Assessing the Role of Host Immunity in Mycobacterial Infection Using a Zebrafish Model
JoVE Encyclopedia of Experiments
Microbiologie
0 weergaven • 2:54 min • February 26th, 2026
Take anesthetized wild-type zebrafish and immunocompromised zebrafish that lack lymphocytes.
Place each fish ventral side up into a slit carved in a moist sponge to maintain viability.
Inject Mycobacterium marinum into the abdominal cavity to establish a systemic infection that models human tuberculosis.
After injection, transfer the fish into fresh tank water for recovery and monitor them.
In the wild-type fish, an inflammatory response forms a granuloma composed of bacteria, infected macrophages, and lymphocytes. The granuloma contains the bacteria, preventing their spread.
Lymphocytes secrete cytokines that reinforce the antimicrobial function of macrophages, enabling bacterial killing.
In the immunocompromised fish, the granuloma lacks lymphocytes. As a result, macrophages remain partially activated, allowing the bacteria to survive, replicate, and spread, resulting in fish mortality.
Generate a survival graph. The high mortality in immunocompromised fish highlights the role of lymphocytes in controlling infection.
First, pipette a 5 microliter droplet of the diluted bacterial solution onto a piece of paraffin film. Then, pull the droplet into a 30-gauge insulin needle.
Use a five to eight-month-old fish for this experiment, with one being a wild-type fish and the other being a rag mutant fish. Position these fish ventral side up in the slits of a piece of moist foamed plastic. Inject the insulin needle between the pelvic fins at a 45-degree angle.
Keep the needle opening upwards to ensure that the entire opening is inside the abdominal cavity. Then, slowly inject the bacterial solution. After this, carefully remove the needle and immediately transfer the fish to a recovery tank filled with fresh tank water.
Take samples from the bacterial aliquot in use every 15 minutes on 7H10 plates. Incubate these samples at 29 degrees Celsius for five days to verify the infection dose. Check the well-being of the fish regularly, making sure to euthanize any fish with infection symptoms by incubating them in water with more than 0.02 % of 3-aminobenzoic acid ethyl ester.
Overzicht
Deze studie onderzoekt de rol van lymfocyten bij het beheersen van de infectie met Mycobacterium marinum in zebravisjes, een model voor humane tuberculose. Er wordt ingegaan op de verschillen in immuunrespons tussen wild-type en immuungecompromitteerde zebravisjes.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Immunologie
- Infectieziekten
- Modelorganismen
Achtergrond
- Mycobacterium marinum dient als model voor het bestuderen van tuberculose.
- Zebravissen worden gebruikt om immuunresponsen te onderzoeken vanwege hun transparante embryo's en snelle ontwikkeling.
- Lymfocyten spelen een cruciale rol in de adaptieve immuunrespons.
- Inzicht in de immuunmechanismen kan therapeutische strategieën voor tuberculose informeren.
Doel van de studie
- Om de impact van lymfocyten op de overleving van zebrafish die geïnfecteerd zijn met Mycobacterium marinum te beoordelen.
- Om de immuunresponsen van wild-type en immuungecompromitteerde zebrafish te vergelijken.
- Om gegevens te genereren over de vorming van granulomen als reactie op infectie.
Gebruikte methoden
- Infectie van genetisch normale en immuungecompromitteerde zebrafish onder anesthesie met Mycobacterium marinum.
- Monitoring van ontstekingsreacties en granuloomvorming.
- Injectietechnieken met gebruik van een insuliennaald van 30 gauge.
- Overlevingsanalyse en bepaling van de bacteriële last via kweekmethoden.
Belangrijkste resultaten
- Wild-type zebravissen vormden granulomen waarin de bacteriën werden ingesloten, waardoor verspreiding werd voorkomen.
- Immunocompromised zebravissen vertoonden een hoge mortaliteit door een gebrek aan lymfocyten.
- Er werd vastgesteld dat lymfocyten de antimicrobiële functies van macrofagen versterken.
- Overlevingsgrafieken illustreerden de significante verschillen in mortaliteitscijfers tussen de twee groepen.
Conclusies
- Lymfocyten zijn essentieel voor het beheersen van de Mycobacterium marinum-infectie bij zebravissen.
- De studie onderstreept het belang van adaptieve immuniteit bij het voorkomen van bacteriële verspreiding.
- De bevindingen kunnen implicaties hebben voor het begrip van tuberculose bij mensen.
Veelgestelde Vragen
Industriële Relevantie voor Executives
Dit zebravismodel maakt mechanische risicoreductie van gastheergerichte therapieën tegen tuberculose mogelijk door de lymfocyt-afhankelijke granuloomfunctie en bacteriële indamming te verduidelijken. Het biedt een ziekterelevant systeem voor de validatie van immunomodulerende targets voorafgaand aan de identificatie van lead-verbindingen in preklinische pijplijnen. Het model ondersteunt de voorspellende betrouwbaarheid van targetvalidatie door immuuncelsturing te koppelen aan uitkomsten van infectiecontrole.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt therapeutische hypothesen over de interactie tussen lymfocyten en macrofagen bij granulomavorming en bacteriële indamming.
