종을 포함하는 기존의 마우스 모델은 주로 외음질 칸디다증(VVC)25에 초점을 맞추었으며, 증상성 감염과 관련된 과염증 상태를 특성화하는 데 사용되어 왔습니다26. 본 원고에서 설명하는 당사의 모델은 군락 형성 상태를 더 밀접하게 나타냅니다. 당사 연구진의 이전 연구에 따르면, 이 모델을 사용하여 C. albicans와 공동 군락 형성을 유도했을 때, GBS 단독 군락 형성과 비교하여 전염증성 사이토카인인 IL-6, CXCL1, CXCL2 및 TNFα의 풍부도가 감소하며, 공동 군락 형성 마우스에서의 이들 단백질 수치는 정상 동물과 유사하다는 것이 입증되었습니다22. 이는 질강 내에서 진균 균사 형성이 일어남에도 불구하고, VVC의 특징인 과염증 환경이 관찰되지 않음을 나타냅니다. Outbred CD-1 마우스는 진균 성장에 대한 적절한 면역 매개 조절 덕분에 VVC에 저항성이 있는 것으로 보고되었습니다27. 또한, CD-1 마우스는 질 내 GBS 접종 시 강력한 면역 신호를 개시하여 C. albicans가 없을 때 약 1주일 이내에 박테리아 개체군을 충분히 조절할 수 있습니다28,29,30, 비록 당사가 이전에 다른 마우스 계통에서 GBS 질 군락 형성을 조사한 바는 있으나12. 본 원고에 기술된 모델은 인간에게서 관찰되는 C. albicans 및 GBS 군락 형성 모두의 일시적인 특성을 반영합니다. 또한, 인간은 pH와 마이크로바이옴 구성 모두에서 개체 간 변동성이 큽니다. 이 모델은 중성에 가까운 pH 조건(~6.5)31을 갖추고 있습니다. CD-1 질 마이크로바이옴은 Enterobacteriaceae 및 Proteus 종이 지배적이며13, 이들은 GBS와 동일한 질 미생물 군집 상태 유형과 연관되어 있습니다9,32.

진균 접종 전 마우스에 항생제와 17β-estradiol을 단회 투여함으로써, C. albicans가 정착하기 쉬운 환경을 조성하여 군락 형성을 촉진합니다. 또한, estradiol 처리는 접종 시점의 발정 단계와 국소 면역 환경을 동기화함으로써 실험 간 재현성을 높여줍니다. 우리는 C. albicans 접종 시 마우스를 발정전기(proestrus) 단계로 동기화하는데, 이 단계는 호중구 수가 감소하는 시기와 일치하며 여성 생식관(FGT) 내의 진균 부하를 증가시키는 것으로 알려져 있습니다33,34. 실험 초기 단계에서 항생제를 제거하고 신선한 식수로 교체하는 것은 GBS 정착을 촉진할 뿐만 아니라, 질 내에 토착 미생물이 다시 증식할 수 있도록 합니다. 더욱이, estradiol 처리를 초기 1회로 제한함으로써 마우스가 일반적인 발정 주기 역동성을 회복할 수 있게 하는데, 이는 지속적인 estradiol 투여가 정착을 촉진한다는 보고가 있음에도 불구하고12 선택한 방법입니다. 마우스 FGT의 면역 세포 구성은 발정 주기에 따라 변하며, 점막 면역 반응은 성 스테로이드 호르몬에 매우 민감하게 반응합니다35,36,37. 따라서 우리는 반복적인 estradiol 투여라는 혼란 변수를 배제하여, 미생물 정착이 숙주 환경에 미치는 영향을 구체적으로 조사하고자 합니다.

본 연구에서 제시된 데이터는 C. albicans 균주 SC5314와 GBS 균주 COH1을 나타냅니다. 당사는 균학 분야에서 빈번하게 사용된다는 점, 해당 배경에서 사용할 수 있는 유전자 도구가 풍부하다는 점, 그리고 in vitro 및 in vivo에서의 생물학적 특성과 역동성에 대한 기존 지식이 정립되어 있다는 점을 근거로 모델 구축을 위해 SC5314를 선택했습니다. 또한 저희 연구 그룹은 C. albicans 균주 529L이 FGT 내의 GBS 부하를 촉진할 수 있음을 보여주었습니다22. GBS 균주 COH1은 항생제 내성 및 신생아 침습성 질환과 연관된 혈청형 III 서열 유형 17 계통의 대표로서 활용되었습니다1,2. 이 모델은 선택 배지 및 감별 배지를 사용하여 질 세척액과 조직 내 GBS 및 C. albicans의 풍부도를 정량화합니다. 이 모델을 다른 세균 및 진균 종에 적용하기 위해서는 적절한 선택적 성장 조건에 대한 최적화가 필요합니다.

