A Septic Pinprick Technique to Introduce Systemic Bacterial Infection in Flies
JoVE Encyclopedia of Experiments
Immunologie
0 weergaven • 2:36 min • July 8th, 2025
To investigate the immune response of Drosophila against pathogenic microbes, take a suspension of viable bacterial pathogens. Dip a sterile needle into the suspension, collecting a small amount.
Place an anesthetized fly under a dissection microscope. With the infected needle, prick the fly at the sternopleural plate of the thorax. The prick introduces bacteria into the hemolymph — circulatory fluid in the body cavity.
Place the infected flies inside a vial containing fly food, and maintain them for an adequate period.
The bacteria utilize the hemolymph as a rich source of nutrients and multiply — resulting in a systemic infection. Hemolymph contains hemocytes, circulating immune effector cells.
The hemolymph is also associated with the fat body, a specialized tissue for energy storage. The pattern recognition receptors on the fat body cells interact with the bacteria. This interaction induces the cells to secrete antimicrobial peptides, mediating bacterial killing.
The circulating hemocytes interact with the bacteria via phagocytic receptors, causing their engulfment into phagosomes and resulting in bacterial degradation.
A subset of the pathogens evades the host's immune response, leading to the death of the flies.
Monitor the fly mortality and perform downstream assays to assess the immune response against the pathogen.
To prepare the infecting pen, melt the end of a 200-microliter micropipette tip and insert a 0.15-millimeter insect minutien pin into the molten plastic. Allow the plastic to solidify so that the pin is held in place with 0.5 centimeters of pin extending from the plastic.
Anesthetize flies with carbon dioxide, and prick the flies in the sternal pleural plate of the thorax with the needle avoiding the attachment sites of the wings and the legs. Remove the flies from the minutien pin using soft forceps. Make sure to dip the pin into the bacterial suspension between pricking each fly.
Place the pricked flies into a fresh file with new fly medium laying the vial on its side until all of the flies have recovered from the anesthesia.
Overzicht
Deze studie onderzoekt de immuunrespons van Drosophila tegen pathogenen door bacteriën in de hemolymfe te introduceren. De interactie tussen de bacteriën en de immuuncellen wordt onderzocht om de mechanismen van bacteriële degradatie en immuunactivatie te begrijpen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschap
- Immunologie
- Microbiologie
Achtergrond
- Drosophila dient als modelorganisme voor het bestuderen van de aangeboren immuniteit.
- Hemolymfe is de circulerende vloeistof die een cruciale rol speelt in immuunresponsen.
- Mechanismen voor pathogeenherkenning en respons zijn essentieel voor het begrijpen van de gastheerdefensie.
- Hemocyten zijn de immuun-effectorcellen die in de hemolymfe worden aangetroffen.
Doel van de studie
- Om te onderzoeken hoe Drosophila reageert op bacteriële infecties.
- Om de rol van hemolymfe en hemocyten in de immuunrespons te beoordelen.
- Om de effectiviteit van antimicrobiële peptiden bij het bestrijden van pathogenen te evalueren.
Gebruikte methoden
- Infectie van Drosophila door middel van prikken met een naald gedoopt in een bacteriële suspensie.
- Monitoring van de vliegmortaliteit om de impact van de infectie te beoordelen.
- Uitvoeren van downstream-assays om immuunresponsen te evalueren.
- Voorbereiding van een infectiepen voor een nauwkeurige introductie van bacteriën.
Belangrijkste resultaten
- Een succesvolle introductie van bacteriën in de hemolymfe leidt tot een systemische infectie.
- Hemocyten voeren fagocytose uit om bacteriën af te breken.
- Antimicrobiële peptiden worden uitgescheiden als reactie op de aanwezigheid van bacteriën.
- Sommige pathogenen kunnen de immuunrespons omzeilen, wat leidt tot sterfte van de vlieg.
Conclusies
- De immuunrespons van Drosophila omvat complexe interacties tussen hemolymfe en pathogenen.
- Het begrijpen van deze mechanismen kan inzicht bieden in de aangeboren immuniteit.
- Dit model kan worden gebruikt voor verdere studies naar gastheer-pathogeeninteracties.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
Deze techniek maakt directe beoordeling van aangeboren immuunresponsen mogelijk in een genetisch hanteerbaar model, wat vroege targetvalidatie voor immunomodulerende verbindingen ondersteunt. Door epitheliale barrières te omzeilen, biedt het een gestandaardiseerde methode om mechanismen voor pathogeenklaring en fenotypes van de gastheerdefensie te evalueren. De aanpak ondersteunt mechanistische risicoreductie in discovery-pipelines die gericht zijn op anti-infectieuze of immuunmodulerende therapieën.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen te onderzoeken met betrekking tot fagocytose, de secretie van antimicrobiële peptiden en mechanismen voor het ontwijken van pathogenen.
