Fluorescence Imaging of Biomaterial-Associated Bacterial Infection in Zebrafish Embryos
JoVE Encyclopedia of Experiments
Microbiologie
0 weergaven • 2:39 min • September 26th, 2025
Begin with anesthetized zebrafish embryos injected with fluorescently labeled pathogenic bacteria, either alone or mixed with biomaterial microspheres, to model biomaterial-associated infection in vivo.
Place a Petri dish containing basal media with anesthetic on the stage of a stereo fluorescence microscope equipped with appropriate filters.
Add methylcellulose solution to the dish to create a viscous medium that immobilizes embryos for imaging.
Transfer individual embryos into the methylcellulose and align them horizontally, ensuring the injection site is visible.
Using the bright-field filter, focus on the injection site to target the infected region.
Set the Z-stack imaging parameters and acquire fluorescence images at different depths to capture infection dynamics in three dimensions.
Using software, analyze the images captured over time to quantify fluorescence intensity and monitor bacterial distribution.
This protocol enables a direct comparison of infection progression in live embryos with and without biomaterial exposure.
Place a 100-millimeter Petri dish containing E3 medium supplemented with 0.02% tricaine on a stereo fluorescence microscope stage, and add 500 microliters of 2% methylcellulose into the Petri dish. To monitor the infection progress by fluorescence microscopy, equip the appropriate bright-field and fluorescent filters, align the anesthetized infected embryos horizontally in a spot of methylcellulose in a Petri dish.
Use the bright-field filter to bring the damaged injected tissue into focus at a 160x magnification. Set the Z-stack depth at 10 micrometers and the step size at five micrometers to allow the recording of three consecutive images. Then image the individual embryos under identical optimized settings at a 160x magnification.
Use the ObjectJ plugin in ImageJ to analyze the images.
Overzicht
Deze studie presenteert een methode voor het visualiseren van infectiedynamiek in gesedateerde zebravissenembryo's met behulp van fluorescent gelabelde pathogene bacteriën. Het protocol maakt een directe vergelijking mogelijk van de voortgang van de infectie in levende embryo's met en zonder blootstelling aan biomateriaal.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Infectiebiologie
- Beeldvormingstechnieken
Achtergrond
- Zebravissenembryo's zijn een waardevol model voor het bestuderen van infecties.
- Fluorescente labeling helpt bij het visualiseren van bacteriële dynamiek.
- Microsferen van biomateriaal kunnen de uitkomst van een infectie beïnvloeden.
- Live imaging biedt real-time inzichten in de progressie van een infectie.
Doel van de studie
- Om een protocol te ontwikkelen voor het visualiseren van infecties in zebravissenembryo's.
- Om de impact van biomaterialen op bacteriële infecties te beoordelen.
- Om de fluorescentie-intensiteit te kwantificeren voor het monitoren van infectiedynamiek.
Gebruikte methoden
- Injectie van fluorescerende bacteriën in zebravisembryo's.
- Gebruik van methylcellulose om embryo's te immobiliseren voor beeldvorming.
- Fluorescentiemicroscopie om infectiedynamiek vast te leggen.
- Beeldanalyse met de ObjectJ-plug-in in ImageJ.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle visualisatie van infectieplaatsen in levende embryo's.
- Kwantificering van de bacteriële distributie over tijd.
- Vergelijking van de infectieprogressie met en zonder biomaterialen.
- Vestiging van een reproduceerbaar image-protocol.
Conclusies
- Het protocol maakt een gedetailleerde studie van de infectiedynamiek mogelijk.
- De verkregen inzichten kunnen bijdragen aan strategieën voor het beheersen van infecties geassocieerd met biomaterialen.
- Deze methode kan worden aangepast voor andere pathogenen en condities.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Kwantitatieve fluorescentie-imaging in zebravissenembryo's maakt directe visualisatie en meting van de dynamiek van biomateriaal-geassocieerde bacteriële infecties in vivo mogelijk. Deze benadering ondersteunt targetvalidatie in een vroeg stadium en mechanische risicoreductie voor R&D-portfolio's op het gebied van anti-infectieve middelen en biomaterialen. De methode biedt bruikbare gegevens voor het prioriteren van kandidaatmaterialen en interventies op basis van real-time infectieprogressie en interacties tussen gastheer en pathogeen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt in vivo onderzoek naar gastheer-pathogeen interacties bij blootstelling aan biomaterialen mogelijk.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door de progressie van de infectie in real-time te kwantificeren.
