Live Imaging of Host-Pathogen Interactions in Zebrafish Embryos Infected with Mycobacterium abscessus
JoVE Encyclopedia of Experiments
Microbiologie
0 weergaven • 2:18 min • January 30th, 2026
Begin with anesthetized, transparent, transgenic zebrafish embryos expressing fluorescently labeled macrophages.
The embryos are pre-injected into the tail muscle with fluorescently labeled Mycobacterium abscessus rough strain to induce a localized infection.
The absence of surface glycopeptidolipids in these bacteria promotes their aggregation.
Immobilize the embryos in low-melting-point agarose and orient them to expose the infection site.
Once the agarose solidifies, add fish water containing an anesthetic agent to maintain anesthesia and prevent dehydration.
Monitor infection in real time via fluorescence microscopy.
Following infection, endogenous macrophages migrate toward the bacteria and phagocytose individual cells.
However, some bacteria form cords—elongated extracellular aggregates that replicate, spread, and resist phagocytosis, causing host cell death and immune infiltration.
Despite this, immune cells fail to eliminate the cords, allowing bacteria and dead host cells to accumulate and form an abscess.
This reveals cording as a key M. abscessus immune evasion strategy.
For live imaging of M. abscessus infection, mount tricaine anesthetized embryos in 1% low-melting-point agarose in a 35-millimeter glass-bottom Petri dish for an inverted microscope or a single cavity depression slide for upright confocal microscopy. Orient the embryo to the desired position and cover the solidified agarose with fish water containing tricaine. Finally, use a fluorescence microscope with a 10X objective or a fluorescence confocal microscope with 40X or 63X objectives for sequential fluorescence acquisition and transmission imaging of the embryo.
Overzicht
Deze studie onderzoekt de immuunontwijkingsstrategieën van Mycobacterium abscessus met behulp van transgene zebravissenembryo's. Door gebruik te maken van real-time fluorescentiemicroscopie worden de dynamieken van de macrofaagreactie op bacteriële infectie geobserveerd.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Microbiologie
- Immunologie
- Live imaging-technieken
Achtergrond
- Mycobacterium abscessus is een pathogene bacterie die bekend staat om zijn resistentie tegen immuunresponsen van de gastheer.
- Inzicht in de interactie met immuuncellen kan leiden tot een beter begrip van de infectiemechanismen.
- Transgene zebravismodellen maken in vivo beeldvorming van immuunresponsen mogelijk.
- Fluorescentielabeling helpt bij het visualiseren van de dynamiek van de infectie en het gedrag van immuuncellen.
Doel van de studie
- Om te onderzoeken hoe M. abscessus cording gebruikt als strategie om het immuunsysteem te omzeilen.
- Om de migratie en fagocytose van macrofagen als reactie op een infectie te visualiseren.
- Om de vorming van abcessen als gevolg van bacteriële aggregatie te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Er werden transgene zebrafish-embryo's gebruikt die fluorescerende macrofagen tot expressie brachten.
- Embryo's werden geïnjecteerd met fluorescentielabelled M. abscessus om een gelokaliseerde infectie op te wekken.
- Real-time monitoring werd uitgevoerd met behulp van fluorescentiemicroscopie.
- Infectiedynamiek werd waargenomen in geïmmobiliseerde embryo's in laagsmeltende agarose.
Belangrijkste resultaten
- Macrofagen migreerden naar de bacteriën en probeerden fagocytose uit te voeren.
- Bacteriën vormden koorden die fagocytose tegenstonden en leidden tot de dood van de gastheercel.
- Ondanks de activiteit van immuuncellen bleven de koorden aanwezig, wat resulteerde in abcesvorming.
- Deze studie benadrukt cording als een belangrijke tactiek voor immuunontwijking van M. abscessus.
Conclusies
- De resultaten tonen de complexe interacties tussen M. abscessus en immuuncellen van de gastheer aan.
- Cording is geïdentificeerd als een kritiek mechanisme voor bacteriële overleving en immuunontwijking.
- Live-imagingtechnieken bieden waardevolle inzichten in microbiële pathogenese.
Veelgestelde Vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Dit protocol maakt real-time visualisatie van gastheer-pathogeen-dynamiek mogelijk, waardoor mechanistische inzichten worden verkregen in bacteriële immuunontwijkingsstrategieën zoals cording. Door te onthullen hoe Mycobacterium abscessus fagocytose weerstaan en abcesvorming bevorderen, ondersteunt het model targetvalidatie en het verminderen van risico's bij anti-infectieuze benaderingen. Het zebravis-embryosysteem biedt een schaalbaar, ziekterelevant platform voor vroege screening van verbindingen die de virulentie van pathogenen verstoren of de klaring door de gastheer verbeteren.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt directe observatie mogelijk van bacteriële mechanismen voor immuunontwijking, zoals cording, die de afweer van de gastheer ondermijnen.
