マウスでイメージ細菌感染にルシフェラーゼを用いた
Summary
生きている動物における細菌感染症の生物発光イメージングのための方法が説明されています。病原体は、生きた動物における感染症の光学全身イメージングを可能にルシフェラーゼを発現するように変更されます。動物モデルは、ルシフェラーゼを発現する病原体に感染し、病気の結果として得られるコースは、生物発光イメージングによってリアルタイムに可視化することができます。
Abstract
イメージングは、生物学的プロセスを監視するために使用することができる貴重な技術です。特に、癌細胞、幹細胞、特異的な免疫細胞の種類、ウイルス性病原体、寄生虫や細菌の存在は1-2動物の生活の中でリアルタイムで追跡することができる。病原体の研究への生物発光イメージングのアプリケーションは、図3-4動物モデルにおける感染症の分析のための従来の戦略に比べて利点があります。感染症は病原体の位置と量を決定するために安楽死を必要とせず、時間をかけて個々の動物の中で可視化することができる。光イメージングは、包括的なすべての組織や器官の検査ではなく、以前に感染していることが知られているサイトのサンプリングが可能。さらに、特定の組織への接種の精度は、事前に直接失敗した実験全体を通して接種前方に動物を運ぶために決定することができます。イメージングは、各動物を個々に続くことを可能にするので、動物との間のばらつきは、してコントロールすることができます。イメージングは、非常にために3〜4病原体の負荷を決定するために組織をサンプリングすることなく、多数の時点からデータを取得する機能が必要な動物数を削減する可能性があります。
このプロトコルは、ルシフェラーゼを発現する細菌の組換え株のために生物発光イメージングを使用して、生きた動物での感染を可視化する方法を説明します。コメツキ ムシ（CBRLuc）とホタルルシフェラーゼ（FFluc）は、基板5月6日としてルシフェリンを利用する。 CBRlucとFFluc両方によって生成される光は、生きている動物モデル7-9の光学的イメージングのためのこれらのルシフェラーゼの優れた記者を作り、500〜700 nmまでの広い波長を持っています。 600 nmのより大きい光の波長はヘモグロビンによる吸収を避けるためと、そのため、効率的に哺乳動物の組織を通過する必要があるため、これは主にです。ルシフェラーゼは、遺伝子的に光信号10を生成するバクテリアに導入する。マウスは、リアルタイムで感染症のモニタリングを可能にするために気管内生物発光細菌を接種した肺です。ルシフェリンの注入後、画像がIVISイメージングシステムを用いて取得されます。撮像中に、マウスはXGI – 8ガスAnethesiaシステムを使用してイソフルランで麻酔する。画像をローカライズすると、それぞれ、細菌感染の部位（複数可）と数字を表す信号源を、定量化するために分析することができます。イメージング後、CFU決定は、細菌の存在を確認するためにホモジナイズした組織で行われている。細菌のいくつかの投与量は、発光して細菌数を関連付けるために使用されます。イメージングは、抗菌性化合物およびワクチンの有効性の病因と評価の研究に適用することができます。
Protocol
Discussion
これらのプロトコルは、通常、高品質の画像につながる次のようですが、それは、イメージングの研究から、正確で一貫性のあるデータを得るためにいくつかの主要な問題を考慮することが重要です。発光画像は、信号が背景の上にあるとカメラが飽和されていないことを保証するために600〜60,000カウントを持っていることを取得しておく必要があります。得られた信号は600m以内であれば露…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らはこの研究を通して貴重な議論と支援をCirillo研究室のメンバーに感謝。我々は、博士ジョシュアヒルとこのプロトコルの撮影時の支援のための博士はジェームズサミュエルの研究室に感謝。この作品は、国立衛生研究所から、ビル＆メリンダゲイツ財団と助成金AI47866から助成金48523によって賄われていた。
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Isoflurane | VETONE | 501027 | ||
| Ketamine | Butler animal health supply | |||
| Xylazine | MP Biomedical | 158307 | ||
| Luciferin | GMT | LUCK-100 | ||
| Fetal plus solution | VOR tech pharmaceutical | |||
| Cathether (22G x 1”) | TERUMO | OX2225CA | ||
| Guide wire | Hallowell EMC | 210A3491 | ||
| Octocope with speculum | Hallowell EMC | 000A3748 | ||
| Xenogen IVIS system | Caliper Life Sciences | |||
| XGI-8-gas Anesthsia System | Caliper Life Sciences | |||
| Living Imaging Software | Caliper Life Sciences | |||
| Transparent nose cones | Caliper Life Sciences | |||
| Light baffle divider | Caliper Life Sciences |
References
- Wilson, T., Hastings, J. W. Bioluminescence. Annu Rev Cell Dev Biol. 14, 197-230 (1998).
- Contag, C. H., Bachmann, M. H. Advances in in vivo bioluminescence imaging of gene expression. Annu Rev Biomed Eng. 4, 235-260 (2002).
- Hutchens, M., Luker, G. D. Applications of bioluminescence imaging to the study of infectious diseases. Cell Microbiol. 9, 2315-2322 (2007).
- Doyle, T. C., Burns, S. M., Contag, C. H. In vivo bioluminescence imaging for integrated studies of infection. Cell Microbiol. 6, 303-317 (2004).
- Wood, K. V., Lam, Y. A., Seliger, H. H., McElroy, W. D. Complementary DNA coding click beetle luciferases can elicit bioluminescence of different colors. Science. 244, 700-702 (1989).
- Wet, J. R. d. e., Wood, K. V., Helinski, D. R., DeLuca, M. Cloning of firefly luciferase cDNA and the expression of active luciferase in Escherichia coli. Proc Natl Acad Sci U S A. 82, 7870-7873 (1985).
- Hastings, J. W. Chemistries and colors of bioluminescent reactions: a review. Gene. 173, 5-11 (1996).
- Zhao, H. Emission spectra of bioluminescent reporters and interaction with mammalian tissue determine the sensitivity of detection in vivo. J Biomed Opt. 10, 41210-41210 (2005).
- Rice, B. W., Cable, M. D., Nelson, M. B. In vivo imaging of light-emitting probes. J Biomed Opt. 6, 432-440 (2001).
- Contag, C. H. Photonic detection of bacterial pathogens in living hosts. Mol Microbiol. 18, 593-603 (1995).
- Kuo, C., Coquoz, O., Troy, T. L., Xu, H., Rice, B. W. Three-dimensional reconstruction of in vivo bioluminescent sources based on multispectral imaging. J Biomed Opt. 12, 024007-024007 (2007).
- Weissleder, R. A clearer vision for in vivo imaging. Nat Biotechnol. 19, 316-317 (2001).
