Modeling Intestinal Infection in Zebrafish Larvae Using Foodborne Bacteria
JoVE Encyclopedia of Experiments
Microbiologie
0 weergaven • 2:56 min • February 26th, 2026
Begin with a multiwell plate containing paramecia pre-infected with pathogenic E. coli expressing fluorescent proteins.
Add anesthetized zebrafish larvae and co-incubate them under daylight conditions to mimic the natural feeding environment.
During incubation, the larvae regain consciousness and prey on infected paramecia.
Once ingested, the paramecia are digested, releasing E. coli into the intestinal tract.
Bacterial colonization progresses from the anterior intestine to the posterior intestine, mimicking a foodborne infection.
Next, wash the larvae in a medium supplemented with an anesthetic agent to re-anesthetize them.
Then, place the larvae in low-melting-point agarose within a fluorescent imaging plate.
Using a stereomicroscope, align the zebrafish and incubate to allow the agarose to solidify.
Overlay with a nutrient-rich medium supplemented with an anesthetic agent.
Using a fluorescence microscope, observe the larvae for the distribution of fluorescent E. coli to evaluate the progression of bacterial infection
For food-borne infection of the zebrafish, dilute the paramecia samples to a two times ten to the five paramecia per milliliter of E3 medium concentration and add 3 milliliters of each paramecia culture to one well of a 6-well plate per condition.
Next, transfer 10 anesthetized zebrafish to each well in a minimal volume of liquid and incubate the co-cultures for two hours at 30 degrees Celsius in a diurnal incubator under daylight conditions.
At the end of the incubation, wash the zebrafish in 5 different wells containing 3 milliliters of fresh E3 medium supplemented with 100 milligrams per liter of tricaine per well and embed each zebrafish in 3 milliliters of 1 percent low-melt agarose in a black-walled 6-well plate.
When all of the fish have been embedded, place the plate under a stereo microscope and use a clipped gel loading tip to make sure that the heads are on the left and the tails are on the right in each viewing field.
Wait for 5 minutes for the agarose to set, then overlay the embedded fish with fresh E3 medium supplemented with tricaine, and image the zebrafish on a fluorescent microscope to evaluate the progress of the bacterial infections.
Overzicht
Deze studie onderzoekt de progressie van een bacteriële infectie in zebravislarven na het opnemen van pathogene E. coli. Door gebruik te maken van fluorescentiebeeldtechnieken kunnen onderzoekers de kolonisatie van bacteriën in het darmkanaal visualiseren.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Microbiologie
- Neurowetenschap
- Infectiebiologie
Achtergrond
- Zebravislarven dienen als model voor het bestuderen van door voedsel overgedragen infecties.
- Pathogene E. coli kan worden gevolgd met behulp van fluorescerende eiwitten.
- De studie bootst natuurlijke voedingsomstandigheden na om infectiedynamiek waar te nemen.
- Inzicht in bacteriële kolonisatie kan bijdragen aan behandelstrategieën.
Doel van de studie
- Om de progressie van een E. coli-infectie in zebravislarven te evalueren.
- Om de distributie van bacteriën in het maag-darmkanaal te visualiseren.
- Om een methode vast te stellen voor het bestuderen van door voedsel overdraagbare infecties in vivo.
Gebruikte methoden
- Co-incubatie van geanestheseerde zebravislarven met paramecia die geïnfecteerd zijn met E. coli.
- Gebruik van laagsmeltende agarose voor het inbedden van larven.
- Fluorescentiemicroscopie om de bacteriële distributie waar te nemen.
- Incubatie onder gecontroleerde omstandigheden om natuurlijke voeding na te bootsen.
Belangrijkste Resultaten
- Succesvolle visualisatie van E. coli-kolonisatie in de darmen van zebravissen.
- De infectie verspreidde zich van het anterieure naar het posterieure deel van de darm.
- Fluorescente beeldvorming bood duidelijke inzichten in de bacteriële dynamiek.
- Methodologie vastgesteld voor toekomstige studies naar door voedsel overgedragen infecties.
Conclusies
- De studie demonstreert een betrouwbare methode voor het volgen van bacteriële infecties in vivo.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van de mechanismen van door voedsel overgedragen infecties.