- Faciliteert functionele validatie van anti-infectieuze targets in een levend gewerveld systeem.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt een gestandaardiseerd, reproduceerbaar beeldvormingsprotocol voor infectiekwantificering.
- Genereert kwantitatieve fluorescentie-outputs die geschikt zijn voor comparatieve screening van biomaterialen of verbindingen.
- Ondersteunt de ontwikkeling van assays voor het evalueren van anti-infectieve effectiviteit in een fysiologisch relevante context.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij ziekte-relevante infectiemodellen voor translationele biomateriaalbeoordeling.
- Maakt continuïteit mogelijk van imaging in de ontdekkingsfase naar preklinische infectiestudies.
- Ondersteunt de risico-gecorrigeerde voortgang van biomateriaal-kandidaten op basis van in vivo infectiegegevens.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit beeldvormingsprotocol is geïntegreerd in het continuüm van ontdekking tot preklinische fase voor R&D naar anti-infectiva en biomaterialen, waarmee een brug wordt geslagen tussen vroege mechanistische studies en downstream effectiviteitstests.
- Discovery Biology: Kwantificeert de infectielast en ruimtelijke distributie om gastheer-pathogeen-biomateriaalmechanismen te verduidelijken.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten voor de vergelijking van kandidaten en standaardisatie van assays.
- Analytics: Maakt gebruik van fluorescentie-intensiteitsmetingen en beeldanalyse voor robuuste data-outputs.
- Translational Research: Levert in vivo infectiegegevens ter ondersteuning van de selectie van preklinische modellen en biomarker-afstemming.
- Enterprise Reuse: Biedt een herbruikbare imaging- en analyseworkflow die aanpasbaar is aan diverse infectie- en biomateriaalstudies.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in infectie-uitkomsten en doelwitvalidatie.
- Operationele waarde: Standaardiseert beeldvorming en analyse voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen voor biomateriaalcandidaten en anti-infectieve kandidaten op basis van kwantitatieve in vivo-gegevens.
- Portfolio-impact: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van R&D-activa mogelijk met translationele infectiegegevens.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in het hanteren van zebravisjes, micro-injectie en fluorescentiemicroscopie.
- Toegang tot stereofluororescentiemicroscopen met Z-stack-mogelijkheid en geschikte filters is noodzakelijk.
- Gestandaardiseerde beeldparameters en analyseworkflows zijn vereist voor vergelijkbaarheid tussen studies.
- Aanpasbaar aan verschillende bacteriële stammen en typen biomaterialen door optimalisatie van het protocol.
- Afhankelijk van robuuste beeldanalyse-instrumenten, zoals ObjectJ in ImageJ, voor kwantitatieve resultaten.
Veelgestelde vragen over Biofarmacie
Niet-invasieve beeldvorming van de aangeboren immuunrespons in een zebravis larven Model van
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Ontcijferen en Imaging Pathogenese en Cording van
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Infectie van zebravislarven met Aspergillus-sporen voor analyse van gastheer-pathogene interacties
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Infectie van zebravis embryo's met intracellulaire bacteriële pathogenen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Niet-invasieve beeldvorming van gedissemineerde candidiasis in de zebravis Larven
Gerelateerde video's
0 Bekeken
In Vivo Analysis of Implant-Associated Bacterial Infections Using Zebrafish Embryos
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Live Imaging of Macrophage Cell Death During Mycobacterial Infection in Zebrafish Embryos
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Isolation and Cultivation of Bacteria from Zebrafish Embryos to Assess Infection Load
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Live Imaging of Host-Pathogen Interactions in Zebrafish Embryos Infected with Mycobacterium abscessus
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Modeling Intestinal Infection in Zebrafish Larvae Using Foodborne Bacteria
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026