イメージング病因とのコーディングを解読し、<em>マイコバクテリウム膿瘍</em>ゼブラフィッシュ胚で
Summary
Optically transparent zebrafish embryos are widely used to study and visualize in real time the interactions between pathogenic microorganisms and the innate immune cells. Micro-injection of Mycobacterium abscessus, combined with fluorescence imaging, is used to scrutinize essential pathogenic features such as cord formation in zebrafish embryos.
Abstract
Zebrafish (Danio rerio) embryos are increasingly used as an infection model to study the function of the vertebrate innate immune system in host-pathogen interactions. The ease of obtaining large numbers of embryos, their accessibility due to external development, their optical transparency as well as the availability of a wide panoply of genetic/immunological tools and transgenic reporter line collections, contribute to the versatility of this model. In this respect, the present manuscript describes the use of zebrafish as an in vivo model system to investigate the chronology of Mycobacterium abscessus infection. This human pathogen can exist either as smooth (S) or rough (R) variants, depending on cell wall composition, and their respective virulence can be imaged and compared in zebrafish embryos and larvae. Micro-injection of either S or R fluorescent variants directly in the blood circulation via the caudal vein, leads to chronic or acute/lethal infections, respectively. This biological system allows high resolution visualization and analysis of the role of mycobacterial cording in promoting abscess formation. In addition, the use of fluorescent bacteria along with transgenic zebrafish lines harbouring fluorescent macrophages produces a unique opportunity for multi-color imaging of the host-pathogen interactions. This article describes detailed protocols for the preparation of homogenous M. abscessus inoculum and for intravenous injection of zebrafish embryos for subsequent fluorescence imaging of the interaction with macrophages. These techniques open the avenue to future investigations involving mutants defective in cord formation and are dedicated to understand how this impacts on M. abscessus pathogenicity in a whole vertebrate.
Introduction
マイコバクテリウム膿瘍は、ヒトにおける臨床症候群の広いスペクトルを引き起こす新興病原体です。これらは、主に、免疫不全にし、1,2,3,4、嚢胞性線維症患者に遭遇する皮膚の感染症だけでなく、重度の慢性肺感染症が含まれる。M.膿瘍はまた、ヒトにおける院内や医原性の感染症に関与する主要な急速に成長しているマイコバクテリア種とみなされています。また、いくつかの最近の報告は 、Mの可能性を強調膿瘍は、血液脳関門を通過し、中枢神経系（CNS）5,6において重要な病変を誘導することができます。急速な生産者であるにもかかわらず、M.また、 膿瘍展示肉芽腫性構造体内年間は黙秘し、肺7に乾酪病変を生成する能力を含む、結核菌のものに関連するいくつかの病原性機能。もっと憂慮すべきは、低銭ですMの sitivity抗生物質に膿瘍 、重要な治療の失敗率8,9につながる治療することが極めて困難これらの感染症をレンダリングします。この種の重要な脅威は、公衆衛生機関10と肺移植11禁忌の主要な関心事である、主に抗生物質に対する固有の抵抗です。
