Real-Time Imaging of Bacterial Infection in a Mouse Model Using Bioluminescence
JoVE Encyclopedia of Experiments
Microbiologie
0 weergaven • 2:12 min • January 30th, 2026
Take an anesthetized mouse pre-infected with a pathogenic bacterial strain engineered to express a genetically integrated bioluminescence operon.
The operon encodes luciferase and a multienzyme complex that synthesizes its substrate.
The luciferase enzyme catalyzes a reaction with these substrates, producing visible luminescence.
Place the mouse in a supine position on the temperature-stabilized platform of an imaging chamber and maintain anesthesia during imaging.
Use the imaging system to capture both bioluminescent and corresponding X-ray images of the mouse.
The bioluminescent image reveals the extent of bacterial infection, while the X-ray image provides an anatomical reference for infection localization.
After imaging, return the mouse to its cage and allow recovery.
Capture bioluminescence images at regular intervals to monitor the real-time progression of the bacterial infection.
Over time, the presence of bioluminescent signals at various locations confirms the spread of the infection throughout the host.
To image the animals, prepare the imaging system by setting the camera parameters and heating the stage. Set the oxygen flow to 1.5 liters per minute and isoflurane to 3.5% and move the mouse to the anesthetic chamber, then to the temperature stabilized stage, following anesthesia. Position the mouse on its back with arms outstretched and fit a nose cone for administration of 2.5% isoflurane during imaging.
Close the door and take bioluminescent images and X-rays of the mouse. When imaging is complete, return the mouse to its cage and monitor it. It should regain consciousness within 3 to 5 minutes.
Overzicht
Dit artikel beschrijft een methode voor het in beeld brengen van bacteriële infecties bij geanestheseerde muizen met behulp van bioluminescentie en röntgenbeeldvorming. De techniek maakt real-time monitoring van de progressie en lokalisatie van de infectie binnen de gastheer mogelijk.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Microbiologie
- Beeldvormingstechnieken
- Onderzoek naar infectieziekten
Achtergrond
- Het begrijpen van bacteriële infecties is cruciaal voor de ontwikkeling van effectieve behandelingen.
- Bioluminescentie-imaging biedt een niet-invasieve manier om infecties te visualiseren.
- Röntgenbeeldvorming biedt anatomische context voor de locatie van de infectie.
- Deze studie maakt gebruik van een genetisch gemodificeerde bacteriële stam voor verbeterde beeldvorming.
Doel van de studie
- Om een methode te ontwikkelen voor real-time monitoring van bacteriële infecties in vivo.
- Om bioluminescente signalen te correleren met anatomische structuren via röntgenbeeldvorming.
- Om de verspreiding van de infectie in de loop van de tijd in een levend organisme te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Er werden geanestheseerde muizen gebruikt die waren geïnfecteerd met een bioluminescente bacteriële stam.
- De muizen werden geplaatst in een temperatuurgestabiliseerde beeldkamer.
- Bioluminescente en röntgenbeelden werden simultaan vastgelegd.
- Er werden regelmatige beeldvormingsintervallen vastgesteld om de progressie van de infectie te monitoren.
Belangrijkste resultaten
- Bioluminescent imaging onthulde de omvang en verspreiding van de bacteriële infectie.
- Röntgenbeeldvorming leverde anatomische referentiekaders voor de lokalisatie van de infectie.
- Real-time monitoring toonde veranderingen in de bioluminescente signalen over de tijd.
- De methode bleek effectief voor het volgen van de infectiedynamiek.
Conclusies
- De combinatie van bioluminescentie en röntgenbeeldvorming is effectief voor het bestuderen van bacteriële infecties.
- Deze aanpak maakt niet-invasieve monitoring van de progressie van de infectie mogelijk.
- De bevindingen kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Real-time beeldvorming van bacteriële infecties in levende diermodellen maakt een vroege beoordeling van virulentie-attenuatie en therapeutische effectiviteit mogelijk. Deze correlatieve bioluminescentie-röntgenbenadering ondersteunt mechanistische risicoreductie bij de validatie van antimicrobiële targets door kwantitatieve, ruimtelijk opgeloste infectiedynamiek te bieden. De methode vergroot het voorspellend vertrouwen bij de identificatie van lead-verbindingen door ambiguïteit in studies naar pathogeen-gastheerinteracties te verminderen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door directe visualisatie van de verspreiding en attenuatie van de infectie.
