RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Marco Cafora1,2, Francesca Forti3, Federica Briani3, Daniela Ghisotti3, Anna Pistocchi2
1Dipartimento di Scienze Cliniche e Comunità,Università degli Studi di Milano, 2Dipartimento di Biotecnologie Mediche e Medicina Traslazionale,Università degli Studi di Milano, LITA, 3Dipartimento di Bioscienze,Università degli Studi di Milano
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Burada sunulan Pseudomonas aeruginosa enfeksiyonu ve kistik fibrozis faj tedavisi uygulaması için bir protokoldür (CF) zebra balığı embriyoları.
Tanısal belirsizlik ve antimikrobiyal overprescription önemli bir sonucu olan antimikrobiyal direnç, toplumumuz ve sağlık sistemi üzerinde büyük bir etkisi ile ciddi enfeksiyonlar, komplikasyonlar ve mortalite dünya çapında giderek tanınan bir nedenidir. Özellikle, bağışıklık sistemi zayıf veya kistik fibrozis (CF) gibi önceden var olan ve kronik patolojileri olan hastalar, multiila dirençli izolasyonların görünümü ve difüzyonu ile enfeksiyonları kontrol etmek için sık antibiyotik tedavileri tabi tutulur. Bu nedenle, bakteriyel enfeksiyonlara karşı alternatif tedaviler ele acil bir ihtiyaç vardır. Bakterilerin doğal düşmanları olan bakteriyofajların kullanımı olası bir çözüm olabilir. Bu çalışmada ayrıntılı protokol CF zebra balığı embriyolarında Pseudomonas aeruginosa enfeksiyonuna karşı faj tedavisi nin uygulanmasını açıklamaktadır. Zebra balığı embriyoları, CF embriyolarında öldürücülüğü, bakteriyel yükü ve pro-inflamatuar immün yanıtı azalttığı için faj tedavisinin P. aeruginosa enfeksiyonlarına karşı etkili olduğunu göstermek için P. aeruginosa ile enfekte edildi.
Faj tedavisi, bakteriyel enfeksiyonlarla mücadele için bakterilerin doğal düşmanlarının kullanımı, antibiyotiklere bakteriyel direnç yaygın hale geldikçe yenilenen ilgi topluyor1,2. Bu tedavi, Doğu Avrupa'da yıllardır kullanılan, CF olan hastalarda akciğer enfeksiyonları kür antibiyotikler için tamamlayıcı bir tedavi ve şu anda kullanılan antibiyotikler tüm dirençli bakteriler ile enfekte hastalar için olası bir tedavi alternatif olarak kabul edilebilir2,3. Antibiyotik tedavisinin avantajları bakteriyofajlar enfeksiyon yerinde çoğalmak vardır, antibiyotikler metabolize edilir ve vücuttan ortadan kaldırır ise4,5. Nitekim, farklı laboratuvarlarda izole öldürücü fajlar kokteyllerin uygulanması böcek ve memeliler6,7,,8gibi farklı hayvan modellerinde Pseudomonas aeruginosa enfeksiyonlarıtedavisinde etkili olduğu kanıtlanmıştır . Faj tedavisi de randomize klinik çalışmada P. aeruginosa ve Escherichia coli ile enfekte yanık yaralarıbakteriyel yükü azaltmak mümkün olduğu gösterilmiştir9.
Zebra balığı(Danio rerio)son zamanlarda p. aeruginosa10,,11, Mycobacterium apse ve Burkolderia cepacia12dahil olmak üzere çeşitli patojenler ile enfeksiyonları incelemek için değerli bir model olarak ortaya çıkmıştır 12,13. Bakterileri doğrudan embriyo kan dolaşımına mikroenjekte ederek14,insan karşısına benzer nötrofiller ve makrofaj oluşumu ile korunmuş olan zebrabalığı doğuştan gelen bağışıklık sistemi tarafından etkisiz hale getirilebilen sistemik bir enfeksiyon oluşturmak kolaydır. Ayrıca, yaşamın ilk ayı boyunca, zebra balığı embriyoları adaptif bağışıklık yanıtı eksikliği, onları doğuştan gelen bağışıklık eğitimi için ideal modeller yapma, hangi insan akciğer enfeksiyonları kritik savunmamekanizması15. Zebrabalığı son zamanlarda daha iyi CF başlangıcı anlamak ve yeni farmakolojik tedaviler geliştirmek için güçlü bir genetik model sistemi olarak ortaya çıktı10,16,17. Cftr knock-down CF zebrabalığı knock-down zebrabalığı morfinono enjeksiyonu ile oluşturulan bir sönümlü solunum patlaması yanıtı ve azaltılmış nötrofil göçsundu 10, cftr knock-out bozulmuş iç organ pozisyonu ve ekofrin pankreas imha yol açar ken, insan hastalığı aynalar bir fenotip16,17. En büyük ilgi p. aeruginosa bakteriyel yük önemli ölçüde daha yüksek olduğunu bulma oldu -ctr kaybı-fonksiyon embriyoları 8 saat post-enfeksiyon (hpi), hangi fareler ve insan bronşiyal epitel hücreleri ile elde edilen sonuçlara paralel kontroller daha2,18. cftr
Bu çalışmada, faj tedavisinin zebra balığı embriyolarında P. aeruginosa enfeksiyonlarına karşı etkili olduğunu gösterin.
