Live-Cell Time-Lapse Imaging of Bdellovibrio bacteriovorus Predation on E. coli
JoVE Encyclopedia of Experiments
Microbiologie
0 weergaven • 3:21 min • February 26th, 2026
Begin with a Petri dish containing a co-culture of Bdellovibrio bacteriovorus, a predatory bacterium, and E. coli, its prey, beneath an agarose pad.
The agarose pad keeps E. coli immobilized, while B. bacteriovorus remains motile and actively invades prey cells.
The predator expresses a red cytoplasmic marker and a green fluorescent tag fused to a DNA polymerase subunit for visualization.
Secure the dish in a holder and apply immersion oil to the base of the dish and the microscope objective for optimal resolution.
Mount the holder on the microscope and configure it for dual-channel fluorescence detection.
Use brightfield optics to locate the focal plane and select multiple non-overlapping imaging fields.
Set time-lapse parameters to capture both brightfield and fluorescence images sequentially at defined intervals.
This method enables observation of predation beginning with prey attachment and invasion, followed by prey cell transformation, filamentous growth, septation, progeny formation, and ending with prey cell lysis.
For Time-Lapse Florescence microscopy of the co-culture, place the dish in a Petri dish holder such that the dish will not move over the course of the experiment and place a one drop of immersion oil onto the inverted microscope objective and one drop on the bottom of the dish. Mount the holder onto the microscope stage within the inverted microscope chamber and in the microscope software set the magnification to 100X and the polychromic lens to GFP and mCherry. Using an eye piece in Brightfield, locate the focal plane and open the pointlist manager.
Move the stage and use the Mark Points button to store the coordinates of at least 10 positions of interest. Switch the camera valve from the eye piece to the monitor. Set the focal plane and click the Replace Point button in the pointlist manager to calibrate each point.
Open the experiment designer and unmark disease stacking box. Select the appropriate fluorescent channels and the optimal illumination settings and set the intervals between the image acquisition and the total time of the experiment. Enable focus maintenance for the chosen positions and select the data folder in which the image files should be automatically saved.
Recheck all of the settings in the microscope software control and start the time-lapse experiment. After the first hour of the experiment, check that all of the stage positions are still in focus. When the time-lapse experiment is finished, remove the Petri dish and discard the 35 millimeter dish with an agarose pad according to the appropriate bio-safety protocols.
Overzicht
Dit artikel beschrijft een methode voor het observeren van het roofgedrag van Bdellovibrio bacteriovorus op E. coli met behulp van time-lapse fluorescentiemicroscopie. De opstelling maakt de visualisatie mogelijk van verschillende stadia van predatie, waaronder aanhechting, invasie en lysis van de prooicellen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Microbiologie
- Celbiologie
- Fluorescentiemicroscopie
Achtergrond
- Bdellovibrio bacteriovorus is een roofbacterium dat bekend staat om het vermogen om andere bacteriën binnen te dringen en te consumeren.
- E. coli dient in deze studie als modelprooi-organisme.
- Time-lapse fluorescentiemicroscopie is een krachtige techniek voor het observeren van dynamische biologische processen.
- Het gebruik van fluorescente markers maakt de visualisatie van specifieke cellulaire gebeurtenissen tijdens predatie mogelijk.
Doel van de studie
- Om het predatieproces van B. bacteriovorus op E. coli in real-time te observeren.
- Om de stadia van transformatie en lysis van de prooicellen te documenteren.
- Om microscopietechnieken te verfijnen voor een betere visualisatie van microbiële interacties.
Gebruikte methoden
- Co-cultuur van B. bacteriovorus en E. coli in een petrischaal.
- Toepassing van immersie-olie voor een verbeterde microscopieresolutie.
- Configuratie van de microscoop voor dual-channel fluorescentiedetectie.
- Time-lapse imaging om opeenvolgende gebeurtenissen tijdens predatie vast te leggen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle visualisatie van het predatieproces van aanhechting tot lysis.
- Documentatie van de transformatie van E. coli-cellen tijdens predatie.
- Identificatie van sleutelfasen in de levenscyclus van B. bacteriovorus.
- Vestiging van een betrouwbare methode voor toekomstige studies naar microbiële predatie.
Conclusies
- De studie biedt inzicht in de dynamiek van bacteriële predatie.
- Time-lapse fluorescentiemicroscopie is effectief voor het observeren van microbiële interacties.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van predator-prooirelaties in microbiële ecosystemen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Real-time visualisatie van bacteriële predatiedynamiek ondersteunt mechanische risicoreductie bij de validatie van antimicrobiële targets door directe observatie van gastheer-pathogeen interacties mogelijk te maken. Deze benadering levert kwantitatieve, tijdsondersteunde gegevens over bacteriële lyse en de vrijgave van nakomelingen, wat bijdraagt aan de voorspellende betrouwbaarheid van antimicrobiële screening-assays. De methode slaat een brug tussen discovery biology en translationele microbiologie door een ziekterelevant systeem te vestigen voor het evalueren van nieuwe antibacteriële strategieën.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door bacteriële invasie en intracellulaire replicatie in real time te visualiseren.
- Operationele waarde: Ondersteunt functionele targetvalidatie door directe observatie van de transformatie en lysekinetiek van de prooicel.