M.膿瘍ディスプレイ異なる臨床転帰につながるスムーズ（S）または粗い（R）コロニー形態型。 S株とは対照的に、R細菌はロープまたはひも状構造12,13につながる、エンドツーエンドを成長させる傾向があります。細胞性または動物モデルのいずれかに基づいて、いくつかの独立した研究は、R形態型14,15のハイパー病原性表現型を明らかにしました。疫学的研究、Mの最も深刻なケースから、 膿瘍肺感染症は、その唯一のバリアントです16バリアント Rに関連すると思われます感染したホスト3年間持続することが確認されています。形態型の違いは、表面結合glycopeptidolipids（GPL）12の（Rで）（S）に存在又は損失に依存しています。しかし、現在利用可能な携帯/動物モデルの固有の制限のためには 、M を研究するために使用膿瘍感染は、RまたはSの変異体の病態生理学的事象についての我々の知識が曖昧なままになります。静脈内またはエアロゾル経路を介して免疫適格マウスの感染は、持続感染およびin vivoでの薬剤感受性試験のための17を研究するためにマウスの使用を妨げ、一過性の植民地化につながります。したがって、宿主応答の操作に適した動物モデルを開発することは大きな課題です。この文脈において、感染の非哺乳動物モデルは、例えば、O、コスト、スピードおよび倫理的許容性など、いくつかの利点を提供するキイロショウジョウバエ 18を含め、近年開発されていますマウスモデルをVER。感染のゼブラフィッシュ（ ゼブラフィッシュ ）のモデルは、非侵襲的イメージング、Mの進行や年表により、可視化するために検討されています生きた動物19内膿瘍感染。重要なのは、コンセプトの証明はまた、Mに対するin vivoでの抗生物質の評価のための適合性を実証するために設立されました17,20 膿瘍 。
ゼブラフィッシュは、広く様々な病原体と宿主免疫系21との間の相互作用を研究するために、最後の二十年の間に使用されてきました。この代替脊椎動物モデルの増加成功はやる気と多数のウイルスや細菌感染19,22,23,24,25,26,27,28,29をより良く理解するためのその使用を検証し、主要な、ユニークな機会に依存しています。ほとんどの他の動物モデルとは対照的に、ゼブラフィッシュ胚は、非侵襲的な蛍光画像30を可能にする光学的に透明である。これは、HAS は 、M を研究するために導きました膿瘍は、細菌の形態学的可塑性の一例を表す外よれの説明で最高潮に達する、前例のない詳細をゼブラフィッシュ胚を感染させました。コーディングは、免疫系の転覆の新機構と急性Mの病因を促進する重要なメカニズムを表し膿瘍感染症19。
このレポートでは、Mの病態生理学的特徴を解読するためにゼブラフィッシュの胚を使用して、新しいツールと方法について説明します感染膿瘍と菌と自然免疫系との間の密接な相互作用を研究します。まず、 それ自体細菌接種、胚の準備、及び感染の処理を含む詳細なマイクロインジェクション手順は、提示されています。方法は、具体的にMを評価するように適合さそのような宿主の生存と細菌負荷など様々なパラメータを測定することによって膿瘍の病原性は、提示されています。特別な焦点は、どのように与えられています感染および M.に対する宿主免疫応答の監視、時空間レベルで、運命および進行へビデオ顕微鏡を用いて膿瘍 。また、M.間に寄与し、マクロファージの役割を調査するために感染膿瘍 、方法は、（遺伝的にまたは化学的ベースのいずれかの方法を使用して）、マクロファージ枯渇胚に記載されているが生成されます。最後に、固定または生きているいずれかの胚を用いて、マクロファージまたは好中球との特異的相互作用を可視化するプロトコルが記載されています。
このレポートの目的は 、Mに新たな光を当てるために、さらなる研究を刺激することです膿瘍病原性メカニズム、特に急性および制御不能な感染プロセスの確立によれの役割。
Protocol
Representative Results
Discussion
ゼブラフィッシュは最近、リアルタイム36に広い視野と共焦点イメージングを用いて細菌感染症のダイナミクスを研究するための優れた脊椎動物のモデル系として浮上しています。一緒にマイクロインジェクション法（プロトコル4）と分散マイコバクテリア懸濁液（プロトコル2.2）の組み合わせは、再現性の全身感染症、およびその後のモニタリングとホストマクロファージと細菌?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、有益な議論のために、それぞれtdTomatoとわさびの発現を可能にpTEC27とpTEC15の寛大な贈り物のためにリポ – クロドロネートとL.ラマクリシュナンを提供するためのK.喫茶に感謝しています。フランス国立研究機構（ANR ZebraFlam-10-MIDI-009とDIMYVIR ANR-13-BSV3-007-01）と欧州共同体のセブンス枠組み計画（FP7-PEOPLE-2011-ITN）のプロジェクトのこの作品の一部を形成しますグラント契約に基づきなし。 PITN-GA-2011-289209マリー・キュリー初期研修ネットワークFishForPharmaため。私たちは、CMデュポンに資金を提供するために協会グレゴリーLemarchalとVaincreラMucoviscidose（RF20130500835）を感謝することも望みます。
Materials
| BBL MGIT PANTA | BD Biosciences | 245114 | |
| Bovine Serum Albumin | Euromedex | 04-100-811-E | |
| Catalase from Bovine Liver | Sigma-Aldrich | C40 | |
| Difco Middlebrook 7H10 Agar | BD Biosciences | 262710 | |
| Difco Middlebrook 7H9 Broth | BD Biosciences | 271310 | |
| Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt (Tricaine) | Sigma-Aldrich | A5040 | |
| Oleic Acid | Sigma-Aldrich | O1008 | |
| Paraformaldehyde | Delta Microscopie | 15710 | |
| Phenol Red | Sigma-Aldrich | 319244 | |
| Tween 80 | Sigma-Aldrich | P4780 | |
| Agar | Gibco Life Technologie | 30391-023 | |
| Low melting agarose | Sigma-Aldrich | ||
| Instant Ocean Sea Salts | Aquarium Systems Inc | ||
| Borosilicate glass capillaries | Sutter instrument Inc | BF100-78-10 | 1mm O.D. X 0.78 mm I.D. |
| Micropipette puller device | Sutter Instrument Inc | Flamming/Brown Micropipette Puller p-87 | |
| Microinjector | Tritech Research | Digital microINJECTOR, MINJ-D | |
| Tweezers | Sciences Tools inc | Dumont # M5S | |
| Microloader Tips | Eppendorf |
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