AB türünden (Avrupa Zebrabalığı Kaynak Merkezi EZRC) yetişkin zebra balıkları(Danio rerio),bilimsel amaçlariçin kullanılan hayvanların korunmasına ilişkin uluslararası (AB Direktifi 2010/63/EU) ve ulusal yönergelere (İtalyankararnamesi 4 Mart 2014, n. 26) uygun olarak muhafaza edilmektedir. Standart koşullar 14 saat Açık/10 h karanlık çevrim ve 28 ° C tank su sıcaklığı ile balık tesisinde ayarlanır.
1. Çözüm ve araçların hazırlanması
2. P. aeruginosa (PAO1) inokül hazırlama
3. Faj stok hazırlama
4. Faj kokteyli hazırlama
5. Cftr morpholnos mikroenjeksiyon için zebra balığı embriyolarının toplanması ve hazırlanması
NOT: Ctr morpholinos(cftr-MOs) mikroenjeksiyonu için yabani tip zebra balıklarından 1-2 hücreli embriyo toplayın.
6. Bakteri ve faj kokteyli ile zebra balığı embriyolarının mikroenjeksiyonu
NOT: Sistemik bir enfeksiyon gerçekleştirmek için, embriyo genellikle 26 hpf sonra başlar kan dolaşımı na sahip olmalıdır.
7. PAO1 ve fajlar enjekte edilen embriyoların bakteriyükünün değerlendirilmesi
8. PAO1 ve fajenjekte edilen embriyoların öldürücülüğünün değerlendirilmesi
9. GFP+ PAO1 enfeksiyonunun stereomikroskop zaman atlamalı görüntülemesi için embriyo hazırlığı
10. Pro-inflamatuar sitokinlerin ekspresyonu analizleri
Burada sunulan sonuçlar ve rakamlar cftr morfonoenjeksiyonu ile üretilen CF embriyolarına daha önce10 ve adım 5'te açıklandığı gibi atıfta bulunulmuştur. CF fenotipini doğrulamak için, daha önce açıklandığı gibi kalp, karaciğer ve pankreas gibi iç organların bozulmuş pozisyonu17 (Şekil 1)dikkate alındı. Benzer sonuçlar, önceki yayınımızda bildirilen WT embriyoları durumunda elde edilebildi19.
PAO1 ile enfekte CF embriyolarında faj tedavisi ile bakteriyel yük azaltıldı. Ayrıca, 15 embriyodan oluşan grupları homojenleştirerek 8 hpi'deki bakteri yükünü değerlendirdik: PAO1 enfekte embriyolarda bulunan ortalama bakteri sayısı (cfu/embriyo) faj uygulaması ndan sonra yaklaşık 'ye düşürüldü, böylece faj kokteylinin varlığında daha az ciddi bir enfeksiyonu doğruladık (Şekil 2).
GFP+ bakteri PAO1 ile enfekte CF embriyolarda faj tedavisi ile öldürücülük azaltıldı. CF zebra balığı embriyoları 48 hpf 20 hpi (30 cfu/ embriyo, Şekil 3A)sonra% 50 öldürücü neden bir dozda PAO1 suşu GFP+ bakteri enjekte edildi. Enjeksiyon yeri, sistemik bir enfeksiyon oluşturmak için yutk veya Cuvier Kanalı'ydı. PAO1 enfeksiyonuna karşı faj tedavisi eşit karışık faj kokteyli (300-500 pfu/embriyo) 2 nL enjekte edilerek test edildi. Enjeksiyon iki farklı zaman noktasında yapıldı: 30 dk (erken) ve 7 saat (geç) bakteriyel enjeksiyon dan sonra. Her iki durumda da öldürücülük 20 hpi'de azaltıldı ve bu da faj tedavisinin etkili olduğunu gösterdi (Şekil 3B).
Canlı görüntüleme ile, floresan stereomikroskop kullanarak, biz de Cf embriyolarda GFP+ PAO1 enjekte enfeksiyon ilerlemesini takip ve yumurta kesesi üzerinde floresan bakterilerin yayılmasını azaltmada faj tedavisinin etkinliğini gösterdi. CF+PAO1 enjekte edilen embriyo 4, 9, 14 ve 18 hpi'de GFP+ bakteri çoğalması Şekil 4'ünüst tarafında gösterilirken, bakterilere karşı faj hareketi nedeniyle daha az floresan olan CF+PAO1+faj embriyosu alt kısımda gösterilmiştir (Şekil 4).
