미생물 커뮤니티를 공부 생체 사이에 호스트 매개 상호 작용의 모델 칸디다 알비 칸스 및 녹농균 항공에
2016년 1월 13일
숙주-병원체 상호 작용에 대한 체외 연구는 특정 면역 반응의 특성을 규명할 수 있지만 복잡한 반응의 영향을 관찰하려면 생체 내 모델이 필요합니다. 칸디다 알비칸스(Candida albicans) 노출 후 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 매개 폐 감염을 사용하여 인공호흡기 관련 폐렴 병원성과 관련된 미생물 상호 작용에 대한 쥐 모델을 확립했습니다.
이 절차의 전반적인 목표는 개별 박테리아와 단일 곰팡이 간의 상호 작용을 연구하기 위한 모델을 구축하는 것입니다. 이 메시지는 Cross-talk 및 interspecies dialect에 어떤 요인이 관련되어 있는지와 같은 병원체 상호 작용 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 이 생체 내 모델에서 생성된 데이터가 임상적 관련성을 갖는다는 것입니다.
곰팡이를 비강 내에 설치하려면 먼저 멸균 PBS에서 밀리리터당 C.albicans의 6번째 CFU에 10배로 2배 희석합니다. 다음으로, 성인 저장성 마우스에서 우측 반사 상실을 확인한 후, 최소 50마이크로리터의 곰팡이 현탁액을 200마이크로리터 피펫에 흡인합니다. 이제 한 손으로 마우스를 잡고 동물을 돌려 복부가 똑바로 세워지도록 등을 대고 앉습니다.
마우스가 제자리에 있을 때 마우스를 잡고 있는 손의 검지 손가락을 사용하여 머리를 받치고 엄지 손가락으로 턱을 닫은 상태로 피펫 끝을 동물의 코 가까이로 이동합니다. 그런 다음 50마이크로리터의 곰팡이 방울을 콧구멍에 조심스럽게 떨어뜨려 쥐의 자발적인 호흡으로 방울을 흡입할 수 있도록 합니다. 그리고 완전히 회복될 때까지 마우스를 케이지에 혼자 두십시오.
C.albicans 설치 4 일 후, 안락사 된 동물의 복부를 면도 한 다음 노출 된 피부의 에탄올 살균을 실시합니다. 그런 다음 가위를 사용하여 흉골에서 복부 중간까지 피부를 엽니다. 그런 다음 정중선 양쪽의 흉곽을 따라 절개 부위를 확장하고 흉부 양쪽의 피부를 뒤로 접습니다.
흉곽이 보이면 가슴 양쪽을 쇄골 쪽으로 세로로 절개하고 흉골을 사용하여 전방 흉벽 전체를 뒤로 젖혀 심장과 폐를 시각화합니다. 그런 다음 미리 헤파린화된 주사기를 사용하여 뇌실내 동맥 옆의 심장에 구멍을 뚫고 최소 500마이크로리터의 혈액을 채취합니다. 혈액 샘플을 얼음 위에 놓습니다.
그런 다음 경추 정중선을 절개하여 기관을 드러냅니다. 기관 주위의 근막을 조심스럽게 절개한 다음 기관 아래에 봉합사를 배치합니다. 그런 다음 20게이지 변형 개절 바늘을 사용하여 기관에 카테터를 삽입하고 이전에 배치된 봉합사로 캐뉼라를 고정합니다.
기관지폐포 세척을 수행하려면 500마이크로리터의 얼음처럼 차가운 PBS를 폐에 부드럽게 분사합니다. 그런 다음 세척액을 흡인하고 유체를 얼음 위의 2밀리리터 원심분리기 튜브로 옮깁니다. 500마이크로리터 검체 2개를 더 채취한 후 흉부에서 폐를 제거하고 폐 조각을 1.5ml 원심분리기 튜브에 넣어 영하 80도에서 즉시 보관합니다.
그런 다음 얼음 위에 PBS가 들어 있는 미리 무게를 잰 용혈 튜브에 다른 폐 조직 조각을 넣습니다. 마지막으로 복부 왼쪽을 절개합니다. PBS 1ml가 들어 있는 두 번째 용혈 튜브에 비장을 채취하고 튜브를 얼음 위에 놓습니다.
4일 지속성 모델은 생쥐 한 마리당 C.albicans의 5 CFU에 5 곱하기 10의 비강 내 설치로 얻어집니다. 이 4일 동안 생쥐는 체중이 증가하지만 폐 손상은 나타나지 않습니다. 그러나 접종물의 CFU가 증가함에 따라 폐 손상도 증가합니다.
최대 폐 손상은 감염 후 24시간에서 36시간 사이에 관찰됩니다. 이와 대조적으로, 박테리아 부담은 24시간마다 밀리리터당 1 log CFU 감소를 보여주며, 매일 누적 박테리아 전파 증가가 관찰됩니다. 감염된 쥐에서 채취한 기관지폐포 세척액에서는 호중구가 널리 모집되며, 차등 세포 수는 90%의 호중구, 10%의 대식세포 림프구가 면역 세포 집단에 침투하는 것으로 나타났습니다.
이 절차에 따라 기관지폐포 세척 분석과 같은 다른 방법을 수행하여 염증 반응의 특성화에 대한 추가 질문에 답할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 Pseudomonas 식민지를 건설하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 발광 칸디다로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 비말 오염을 방지하기 위해 보호 장비를 착용하는 것과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
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개요
이 연구는 인공호흡기 관련 폐렴의 맥락에서 Candida albicans와 Pseudomonas aeruginosa 간의 상호작용을 조사하기 위한 생쥐 모델을 확립합니다. 이 모델은 이러한 병원체 상호작용에 관련된 복잡한 면역 반응을 규명하는 것을 목표로 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 미생물학
- 면역학
- 병원체 상호작용
배경
- 체외 연구는 면역 반응에 대한 통찰을 제공합니다.
- 체내 모델은 복잡한 상호작용을 이해하는 데 필수적입니다.
- 인공호흡기 관련 폐렴은 중요한 임상적 우려 사항입니다.
- Candida albicans와 Pseudomonas aeruginosa는 이러한 감염에서 일반적인 병원체입니다.
연구 목적
- 박테리아와 곰팡이 간의 상호작용을 연구하기 위한 모델을 개발합니다.
- 종간 통신에 관련된 요인을 식별합니다.
- 체내 연구에서 임상적으로 관련된 데이터를 생성합니다.
사용된 방법
- 마우스에 Candida albicans를 비강 삽입합니다.
- 반응을 관찰하기 위해 저탄성 생쥐 모델을 사용합니다.
- 건강 상태를 측정하기 위해 회전 반사를 평가합니다.
- 폐 환경에서 미생물 상호작용을 분석합니다.
주요 결과
- 병원체 상호작용을 연구하기 위한 신뢰할 수 있는 생쥐 모델을 확립합니다.
- Candida와 Pseudomonas 간의 상호 통신의 주요 요인을 식별합니다.
- 모델의 임상적 관련성을 입증합니다.
- 인공호흡기 관련 폐렴의 병원성에 대한 통찰을 제공합니다.
결론
- 개발된 모델은 복잡한 미생물 상호작용을 연구하는 데 효과적입니다.
- 연구 결과는 인공호흡기 관련 폐렴의 병인을 이해하는 데 기여합니다.
- 향후 연구는 이 모델을 기반으로 치료 개입을 탐구할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
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.