- Voorspellende waarde: Faciliteert mechanistische risicoreductie van antimicrobiële kandidaten door moleculaire interventies te correleren met predatie-uitkomsten.
Screening & assayontwikkeling
- Klaarheid van de assay: Genereert gestandaardiseerde, kwantitatieve fluorescentie-uitlezingen voor high-content screening van antibacteriële verbindingen.
- Reproduceerbaarheid: De geimmobiliseerde prey-configuratie zorgt voor een consistente veldselectie en focusbehoud tijdens time-lapse experimenten.
- Schaalbaarheid: Een multi-positie puntlijstbeheerder maakt parallelle gegevensverzameling mogelijk vanuit gedefinieerde beeldvelden voor comparatieve analyse.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziektebeelden: Er wordt een gecontroleerd gastheer-pathogeenmodel opgezet om microbiële predatiedynamiek te bestuderen die relevant is voor infectiemechanismen.
- Translationele continuïteit: Verbindt observaties uit de ontdekkingsfase met de preklinische evaluatie van antibacteriële effectiviteit en de ontwikkeling van resistentie.
- Risico-gecorrigeerde beslissingen: Biedt visuele en kwantitatieve eindpunten voor go/no-go-beslissingen in de vroege fase van antimicrobiële ontwikkeling.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode kan worden geïntegreerd in workflows voor de ontdekking van antimicrobiële middelen door real-time monitoring van de bacteriële levensvatbaarheid en structurele veranderingen tijdens blootstelling aan verbindingen mogelijk te maken, wat bijdraagt aan de identificatie en optimalisatie van lead-verbindingen.
- Discovery Biology: Directe visualisatie van predatiefases ondersteunt hypothesetoetsing en het verduidelijken van pathways in gastheer-microbe-interacties.
- Screening: Dual-channel fluorescentiedetectie maakt gelijktijdige tracking van de lokalisatie van de predator en de DNA-replicatie van de prooi mogelijk voor gemultiplexte assay-readouts.
- Analytics: Time-lapse opname van hechting, invasie, filamenteuze groei, septatie en lysis maakt kwantitatieve kinetische analyse van antibacteriële effecten mogelijk.
- Translational Research: Real-time observatie van lyse van de prooicellen ondersteunt de afstemming van biomarkers met het antimicrobiële werkingsmechanisme.
- Enterprise Reuse: Een gestandaardiseerde microscopie-opstelling en pointlist-kalibratie maken hergebruik mogelijk over meerdere predatiemodellen en compound-screens.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanische ambiguïteit in antimicrobiële werking door directe visualisatie van de dynamiek van bacteriële predatie.
- Operationele waarde: De configuratie van geïmmobiliseerde prooien en het behoud van de focus verbeteren de reproduceerbaarheid en verminderen de experimentele variabiliteit.
- Strategische waarde: Maakt datagedreven go/no-go-beslissingen mogelijk door verbindingen van behandelingen te koppelen aan observeerbare inhibitie of stimulatie van predatie.
- Impact op portfolio: Ondersteunt de risico-gecorrigeerde prioritering van antimicrobiële kandidaten op basis van real-time effectiviteit en resistentieprofielen.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in fluorescentiemicroscopie, time-lapse-imaging en bacteriële co-culturetechnieken.
- Afhankelijk van een omgekeerde microscoop met dual-channel fluorescentie, compatibiliteit met immersie-olie en hardware voor tafelstabilisatie.
- Vereist standaardisatie van de dikte van de agarosepads en de protocollen voor immobilisatie van de prooi tussen gebruikers en laboratoria.
- Overwegingen bij aanpassing omvatten de compatibiliteit van fluorescentiemarkers met verschillende bacteriële stammen en predator-prooisystemen.
- Praktische beperkingen omvatten risico's op fototoxiciteit door langdurige belichting en agarose-diffusie die de langetermijnimmobilisatie beïnvloedt.
Veelgestelde vragen over Biofarmacie
Cel fluorescentie microscopie als waarnemer van essentiële processen tijdens microbiële celgroei bij te wonen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Fluorescentie Live-cel beeldvorming van de Complete vegetatieve celcyclus van de langzaam groeiende sociale bacterie Myxococcus xanthus
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Live-cel fluorescentiemicroscopie om Subcellulaire eiwit lokalisatie en celmorfologie veranderingen in bacteriën te onderzoeken
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Live cell imaging van Bacillus subtilis En Streptococcus pneumoniae Met Automatisch Time-lapse Microscopie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Bioluminescent Bacteriële Imaging
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Microfluidic Time-Lapse Microscopy to Study Antibiotic Persistence in Bacteria
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Continuous Monitoring of Biological Noise in Bacteria Using Time-Lapse Microscopy
Gerelateerde video's
0 Bekeken
In Situ Meting en de correlatie van de celdichtheid en lichte emissie van bioluminescente bacterie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Fluorescentend gelabelde bacteriën als een Tracer om nieuwe trajecten van organische koolstof stromen in aquatische ecosystemen te onthullen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Live-Cell Beeldvorming van de levenscyclus van bacteriële Predator Bdellovibrio bacteriovorus met behulp van Time-Lapse Fluorescentie Microscopie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026