Faj tedavisi CF embriyolarında PAO1 enfeksiyonunun oluşturduğu inflamatuar yanıtı azalttı. Biz, ayrıca, PAO1 ve PAO1 tarafından oluşturulan bağışıklık yanıtı değerlendirildi + fajlar enjeksiyonu 8 hpi. Beklendiği gibi, qPCR teknikleri ile analiz edilen pro-inflamatuar sitokinlerin TNF-a ve IL-1β ekspresyonu pao1 enjeksiyonu sonrasında kontrollere göre önemli ölçüde artmış, faj kokteylinin eş enjeksiyonu ile azalmıştır(Şekil 5A,B).

Şekil 1: Cftr morfono(cftr-MOs) enjeksiyonu üzerine CF embriyolarının üretimi ve doğrulanması. (A) CF'de kalbin pozisyonu nun bozulması ve döngüye salınan embriyolar, yabani tip (WT) embriyolara göre. Kalp in situ hibridizasyon tekniği ile cmlc2 ekspresyonu ilegörselleştirilmektedir. (B) Cf embriyolarında karaciğer (ok) ve pankreasın WT. Karaciğer ve pankreasa göre bozulmuş pozisyonu in situ hibridizasyon teknikleri ile prox1a ekspresyonu ile görselleştirilmelerinde. Ölçek çubukları 100 μm'yi gösterir. liv: karaciğer; p: pankreas. Rakam19'danitibaren yeniden basılmıştır Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: PAO1 veya PAO1+fajları ile enfekte CF embriyolarında bakteriyel yük.. PAO1+fajlarda cfu/embriyonun göreceli yüzdesi PAO1 embriyolarına göredir. Üç bağımsız deneyin ortalaması ve SD'si bildirilmiştir. Rakam19'danyeniden basılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: PAO1 ve PAO1+fajları ile enfekte CF zebra balığı embriyolarının öldürücülüğü. (A) LD50 tayini 48 hpf zebrabalığı embriyoları 1 hücreli aşamada cftr-MO ile mikroenjekte ve 48 hpf pao1 kültürünün 2 nL ile enfekte artan sayıda bakteri içeren (cfu / embriyo). Embriyoların öldürücülüğü 20 hpi idi. (B) 48 hpf'de PAO1 ile enfekte olan ve faj kokteyli (PAO1+ Φ)ile tedavi edilen CF embriyolarının 20 hpi'si öldürücüdür. Ortalama ve SD rapor altı ve dört deneyler, sırasıyla, her biri 25-40 embriyo ile vardır. Öldürücülük yüzdesine açısal dönüşüm uygulandı ve duncan testi nin ardından tek yönlü ANOVA kullanıldı. Rakam19'danyeniden basılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Zebra balıklarında faj tedavisinin etkinliğinin görüntülenmesi. PAO1 enjeksiyonu (üst embriyo) ve PAO1+fajlarda faj tedavisinin etkinliği sonrasında CF embriyolarında enfeksiyonun ilerlemesi 4, 9, 14 ve 18 hpi'de enjekte edilen embriyolara (alt embriyo) enjekte edildi. Ölçek çubuğu 100 mikron gösterir. Rakam19'danyeniden basılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: PAO1 ve PAO+faj uygulamasından sonra pro- ve anti-inflamatuar sitokinlerin ekspresyonu. 48 hpf'de PAO1 ve PAO1+Φ enjekte edilen CF embriyolarında RT-qPCR ile ölçülen TNF-a (A) ve IL-1β genlerinin ekspresyon düzeyleri 48 hpf'de normale döndü. Dört deneyin ortalaması ve SD'si bildirilmiştir. İstatistiksel anlamlılık ANOVA tarafından Duncan testi ile değerlendirildi: TNF-a (CF) vs (CF+PAO1) p = 0.015*; (CF) vs (CF+PAO1+Φ) p = 0.019*; (CF+PAO1) vs (CF+PAO1+ Φ) p = 0,77 n.s.; IL-1β (CF) vs (CF+PAO1) p = 0.00014*** için; (CF) vs (CF+PAO1+ Φ) p = 0.00068***; (CF+PAO1) vs (CF+PAO1+ Φ) p = 0,031*. Rakam19'danyeniden basılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Çözümleri | Hazırlık |
| Anestezik stok çözeltisi 25X | Distile H2O'da 4 mg/mL Tricaine. |