- Operationele waarde: Biedt een reproduceerbaar systeem om targets te valideren die betrokken zijn bij hemocyten-gemedieerde bacteriële degradatie en immuunsignalering van het vetlichaam.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve infectiemodellen die geschikt zijn voor het screenen van verbindingen die de immuunactiviteit van de hemolymfe of het overleven van pathogenen moduleren.
- Operationele waarde: Ondersteunt de standaardisatie van assays door nauwkeurige bacteriële toediening via een geïnfecteerde speld, waardoor een consistente systemische infectie over verschillende vliegencohorten mogelijk is.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Vergemakkelijkt de evaluatie van de kinetiek van de immuunrespons en overlevingsuitkomsten, ter ondersteuning van de preklinische beoordeling van gastheergerichte therapieën.
- Operationele waarde: Maakt longitudinale monitoring van mortaliteit en downstream immuunread-outs mogelijk, in lijn met fenotypische screening-workflows in discovery.
Integratie van Pipeline en Workflow
De methode past binnen vroege ontdekkingsworkflows waarbij immuunmodulatie en pathogeen-gastheerinteracties worden geëvalueerd voorafgaand aan de lead-optimalisatie.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van immuunpaden door gecontroleerde introductie van pathogenen en meting van effectorresponsen mogelijk te maken.
- Screening: Levert gestandaardiseerde infectiecondities die een reproduceerbare beoordeling mogelijk maken van de effecten van verbindingen op de bacteriële last of de overleving van de gastheer.
- Analytics: Genereert meetbare output, waaronder mortaliteitscurves, expressie van antimicrobiële peptiden en fagocytosepercentages voor comparatieve analyse van condities.
- Translationeel onderzoek: Verbindt de ontdekking van immuunmechanismen met preklinische validatie via geconserveerde paden van aangeboren immuniteit die relevant zijn voor zoogdiersystemen.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar infectieplatform voor iteratieve screening van immunomodulatoren of anti-virulentieverbindingen over meerdere pathogene stammen heen.
Operationele en bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen bij targetvalidatie door ambiguïteit in mechanistische modellen van de aangeboren immuniteit te verminderen.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie en schaalbaarheid van infectieprocedures door een eenvoudig, goedkoop leveringssysteem op basis van pinnen.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen door vroege fenotypische gegevens te verschaffen over immuuneffectiviteit en pathogenenresistentiemechanismen.
- Impact op portfolio: Ondersteunt de risico-gecorrigeerde prioritering van kandidaten op basis van hun vermogen om gedefinieerde immuunoutputs te moduleren in een context van het gehele organisme.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in het hanteren van vliegen, anesthesie en microinjectietechnieken om een consistente toediening van bacteriën te waarborgen.
- Is afhankelijk van steriele technieken en een juiste voorbereiding van de infectiepen om de reproduceerbaarheid tussen experimenten te behouden.
- Maakt gestandaardiseerde huisvesting na infectie en omgevingscontroles noodzakelijk om variabiliteit in de progressie van de infectie te minimaliseren.
- Houdt rekening met aanpassingen bij het uitbreiden van het model naar verschillende bacteriële pathogenen of vliegengenotypes.
- Wordt beperkt door het onvermogen om de complexiteit van de adaptieve immuniteit te repliceren, waardoor het nut zich concentreert op studies naar aangeboren immuunmechanismen.
Veelgestelde vragen over biofarmaceutica
Oprichting van virale infectie en analyse van Host-Virus interactie bij Drosophila Melanogaster
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Beoordeling van de cellulaire immuunrespons van de fruitvlieg, Drosophila melanogaster, met behulp van een In Vivo fagocytose Assay
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Drosophila melanogaster Larva Injection Protocol
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Wolbachia bacteriële infectie in Drosophila
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Kwantitatieve meting van de immuunrespons en Sleep in
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Injectie van volwassen Drosophila-vliegen: een methode voor samengestelde of labelafgifte
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Oral Infection of Drosophila melanogaster with Pathogenic Bacteria
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Establishing Bacterial Infection in Drosophila Larvae
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Intrathoracic Viral Nano-Injection to Study Host-Virus Interactions in Adult Flies
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Infecting Flies with Bacterial Suspension Using a Nanoinjector
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026