Assessment of Intestinal Permeability in C. elegans Following Bacterial Exposure
JoVE Encyclopedia of Experiments
Microbiologie
0 weergaven • 2:45 min • March 31st, 2026
Take C. elegans worms cultured on nutrient-rich agar plates containing E. coli for the control condition and Pseudomonas aeruginosa for the pathogen condition.
During incubation, the worms feed on bacteria that colonize the intestinal lumen.
In the control, the intestinal epithelium remains intact, while the pathogen-released toxins cause epithelial damage.
Wash the worms with a buffer, and transfer to plates supplemented with fluorescent tracers and heat-inactivated bacteria as a food source.
In the control, ingested fluorescent tracers remain in the gut, while in the pathogen-infected worms, they cross the damaged epithelium and enter the body cavity.
Wash the worms again and place them on fresh plates. Then transfer them to a multiwell assay plate containing a fixative to preserve the cellular structure.
Remove the fixative. Then add a mounting medium for imaging.
Observe using a fluorescence imaging system.
Increased fluorescence in the body cavity of P. aeruginosa-exposed worms indicates intestinal permeability induced by the pathogen.
Wash the age-synchronized L4 larvae with S-buffer, and transfer approximately 500 worms to the NGM plates containing different bacteria and chemicals. Then, incubate the plates at 20 degrees Celsius for 48 hours.
Prepare the FITC-dextran-supplemented plates by mixing 2 milliliters of heat-inactivated E. coli with four milligrams of FITC-dextran. Add 100 microliters of the mixture to each of 20 fresh NGM agar plates, and allow the plates to dry for 1 hour on a clean lab bench. After 48 hours of treatment, wash the worms with S-buffer, transfer them to FITC-dextran-supplemented plates and to NGM plates without FITC-dextran, and incubate the plates overnight.
The next day, wash the worms with S-buffer, and allow them to crawl in the fresh NGM agar plate for 1 hour. Add 50 microliters of 4% formaldehyde to each well of a black, 96-well, flat-bottomed plate, and transfer approximately 50 worms into each well. After 1 to 2 minutes, remove all the formaldehyde, and add 100 microliters of mounting medium into each well.
Overzicht
Dit protocol demonstreert de beoordeling van de intestinale permeabiliteit in C. elegans na blootstelling aan bacteriële pathogenen. Inzicht in hoe bacteriën de intestinale integriteit beïnvloeden is cruciaal voor het begrijpen van gastheer-pathogeen interacties.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Microbiologie
- Interacties tussen pathogeen en gastheer
- Intestinale permeabiliteit
Achtergrond
- C. elegans dient als modelorganisme voor het bestuderen van de darmfunctie.
- Pathogenen kunnen de integriteit van het darmepitheel verstoren.
- Fluorescerende tracers kunnen worden gebruikt om veranderingen in de permeabiliteit te beoordelen.
- Het begrijpen van deze mechanismen is belangrijk voor de ontwikkeling van therapeutische strategieën.
Doel van de studie
- Om de effecten van bacteriële blootstelling op de intestinale permeabiliteit in C. elegans te evalueren.
- Om een methode vast te stellen voor het visualiseren van permeabiliteitsveranderingen met behulp van fluorescentie.
- Om bij te dragen aan het begrip van de dynamiek tussen gastheer en pathogeen.
Gebruikte methoden
- Kweken van C. elegans op agarplaten met verschillende bacteriële stammen.
- Gebruik van fluorescerende tracers om de intestinale permeabiliteit te beoordelen.
- Inzet van fluorescentie-beeldvormingssystemen voor observatie.
- Uitvoeren van multiwell-assays voor kwantificering.
Belangrijkste resultaten
- Dit protocol demonstreert hoe veranderingen in de intestinale permeabiliteit gevisualiseerd kunnen worden.
- Een toename van de fluorescentie duidt op permeabiliteit geïnduceerd door pathogenen.
- Controlecondities behouden de intestinale integriteit.
- Blootstelling aan pathogenen leidt tot aanzienlijke epitheliale schade.
Conclusies
- De methode biedt een betrouwbare manier om de intestinale permeabiliteit bij C. elegans te beoordelen.
- De bevindingen kunnen helpen bij het verduidelijken van de mechanismen van door pathogenen veroorzaakte schade.