- Operationele waarde: Ondersteunt de functionele validatie van targets door genetische modificaties te correleren met meetbare veranderingen in het bioluminescente signaal over de tijd.
- Predictieve waarde: Faciliteert de triage van de portfolio door vroegtijdig in vivo bewijs te leveren van virulentiereductie in kandidaatmutanten.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve, longitudinale meetwaarden van de bacteriële belasting die geschikt zijn voor high-content screening-workflows.
- Operationele waarde: Vestigt een gestandaardiseerd, reproduceerbaar platform voor het vergelijken van virulentie over stammenbibliotheken heen.
- Schaalbaarheid: Compatibel met longitudinale studiedesigns die herhaalde niet-invasieve imagingsessies vereisen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Behoudt de relevantie voor de ziekte door de infectie te monitoren in een fysiologisch intacte gastheeromgeving.
- Operationele waarde: Maakt anatomische lokalisatie mogelijk via X-ray co-registratie, wat de precisie bij de pathologische correlatie verbetert.
- Voorspellend vertrouwen: Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over voortgang mogelijk door infectiekinetiek en verspreidingspatronen te volgen.
Integratie van pipeline & workflow
De methode integreert in het ontdekkingscontinuüm, van targetvalidatie tot lead-optimalisatie, ter ondersteuning van go/no-go-beslissingen op basis van in vivo infectiedynamiek.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing door genetische perturbaties te koppelen aan meetbare veranderingen in de progressie van de infectie.
- Screening: Levert assay-klare, kwantitatieve bioluminescente resultaten die vergelijking van virulentiefenotypes mogelijk maken.
- Analytiek: Genereert temporele en spatiale infectiemetrieken die vergelijking tussen condities en statistische evaluatie faciliteren.
- Translationeel onderzoek: Verbindt vroege ontdekking met preklinische validatie door continue monitoring van infecties in levende systemen.
- Bedrijfsvoering en hergebruik: Fungeert als een herbruikbaar imaging-platform dat toepasbaar is over meerdere antimicrobiële programma's en doelwitklassen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanische ambiguïteit in gastheer-pathogeeninteracties door directe visualisatie in real-time.
- Operationele waarde: Waarborgt standaardisatie en reproduceerbaarheid via gecontroleerde anesthesie, beeldvormingsparameters en longitudinale bemonstering.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go-beslissingen door vroege in vivo-signalen van effectiviteit te verschaffen, waardoor het risico op falen in een laat stadium wordt verminderd.
- Impact op de portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van antimicrobiële kandidaten mogelijk op basis van gevalideerde attenuatieprofielen.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in dierbehandeling, het handhaven van anesthesie en biosafety-protocollen voor pathogene stammen.
- Afhankelijk van toegang tot beeldvormingssystemen die bioluminescentie ondersteunen met x-ray co-registratiefunctionaliteit.
- Maakt standaardisatie van beeldvormingsintervallen, dierpositionering en signaalkwantificering over de studiegroepen heen noodzakelijk.
- Omvat overwegingen voor aanpassing bij uitbreiding naar verschillende bacteriële soorten of infectiemodellen.
- Beperkt door de noodzaak van genetische modificatie van pathogenen om lux-operons tot expressie te brengen, wat mogelijk niet haalbaar is voor alle stammen.
Veelgestelde vragen over biofarmacie
Live-cel fluorescentiemicroscopie om Subcellulaire eiwit lokalisatie en celmorfologie veranderingen in bacteriën te onderzoeken
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Visualisatie van darmmicrobiota-gastheerinteracties via fluorescentie in situ hybridisatie, lectinekleuring en beeldvorming
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Driedimensionale tomografie van het hele orgaan met hoge resolutie van microbiële infecties
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Met behulp van Luciferase naar Afbeelding bacteriële infecties in Muizen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Bioluminescent Bacteriële Imaging
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Tracking Bacterial Infection Dynamics in a Mouse Using Bioluminescence
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Bioluminescence Imaging of Bacterial Infections in Mice
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Visualization of Urinary Tract Infection in a Mouse Model Using Bioluminescence
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Bioluminescence Imaging of Acinetobacter baumannii-Infected Burn Wounds in Mice
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Bioluminescence Imaging to Track Bacterial Infection and Wound Healing in a Mouse Model
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026