- Operationele waarde: Maakt functionele targetvalidatie van immunomodulerende pathways mogelijk met behulp van lymfocyt-deficiënte en wild-type vergelijkingsstammen.
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt de voorspellende betrouwbaarheid door lymfocyt-afhankelijke macrofaagactivatie te koppelen aan een verminderde bacteriële verspreiding en een overlevingsvoordeel.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde infectiemodellen voor voor compound-screening door het vaststellen van dosisafhankelijke overleving en read-outs van de bacteriële load.
- Operationele waarde: Standardiseert de infectie-challenge via abdominale injectie en monitoring van het herstel voor reproduceerbare granuloom- en mortaliteitseindpunten.
- Wetenschappelijke waarde: Maakt kwantitatieve beoordeling van de therapeutische impact op bacteriële containment mogelijk via het genereren van overlevingsgrafieken en CFU-kwantificering.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Komt overeen met de menselijke immunopathologie van tuberculose door een geconserveerde granuloomstructuur en lymfocyt-afhankelijke bacteriële controle.
- Operationele waarde: Biedt continuïteit van de validatie van target-hits naar preklinische werkzaamheidstests, waarbij overleving en bacteriële last als translationele biomarkers worden gebruikt.
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling door de effecten van target-modulatie op infectiecontrole versus verspreiding aan te tonen.
Integratie van Pijplijn & Workflow
Het model integreert in vroege ontdekkingsworkflows door hypothesetestings van immuunmodulatoren mogelijk te maken, voort te bouwen naar assayontwikkeling voor compoundscreening en preklinische go/no-go-beslissingen te informeren op basis van metrieken voor infectiecontrole.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt mechanistisch onderzoek naar de rol van lymfocyten bij macrophage-activatie en de integriteit van granulomen voor het verminderen van risico's bij targetselectie.
- Screening: Zorgt voor assay-gereidheid via gestandaardiseerde infectieprotocollen, overlevingsmonitoring en kwantificering van de bacteriële last voor hit-validatie.
- Analytiek: Genereert overlevingsgrafieken en CFU-gegevens die een kwantitatieve vergelijking mogelijk maken vanbehandelingseffecten op de indamming van de infectie.
- Translationeel onderzoek: Verbindt resultaten van granulomen bij zebravis met menselijke tuberculosepathologie via geconserveerde immuunmechanismen voor de afstemming van voorspellende biomarkers.
- Bedrijfbrede hergebruikbaarheid: Vestigt een herbruikbaar infectie-challengeplatform voor iteratieve screening van immunomodulatoren over meerdere targetklassen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Bacteriedoding die afhankelijk is van lymfocyten biedt een mechanistische basis om gastheer-gerichte immunomodulatoire doelwitten prioriteit te geven boven puur antimicrobiële benaderingen.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde procedures voor infectie en herstel bij zebravis zorgen voor reproduceerbaarheid tussen locaties en teams voor een consistente validatie van doelwitten.
- Strategische waarde: Maakt vroegere go/no-go-beslissingen mogelijk door het risico op klinisch falen als gevolg van onvoldoende immuunactivatie te voorspellen, waardoor uitval in een laat stadium wordt verminderd.
- Impact op de portfolio: Faciliteert een risico-gecorrigeerde prioritering van doelwitten door de bijdrage van immuunroutes aan infectiebeheersing versus bacteriële ontsnapping te kwantificeren.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in de houderij van zebravis, anesthesie en microinjectietechnieken voor toediening in de buikholte.
- Vereist toegang tot faciliteiten voor bioveiligheidsniveau 2 voor het hanteren van Mycobacterium marinum en 7H10-plaatculturen voor titerverificatie.
- Vereist cross-functionele standaardisatie van infectiescoring, overlevingmonitoren en humane eindpunten met behulp van tricaine methanesulfonaat.
- Omvat overwegingen voor adaptatie bij uitbreiding naar larvale zebravis of andere mycobacteriële stammen vanwege verschillen in immuunrijping en infectieroutes.
- Praktische beperkingen omvatten variabiliteit in de tijdlijnen van granulomarijping en de noodzaak van lymfocyt-deficiënte mutantlijnen om de bijdragen van immuuncomponenten te isoleren.
Veelgestelde vragen over Biofarmacie
Identificatie van merkers van de virulentie van Mycobacterium abscessus voor intracellulaire replicatie in fagocyten
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Visualisatie van macrofaag lytische celdood tijdens mycobacteriële infectie in zebravis-embryo's via Intravital microscopie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Mycobacteriële biofilm kweken als model om antimicrobiële resistentie te bestuderen
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
Live Imaging of Host-Pathogen Interactions in Zebrafish Embryos Infected with Mycobacterium abscessus
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Modelleren candidiasis van de slijmvliezen in larvale zebravis door zwemblaas Injection
Gerelateerde video's
0 Bekeken
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
Met behulp van zebravis modellen van menselijke influenza A-virus infecties op Bleken antivirale middelen en karakteriseren Host Immune Cell Responses
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026