| Anestezik çalışma solüsyonu 1X | distile H2O Tricaine stok çözeltisi seyreltmek 25X hazırlık 1X konsantrasyonu ulaşmak için (0.16 mg /mL) Distile H2O Tricaine. |
| CsCl d=1.3 | 50 mL TN'de 20,49 g |
| CsCl d=1.4 | 50 mL TN'de 20,28 g |
| CsCl d=1.5 | 50 mL TN'de 34,13 g |
| CsCl d=1.6 | TN 50 mL 41.2 g |
| Zebra balığı embriyosu için E3 embriyo orta | 1 L 1of E3 (distile H2O ile 50X stok seyreltmek) + 200 μl 0.05% metil mavi . RT'de saklayın. |
| E3 embriyo orta stok çözeltisi (50X) | 73.0 g NaCl, 3.15 g KCl , 9.15 g CaCl2 , ve 9.95 g MgSO4 5 L distile H2O. Mağaza RT. |
| LB agar | 10 g/L tripto, 5 g/L maya özü, 5 g/L NaCl, 10 g/L agar |
| LB suyu | 1L için: 950 mL H2O, 10 g Tripton, 10 g NaCl, 5 g Maya özü |
| PBST | PBS 1X + Triton X %1 |
| Fizyolojik çözüm | %0.9 NaCl |
| Pigmentasyon engelleme stok çözeltisi 10X | Zebrabalığı embriyosu için E3 embriyo ortasında 0.3 mg/mL fenil timuze (PTU) tozu |
| Pronase stok çözümü 5X | Zebra balığı embriyosu için E3 embriyo ortasında 5 mg/mL pronase tozu |
| TN arabelleği | 10 mM Tris HCl pH 8.0, 150 mM NaCl |
Tablo 1: Çözümlerin hazırlanması.
| Gen adı | Astar dizisi |
| TNF-alfa Fw | 5'-TGCTTCACGCTCCATAAGACC-3' |
| TNFalpha Devir | 5'-CAAGCCACCTGAAGAAAAGG-3' |
| IL1-beta Fw | 5'-TGGACTTCGCAGCACAAAATG-3' |
| IL1-beta Rev | 5'-CGTTCACTTCACGCTTGGATG-3' |
| rpl8 Fw | 5'-CTCCGTCTTCAAAGCCCAT-3' |
| rpl8 Devir | 5'-TCCTTCACGATCCCCTTGAT-3' |
Tablo 2: RT-qPCR için kullanılan astarlar.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Burada sunulan Pseudomonas aeruginosa enfeksiyonu ve kistik fibrozis faj tedavisi uygulaması için bir protokoldür (CF) zebra balığı embriyoları.
Bu çalışma İtalyan Kistik Fibrozis Vakfı tarafından desteklenmiştir (FFC#22/2017; Associazione "Gli amici della Ritty" Casnigo ve FFC#23/2019; Più Onlus La Mano tesa Onlus içinde Un respiro).
| Bacto Agar | BD | 214010 | |
| Kalsiyum klorür | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | |
| CsCl | Sigma-Aldrich | 289329 | |
| Dulbecco'nun fosfat tamponlu salin PBS | Sigma-Aldrich | D8537 | |
| Etil 3-aminobenzoat metansülfonat | Sigma-Aldrich | 886-86-2 | ortak adı trikain |
| Femtojet Mikromanipülatör | Eppendorf | 5247 | |
| Fleming/kahverengi P-97 | Sutter Enstrüman Şirketi | P-97 | |
| LE-Agarose | Sigma-Aldrich | 11685660001 | |
| Düşük Erime Noktalı Agaroz | Sigma-Aldrich | CAS 9012-36-6 | |
| Magnezyum sülfat | Sigma-Aldrich | 7487-88-9 | |
| Metil Mavi | Sigma-Aldrich | 28983-56-4 | |
| Mikroenjeksiyon iğneleri | Harvard aparatı | ||
| N-Feniltiyoüre > =% 98 | Aldrich-P7629 | 103-85-5 | |
| Oligo Morpholino | Gen Araçları | ||
| Araştırmacı PEG6000 | Calbiochem | tarafından tasarlanan 528877 | |
| Fenol Kırmızısı Çözeltisi | Sigma-Aldrich | CAS 143-74-B | |
| Potasyum klorür | Sigma-Aldrich | 7447-40-7 | |
| Pronaz | Sigma-Aldrich | 9036-06-0 | |
| Sodyum klorür ACS reaktifi, vb; % 99.0 | Sigma-Aldrich | S9888 | |
| Stereomikroskop | Leica | S9I | |
| Tris HCl | Sigma-Aldrich | T5941 | |
| Triton X | Sigma-Aldrich | T9284 | |
| Tripton | Oksoit | LP0042B | |
| Maya özü | Oksoit | LP0021B | |
| Z-MOLDS Mikroenjeksiyon | Kelime Hassas Aletler |