- Dit onderzoek kan toekomstige studies naar intestinale gezondheid en ziekte informeren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Leidinggevenden
Kwantitatieve beoordeling van de intestinale permeabiliteit in C. elegans na blootstelling aan bacteriën biedt een robuust model voor het onderzoeken van de integriteit van de epitheliale barrière onder pathogene uitdagingen. Deze fluorescentie-gebaseerde assay maakt validatie van targets in een vroeg stadium en mechanistische risicoreductie mogelijk voor studies naar gastheer-pathogeen interacties, wat bijdraagt aan de predictieve betrouwbaarheid in preklinisch onderzoek. De aanpak is direct relevant voor biofarmaceutische teams die streven naar translationele continuïteit van discovery biology naar ziekterelateerde systeemmodellering.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt functionele validatie van epitheliale barrièredoelen mogelijk onder gedefinieerde pathogene stress.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door barrièreverstoring in een levend organisme te kwantificeren.
- Faciliteert hypothese-gestuurd onderzoek naar gastheer-pathogeenroutes.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt een gestandaardiseerde, reproduceerbare fluorescentie-assay voor de meting van de barrière-integriteit.
- Genereert kwantitatieve resultaten die geschikt zijn voor comparatieve analyse tussen verschillende condities.
- Bereidt gevalideerde biologische systemen voor op downstream screening van verbindingen of genetica.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Stemt overeen met ziekterelevante modellen van epitheliale dysfunctie en infectie.
- Maakt continuïteit mogelijk van bevindingen in de ontdekkingsfase naar preklinische validatie van barrière-modulerende interventies.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling door voorspellende uitkomsten van barrièrecompromis te bieden.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze op fluorescentie gebaseerde permeabiliteitsanalyse bevindt zich in het continuüm van discovery tot preklinisch onderzoek en slaat een brug tussen vroege mechanistische studies en de ontwikkeling van translationele modellen.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing met betrekking tot de epitheliale barrièrefunctie en interacties tussen gastheer en pathogeen.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve permeabiliteitsmetingen voor de validatie van assays.
- Analytica: Maakt statistische vergelijking van de permeabiliteit mogelijk bij verschillende bacteriële blootstellingen en experimentele condities.
- Translationeel onderzoek: Biedt een model voor het evalueren van interventies gericht op epitheliale integriteit in ziekte-relevante contexten.
- Bedrijfsbrede hergebruik: Biedt een herbruikbaar platform voor diverse studies naar de barrièrefunctie binnen verschillende R&D-programma's.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen bij het ontdekken van barrière-doelen en vermindert mechanistische ambiguïteit.
- Operationele waarde: Standardiseert de permeabiliteitsbeoordeling en verbetert de reproduceerbaarheid tussen teams.
- Strategische waarde: Onderbouwt go/no-go-beslissingen door robuuste, kwantitatieve readouts van barrièreverstoring te leveren.
- Portfolio-impact: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering mogelijk van targets en interventies die de epitheliale integriteit beïnvloeden.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in de hantering van C. elegans en fluorescentie-imaging.
- Toegang tot multiwell assay-platen en imaging-infrastructuur is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie van assay-condities en interpretatie van de uitlezing tussen teams.
- Aanpasbaar aan verschillende bacteriële stammen en chemische blootstellingen voor bredere toepassing.
- Afhankelijk van nauwkeurige synchronisatie en hantering van wormpopulaties voor reproduceerbaarheid.
Veelgestelde vragen over biopharma
C. elegans darm als een Model voor intercellulaire Lumen genuitdrukking en In Vivo gepolariseerde biogenese van eencellige niveau: Labeling door antilichaam kleuring, RNAi verlies-van-functie analyse en beeldvorming
Gerelateerde video's
0 Bekeken
De Nematode Caenorhabditis Elegans - een veelzijdig In Vivo -Model om te studeren van Host-microbe interacties
Gerelateerde video's
0 Bekeken
RNA-fluorescentie in situ hybridisatie (FISH) om microbiële kolonisatie en infectie in caenorhabditis elegans darmen te visualiseren
Gerelateerde video's
0 Bekeken
FITC-Dextran Feeding: een methode om intestinale permeabiliteit te kwantificeren bij C. elegans
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Evaluating Intestinal Bacterial Colonization in Germ-Free C. elegans
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Ex Vivo Intestinale Sacs mucosale permeabiliteit beoordelen Modellen van gastro-intestinale aandoeningen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Het analyseren van gunstige effecten van voedingssupplementen op darmepitheel Barrier Functies tijdens de Experimental Colitis
Gerelateerde video's
0 Bekeken
In Vitro en In Vivo benaderingen te bepalen van intestinale epitheliale cel permeabiliteit
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Meten van de effecten van bacteriën en chemicaliën op de intestinale permeabiliteit van Caenorhabditis elegans
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Onderzoek naar darmbarrière afbraak in levende organoïden
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 22 augustus 2026