진균-세균 상호작용은 미생물 생활 방식의 중요한 매개체로 부상하고 있습니다38,39. 여러 연구를 통해 이러한 상호작용이 공생 관계와 병원성 잠재력을 상당히 형성할 수 있음이 입증되었습니다. 또한, 숙주 환경은 독특한 압력을 가하며 대사 프로그래밍, 전사 인자 레굴론 및 항균제 내성 프로필과 같은 요인에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 미생물 간의 상호작용 방식을 규명하기 위해서는 대표성 있는 in vivo 모델을 사용하는 것이 필수적입니다. 본 논문에서 설명하는 마우스 모델은 특정 세균 및 진균의 질 내 정착이 미생물 부하, 유전자 발현 및 숙주 반응에 어떠한 영향을 미치는지 연구하는 데 활용될 수 있습니다.

공개 사항

저자들은 보고할 이해관계 상충이 없습니다.

감사의 글

시설 관리자와 헌신적인 비바리움 직원들을 포함하여 콜로라도 대학교 안슈츠(University of Colorado Anschutz)의 실험동물자원실(Office of Laboratory Animal Resources)에 감사드립니다. 본 연구는 K.S.D.에게 제공된 NIH 연구비 R01AI153332 및 R21AI188719의 지원을 받아 수행되었습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
0.22 µm 필터Sigma-AldrichSLGSR33SB
0.45 µm 필터Sigma-AldrichSLHAR33SB
1 mL 루어 락 시린지McKesson16-S1C
1.0 mm 지르코니아 비드Research Products International9835
10 mL 루어 락 시린지McKesson16-S10C
17β-estradiolSigma-AldrichE8875주의: 17β-estradiol은 피부 및 점막 표면을 통해 흡수될 수 있습니다. 적절한 개인 보호 장구(PPE)를 착용하고 사용 시 주의하십시오.
18G 1.5" 바늘BD305196
2 mL 스크류 캡 튜브Fisher Scientific02-681-374
26G 0.5" 바늘McKesson16-N2605
한천(Agar)Alpha BiosciencesA01-102
암피실린(Ampicillin)Research Products InternationalA40040
CHROMagar CandidaCHROMagarCA222
CHROMagar StrepBCHROMagarSB282
젠타마이신(Gentamycin)VWR Life Science0304
네오마이신(Neomycin)Research Products InternationalN20040
인산완충생리식염수(Phosphate-buffered saline)Fisher ScientificBP2944
참기름(Sesame oil)Sigma-AldrichS3547
Todd Hewitt 배지(Todd Hewitt Broth)Research Products InternationalT47500
Yeast Peptone Dextrose 배지(Yeast Peptone Dextrose Broth)BD242810