- Toekomstig onderzoek kan voortbouwen op deze methodologie om behandelopties te verkennen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Deze methode maakt het mogelijk om mechanistische risico's van gastro-intestinale infectiemodellen te verminderen door de kolonisatiedynamiek van pathogenen te visualiseren in een transparant gewerveld systeem. Het ondersteunt de validatie van targets voor anti-infectieve verbindingen via kwantitatieve spatio-temporele tracking van de bacteriële belasting. Deze aanpak slaat een brug tussen fenotypische screening en translationele biomarker-beoordeling in vroege discovery-workflows.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Target Validatie
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt therapeutische hypothesen door de kolonisatie van E. coli te visualiseren van het anterieure naar het posterieure deel van de darm.
- Operationele waarde: Maakt biologische risicoreductie mogelijk door directe observatie van de distributie van pathogenen in vivo.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt de triage van portfolio's door mechanistische inzichten te verschaffen in de progressie van de infectie.
Screening & assayontwikkeling
- Klaarheid van de assay: Bereidt gevalideerde zebravislarven voor die zijn geïnfecteerd met fluorescente E. coli voor het screenen van verbindingen.
- Kwantitatieve output: Genereert gegevens over de ruimtelijke distributie van bacteriële fluorescentie als meetbaar eindpunt.
- Reproduceerbaarheid: Standaardiseert de infectie via een gecontroleerde parameciumconcentratie (2×10⁵/mL) en co-incubatietiming.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziekten: Modelleert de dynamiek van door voedsel overgedragen infecties die relevant zijn voor studies naar gastro-intestinale pathogenen.
- Translationele continuïteit: Verbindt de visualisatie van vroege infecties met de evaluatie van preklinische werkzaamheid.
- Risicogestuurde besluitvorming: Informeert de verdere voortgang op basis van waargenomen patronen van bacteriële klaring of persistentie.
Integratie van Pipeline & Workflow
Positioneert het model binnen de vroege ontdekkingsfase voor hypothesetesting, maakt assay-gereedheid voor screening mogelijk en ondersteunt translationele continuïteit door middel van visuele infectievolging.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing via directe visualisatie van de progressie van intestinale infecties.
- Screening: Levert assay-klare geïnfecteerde larven met kwantificeerbare fluorescentie-uitlezingen.
- Analytics: Biedt spatio-temporele metingen van de bacteriële distributie voor de vergelijking van condities.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt de visualisatie van infecties met preklinische continuïteit door middel van mechanistische risicoreductie.
- Enterprise Hergebruik: Vestigt een herbruikbaar infectiemodelplatform voor studies naar meerdere pathogenen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellende betrouwbaarheid bij targetvalidatie door directe visualisatie van de infectie.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerd, reproduceerbaar infectiemodel met een schaalbare co-incubatie workflow.
- Strategische waarde: Verbeterde go/no-go-beslissingen via mechanische risicoreductie van gastro-intestinale targets.
- Impact op portfolio: Risico-gecorrigeerde prioritering op basis van geobserveerde infectiedynamiek en klaring.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in het hanteren van zebravis, fluorescentie-imaging en anaerobe co-cultuurtechnieken.
- Afhankelijk van infrastructuur voor stereomicroscopie, fluorescentiemicroscopie en inbedding in low-melt agarose.
- Vereist cross-team standaardisatie van paramecium-infectieprotocollen en incubatiecondities.
- Overwegingen voor adaptatie omvatten pathogeen-specifieke fluorescentielabeling en variabiliteit in intestinale tropisme.
- Praktische beperkingen omvatten de geschiktheid van het model voor niet-gastro-intestinale pathogenen en imagingbeperkingen die afhankelijk zijn van anesthesie.
Veelgestelde vragen over biofarmaceutica
Ontwikkeling van een Larval Zebrafish Infection Model voor Clostridioides difficile
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Infectie van zebravislarven met Aspergillus-sporen voor analyse van gastheer-pathogene interacties
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Generatie, onderhoud en identificatie van kiemvrije zebravismodellen van larven tot juveniele stadia
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
Localized Delivery of Bacteria into the Intestinal Lumen of a Zebrafish Larva Using Microinjection
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Isolation and Culture of Clostridioides difficile Bacteria from Larval Zebrafish Intestine
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Intestinal Colonization and Diarrhea Induction by Vibrio cholerae in Adult Zebrafish
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Development of a Zebrafish Larval Infection Model Using Microgavage
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Modelleren candidiasis van de slijmvliezen in larvale zebravis door zwemblaas Injection
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026