- Operationele waarde: Biedt een kwantificeerbare uitlezing van de persistentie van pathogenen en schade aan gastheercellen voor het verminderen van risico's bij doelwitselectie.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt de evaluatie van therapeutische kandidaten die cordvorming remmen of klaring door macrofagen verbeteren.
Screening en Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve fluorescentiegebaseerde metrieken van de bacteriële load, koordvorming en macrofaagrecruitering over een bepaalde tijd.
- Operationele waarde: Standardiseert infectie- en beeldvormingscondities door gebruik te maken van geïmmobiliseerde embryo's in laagsmeltende agarose voor reproduceerbare resultaten.
- Schaalbaarheid: Compatibel met multi-well formaten en geautomatiseerde fluorescentie-acquisitie voor medium-throughput compound screening.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziektebeeld: Modelleert een klinisch significante route voor immuunontwijking bij Mycobacterium abscessus, een pathogeen met beperkte behandelopties.
- Translationele continuïteit: Slaat een brug tussen in vitro bevindingen en in vivo-achtige complexiteit door dynamische gastheer-pathogeen interacties in een levend systeem vast te leggen.
- Preklinische risicoreductie: Maakt het mogelijk om te beoordelen of testverbindingen de cord-geassocieerde pathologie of abcesvorming verminderen.
Integratie van pipeline & workflow
De methode past binnen het continuüm van de vroege ontdekking en ondersteunt de targetvalidatie via mechanistische beeldvorming en draagt bij aan de identificatie van lead-verbindingen door virulentiemechanismen te koppelen aan druggable pathways.
- Ontdekkingsbiologie: Faciliteert real-time hypothesetoetsing van bacteriële virulentiefactoren en immuunresponsen van de gastheer.
- Screening: Levert gestandaardiseerde, kwantitatieve resultaten over de progressie van de infectie en de betrokkenheid van immuuncellen voor assay-gereedheid.
- Analytiek: Maakt het mogelijk om veranderingen in fluorescentie-intensiteit te volgen om bacteriële replicatie, koordvorming en macrofaagactiviteit te kwantificeren.
- Translationeel onderzoek: Modelleert een menselijk relevant infectiefenotype om extrapolatie naar zoogdiersystemen te ondersteunen.
- Enterprise hergebruik: Vestigt een herbruikbaar imagingplatform dat toepasbaar is op andere intracellulaire pathogenen die analyse van gastheercelinteracties vereisen.
Operationele & Bedrijfsmatige Impact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit door te visualiseren hoe cording immuunontwijking en weefselschade mogelijk maakt.
- Operationele waarde: Waarborgt reproduceerbaarheid door gestandaardiseerde protocollen voor embryo-immobilisatie, infectie en beeldvorming.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door verbindingen te identificeren die de virulentie verstoren zonder dat gastheercytotoxiciteit optreedt.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risicogecorrigeerde prioritering van anti-infectieve kandidaten die gericht zijn op bacteriële aggregatie of immuunontwijking.
Overwegingen bij de implementatie
- Expertise in het hanteren van zebravissen, micro-injectie en fluorescentiemicroscopie is vereist.
- De instrumentatie omvat een fluorescentie- of confocale microscoop met geschikte objectieven (10X, 40X, 63X) en filtersets.
- Standaardisatie tussen teams vereist consistente anesthetische concentraties, agarose-bereiding en timing van de infectie.
- Aanpassing aan andere pathogenen vereist fluorescente labeling en validatie van infectiemodellen in zebravissenembryo's.
- Beperkingen omvatten het onvermogen om adaptieve immuunresponsen te modelleren vanwege het onrijpe immuunsysteem in embryo's.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Identificatie van merkers van de virulentie van Mycobacterium abscessus voor intracellulaire replicatie in fagocyten
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Modelleren van tuberculose in Mycobacterium marinum besmet volwassen zebravis
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Fluorescentietesten voor de studie van Mycobacterium tuberculosis Interactie met de immuunreceptor SLAMF1
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Infectie van zebravis embryo's met intracellulaire bacteriële pathogenen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Fluorescence Imaging of Biomaterial-Associated Bacterial Infection in 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
Assessing the Role of Host Immunity in Mycobacterial Infection Using a Zebrafish Model
Gerelateerde video's
0 Bekeken
A zWEDGI Technique to Visualize Fungal Pathogen-Infected Zebrafish Larvae
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Ontcijferen en Imaging Pathogenese en Cording van
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026