6 lipca 2013
Celem tych eksperymentów jest wygenerowanie ilościowych danych o przebiegu czasowym wzrostu i dynamiki ekspresji genów osłabionych kolonii bakterii S. typhimurium rosnących wewnątrz guzów. Ten film obejmuje przygotowanie i implantację komórek nowotworowych, przygotowanie i wstrzyknięcie bakterii, obrazowanie luminescencyjne całego zwierzęcia, wycinanie guza i zliczanie kolonii bakteryjnych.
Ogólnym celem tego eksperymentu jest zbadanie dynamiki ekspresji genów in vivo bakterii S. tyrian rosnących w guzach. Po pierwsze, w mysim modelu raka ksenoprzeszczepu, bakterie są wstrzykiwane dożylnie przez żyłę ogonową. Bakterie kolonizują guz i rosną wykładniczo, podczas gdy ekspresja genów jest wizualizowana za pomocą luminescencyjnych reporterów.
Obrazowanie bioluminescencyjne całych zwierząt wykonuje się przy użyciu systemu obrazowania widma IVUS. W ciągu 24 do 48 godzin wykonywane są obrazy IVUS. Ta seria obrazów jest skorelowana z liczbą kolonii generowaną przez homogenizację i posiewanie guzów.
Razem dane te pozwalają nam ilościowo mierzyć ekspresję genów i dynamikę populacji bakterii docelowych dla nowotworów in vivo w czasie rzeczywistym, w czasie rzeczywistym, przygotowania komórek, linii komórkowych przy użyciu standardowych technik hodowli komórkowych. W tym eksperymencie użyliśmy komórek brutto z ośmioma komórkami do docelowej płynności współdziałania od 80 do 100% i policzyliśmy komórki na hemo, cytometrze, resus, zawiesinie i DMEM wolnym od czerwieni fenolowej w docelowym stężeniu pięć razy 10 do siedmiu komórek na mililitr lub około 200 mikrolitrów na kolbę. Dodaj 15% matrigel o zredukowanym czynniku wzrostu i utrzymuj zawiesinę komórkową na lodzie do momentu implantacji guza.
Anes znieczulił czterotygodniowe nagie samice myszy przy użyciu 3% izofu fluoru. Załaduj komórki po 100 mikrolitrów na guz do jednomilijnej strzykawki i przymocuj igłę o rozmiarze 27 i pół do każdego z dwóch obustronnych miejsc wstrzyknięcia tylnego boku. Delikatnie unieś skórę kleszczami, aby zrobić namiot i wstrzyknąć komórki u podstawy.
Uważaj, aby nie wniknąć zbyt głęboko, wytwarzając krew. Użyj pęsety, aby delikatnie usunąć strzykawkę bez rozprysków. Monitoruj wzrost guza codziennie przez 10 do 20 dni, aż do osiągnięcia średnicy guza od dwóch do czterech milimetrów.
Przygotowanie bakterii, rozpocznij nocną hodowlę bakterii w pożywce o pojemności trzech mililitrów LB plus antybiotyki z bulionu zamrażarki minus 80 lub płyty chłodzonej. W tym eksperymencie użyliśmy szczepu s tyer ELH o temperaturze 4 30 rano. Rozcieńczyć kulturę od jednego do 100 w przefiltrowanym funcie i wyhodować do OD 600 od 0,4 do 0,6.
Odwirować i przemyć trzy razy w roztworze soli fizjologicznej buforowanej fosforanami i ponownie zawiesić przy końcowej średnicy zewnętrznej 600 0,1 lub około 10 razy do siedmiu komórek na promil. Wstrzyknięcie bakterii, znieczulenie zwierząt i ustawienie z ogonem skierowanym w stronę dominującej ręki. Zlokalizuj żyłę ogonową i rozszerz ją za pomocą ciepłej wody lub lampy grzewczej.
Załaduj bakterie 100 mikrolitrów na mysz do strzykawki o średnicy jednego miliona i zegnij chip o mniej niż 90 stopni. Wyrównać końcówkę strzykawki z żyłą ogonową, wniknąć na płytką głębokość, nie odczuwając oporu i wstrzyknąć bakterie. Należy obserwować przemieszczenie przepływu krwi w celu pomyślnego wstrzyknięcia.
Odczekaj około 12 do 18 godzin przed obrazowaniem, aby nastąpiła kolonizacja. Obrazowanie na myszach znieczula zwierzęta w komorze indukcyjnej. Następnie umieść każdą mysz na platformie obrazowania.
Utrzymuj precyzyjne pozycjonowanie, aby zapewnić wyniki ilościowe między punktami czasowymi, obrazuj zwierzęta za pomocą systemu obrazowania Ibis Spectrum. Jeśli obrazujesz więcej niż jedno zwierzę, umieść między nimi bariery świetlne, aby zapobiec rozwarstwieniu zwierzęcia w świetle krzyżowym, przytrzymując guz pęsetą. Usuń skórę za pomocą odwróconych ruchów nożycowych.