참고문헌

  1. Megli CJ et al. Virulence and pathogenicity of group B Streptococcus.: virulence factors and their roles in perinatal infection. Virulence. 2025;16(1):2451173.
  2. Manuel G et al. Group B streptococcal infections in pregnancy and early life. Clin Microbiol Rev. 2025;38(1):e00154-22.
  3. Verani JR, McGee L, Schrag SJ. Prevention of perinatal group B streptococcal disease: revised guidelines from CDC, 2010. MMWR Recomm Rep. 2010;59(RR-10):1-36.
  4. Prevention of group B streptococcal early-onset disease in newborns: ACOG Committee Opinion Summary, Number 797. Obstet Gynecol. 2020;135(2):489-92.
  5. Hsu CY et al. Global patterns of antibiotic resistance in group B Streptococcu.s: a systematic review and meta-analysis. Front Microbiol. 2025;16:1541524.
  6. Sabroske EM et al. Evolving antibiotic resistance in group B Streptococci. causing invasive infant disease: 1970-2021. Pediatr Res. 2023;93(6):2067-71.
  7. Azad MB et al. Impact of maternal intrapartum antibiotics, method of birth and breastfeeding on gut microbiota during the first year of life: a prospective cohort study. BJOG. 2016;123(6):983-93.
  8. Duong QA, Curtis N, Zimmermann P. The association between prenatal antibiotic exposure and adverse long-term health outcomes in children: a systematic review and meta-analysis. J Infect. 2025;90(1):106377.
  9. Mejia ME, Robertson CM, Patras KA. Interspecies interactions within the host: the social network of group B Streptococcus. Infect Immun. 2023;91(4):e00440-22.
  10. De Gregorio PR, Juárez Tomás MS, Leccese Terraf MC, Nader-Macías MEF. Preventive effect of Lactobacillus reuteri .CRL1324 on group B Streptococcus vaginal colonization in an experimental mouse model. J Appl Microbiol. 2015;118(4):1034-47.
  11. Shiroda M, Aronoff DM, Gaddy JA, Manning SD. The impact of Lactobacillus. on group B streptococcal interactions with cells of the extraplacental membranes. Microb Pathog. 2020;148:104463.
  12. Patras KA, Doran KS. A murine model of group B Streptococcus .vaginal colonization. J Vis Exp. 2016;(117):e54708.
  13. Burcham LR et al. Interrelated effects of zinc deficiency and the microbiome on group B streptococcal vaginal colonization. mSphere. 2022;7(4):e00264-22.
  14. Marroquin SM, Cohen S, Neely MN, Doran KS. Akkermansia muciniphila impacts group B Streptococcus. vaginal colonization. mBio. 2026;17(6):e02868-25.
  15. Job AM, Doran KS, Spencer BL. A group B streptococcal type VII-secreted LXG toxin mediates interbacterial competition and colonization of the murine female genital tract. mBio. 2024;15(10):e02088-24.
  16. Beigi RH et al. Vaginal yeast colonization in nonpregnant women: a longitudinal study. Obstet Gynecol. 2004;104(5 Pt 1):926-30.
  17. Noble SM, Gianetti BA, Witchley JN. Candida albicans cell-type switching and functional plasticity in the mammalian host. Nat Rev Microbiol. 2017;15(2):96-108.
  18. Schille TB et al. Commensalism and pathogenesis of Candida albicans .at the mucosal interface. Nat Rev Microbiol. 2025;23(8):525-40.
  19. Liang SH et al. The hyphal-specific toxin candidalysin promotes fungal gut commensalism. Nature. 2024;627(8004):620-7.
  20. Fróis-Martins R et al. Dynamic expression of candidalysin facilitates oral colonization of Candida albicans. in mice. Nat Microbiol. 2025;10(10):2472-85.
  21. Mauk KE et al. Commensal colonization of Candida albicans. in the mouse gastrointestinal tract is mediated via expression of candidalysin and adhesins. Microbiol Spectr. 2025;13(9):e00567-25.
  22. Cohen S et al. A fungal pathobiont promotes Streptococcus .vaginal persistence and pathogenesis through physical and metabolic interactions. Cell Host Microbe. 2026;34(6):1118-34.e7.
  23. Koh AY. Murine models of Candida .gastrointestinal colonization and dissemination. Eukaryot Cell. 2013;12(11):1416-22.
  24. Allison DL et al. Candida.-bacteria interactions: their impact on human disease. Microbiol Spectr. 2016;4(3):VMBF-0030-2016.
  25. Yano J, Fidel PL Jr. Protocols for vaginal inoculation and sample collection in the experimental mouse model of Candida .vaginitis. J Vis Exp. 2011;(58):e3382.
  26. Ardizzoni A, Wheeler RT, Pericolini E. It takes two to tango: how a dysregulation of the innate immunity, coupled with Candida. virulence, triggers VVC onset. Front Microbiol. 2021;12:692491.
  27. Yano J, Noverr MC, Fidel PL Jr. Vaginal heparan sulfate linked to neutrophil dysfunction in the acute inflammatory response associated with experimental vulvovaginal candidiasis. mBio. 2017;8(2):e00211-17.
  28. Patras KA et al. Group B Streptococcus. CovR regulation modulates host immune signaling pathways to promote vaginal colonization. Cell Microbiol. 2013;15(7):1154-67.
  29. Patras KA, Rösler B, Thoman ML, Doran KS. Characterization of host immunity during persistent vaginal colonization by group B Streptococcus. Mucosal Immunol. 2015;8(6):1339-48.
  30. Spencer BL et al. Characterization of the cellular immune response to group B streptococcal vaginal colonization. J Innate Immun. 2025;17(1):566-78.
  31. Miao J, Willems HME, Peters BM. Exogenous reproductive hormones nor Candida albicans. colonization alter the near neutral mouse vaginal pH. Infect Immun. 2021;89(2):e00550-20.
  32. Rosen GH et al. Group B Streptococcus. and the vaginal microbiota. J Infect Dis. 2017;216(6):744-51.
  33. Latorre MC et al. Vaginal neutrophil infiltration is contingent on ovarian cycle phase and independent of pathogen infection. Front Immunol. 2022;13:1031941.
  34. Gómez-Oro C et al. Progesterone promotes CXCL2-dependent vaginal neutrophil killing by activating cervical resident macrophage-neutrophil crosstalk. JCI Insight. 2024;9(20):e177899.
  35. Winkler I et al. The cycling and aging mouse female reproductive tract at single-cell resolution. Cell. 2024;187(4):981-998.e25.
  36. Seavey MM, Mosmann TR. Estradiol-induced vaginal mucus inhibits antigen penetration and CD8+ T cell priming in response to intravaginal immunization. Vaccine. 2009;27(17):2342-9.
  37. Li S et al. Estrogen action in the epithelial cells of the mouse vagina regulates neutrophil infiltration and vaginal tissue integrity. Sci Rep. 2018;8(1):11247.
  38. Cohen S, Ost KS, Doran KS. Impact of interkingdom microbial interactions in the vaginal tract. PLoS Pathog. 2024;20(3):e1012018.
  39. MacAlpine J, Robbins N, Cowen LE. Bacterial-fungal interactions and their impact on microbial pathogenesis. Mol Ecol. 2023;32(10):2565-81.

재인쇄 및 허가

태그

B
동영상 곧 제공
문의하기
사서에게 추천하기

개인정보

이용 약관

정책

저작권 © 2026 MyJoVE Corporation. 모든 권리 보유.