Ruch: Gdy większość skóry zostanie całkowicie oddzielona, usuń guz za pomocą pęsety. Umieść narządy i wstępnie zważone mikroprobówki wirówkowe. Ponieważ masa tych probówek może się znacznie różnić, ważne jest, aby je wstępnie zważyć w celu uzyskania wyników ilościowych.
Ilościowe określenie rozkładu biologicznego bakterii dla każdego punktu czasowego, wycięcie i zważenie guzów, dodanie 500 mikrolitrów PBS plus 15% glicerolu i homogenizacja za pomocą rozdarcia tkanki, generuje seryjne rozcieńczenie i płytkę do zliczania kolonii bakteryjnych reprezentatywnych wyników. Korzystając z tego protokołu, jesteśmy w stanie wygenerować dane na temat wzrostu in vivo i dynamiki ekspresji genów bakterii docelowych w nowotworze. Ogólny przepływ pracy jest podsumowany tutaj.
W pierwszym etapie wstrzyknęliśmy bakterie i zobrazowaliśmy zwierzę za pomocą ivus do pomiaru ekspresji genów z luminescencją jako reporterem. Następnie, w drugim etapie, wycięliśmy, zhomogenizowaliśmy i posieliśmy guzy pod kątem liczby kolonii, aby określić liczbę bakterii rosnących w guzie. Bioluminescencja generowana przez szczepy bakteryjne jest wizualizowana za pomocą wzrostu sygnału ivus przy wstrzyknięciu dawki z minimalną dawką kolonizującą około pięć razy 10 do pięciu we wszystkich przypadkach z powodu osłabienia.
Bakterie albo specyficznie skolonizowały guzy, albo nie rosną znacząco u myszy, sygnał jest oznaczany ilościowo za pomocą jednostek promieniowania w celu normalizacji czasu ekspozycji lub typowe wartości powyżej 10 do sześciu lub więcej wskazują na kolonizację danej infekcji Sygnał wzrasta z czasem w ciągu 24 do 48 godzin. Szczyt przypada na około 36 godzin po wstrzyknięciu, ale czas może się różnić w zależności od używanego szczepu i plazmidu. Pamiętaj, aby za każdym razem ustawić mysz dokładnie w ten sam sposób, aby zapewnić wyniki ilościowe w następnym zestawie eksperymentów.
Biodystrybucja bakterii jest określana ilościowo w celu pomiaru wzrostu bakterii w czasie w różnych narządach, żywe bakterie i guzy są określane ilościowo przez wycinanie i homogenizację guza oraz powlekanie jego seryjnego rozcieńczenia. Inne narządy można określić ilościowo. Podobnie tutaj użyliśmy śledziony, ponieważ stosunek śledziony guza jest typową miarą swoistości bakteryjnej po wstecznym obliczeniu przy użyciu współczynnika rozcieńczenia.
Liczby te pozwalają nam zmierzyć konkretną populację bakterii w czasie. Po lewej stronie możemy zobaczyć, jak liczba bakterii stale rośnie przez cały czas trwania eksperymentu. Z czasem podwojenia od jednej do trzech godzin, znacznie krótszym niż w eksperymentach z hodowlą okresową.
Jest to prawdopodobnie spowodowane złymi warunkami odżywczymi w mikrośrodowisku guza. Po prawej stronie określiliśmy ilościowo stosunek śledziony guza i zaobserwowaliśmy, że wzrasta on w trakcie eksperymentu. Celem tych eksperymentów jest ilościowe monitorowanie dynamiki wzrostu i ekspresji genów bakterii i środowisk nowotworowych przy użyciu technik obrazowania IVUS i zliczania kolonii.
Wykazaliśmy, że populacje bakterii można scharakteryzować in vivo w środowiskach nowotworowych. W przyszłości można zaprojektować i zmodyfikować bardziej złożone programy ekspresji genów w celu budowy wyrafinowanych systemów terapeutycznych u bakterii.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Niniejszy eksperyment bada dynamikę ekspresji genów in vivo atenuowanych bakterii S. typhimurium w obrębie guzów z wykorzystaniem modelu ksenoprzeszczepu u myszy. W badaniu zastosowano reportery luminescencyjne w celu wizualizacji wzrostu bakterii oraz ekspresji genów w czasie.
Ilościowy pomiar wzrostu bakterii i dynamiki ekspresji genów w ksenoprzeszczepach nowotworowych umożliwia mechanistyczną ocenę ryzyka dla inżynieryjnych terapeutyków mikrobiologicznych. Obrazowanie in vivo w czasie rzeczywistym oraz kwantyfikacja kolonii zapewniają przewidywalność w zakresie angażowania celu i funkcjonalnej trwałości w złożonych mikrośrodowiskach nowotworowych. Możliwości te stanowią podstawę do podejmowania wczesnych decyzji portfelowych oraz zapewniają ciągłość translacyjną dla onkologicznych platform opartych na mikroorganizmach.
Niniejsza metoda łączy etapy wczesnego odkrywania, identyfikacji wiodących związków oraz walidacji przedklinicznej w przypadku inżynieryjnych terapeutyków mikrobiologicznych stosowanych w onkologii.