여기에서, 우리는 병원체 복구 및 전사체 분석에 선행된 더 낮은 호흡기관에 주입의 비침범성 경로를 제공함으로써 이차 세균성 폐렴 연구를 향상시키는 방법을 제시한다. 이러한 절차는 재현 가능하며 캐뉼라, 가이드 와이어 또는 광섬유 케이블과 같은 특수 장비 없이도 수행할 수 있습니다.
인플루엔자 감염 에 따르는 이차 세균성 폐렴은 미국에 있는 죽음의 상위 10개의 주요한 원인 안에 일관되게 순위. 현재까지, 공동 감염의 murine 모형은 1 차적인 및 이차 감염 둘 다의 병리학을 탐구하기 위하여 개발된 1 차적인 공구이었습니다. 이 모델의 보급에도 불구 하 고, 증심 절차에 관한 상당한 불일치, 복용량 볼륨, 그리고 efficacies 연구 중 널리 퍼진. 더욱이, 이러한 노력은 병원체가 감염 후 질병 진행에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 방법을 해결하는 데 크게 불완전했다. 본 명세서에서 우리는 이차 세균성 폐렴의 뮤린 모델에 사용되는 병원균 전달, 회복 및 분석의 정확한 방법을 제공한다. 당사는 경간 내 주입을 통해 통제된 부피를 하부 호흡기로 직접, 그리고 고르게 정확하게 전달할 수 있음을 입증합니다. 폐는 병원체 부담을 회복하고 정량화하기 위해 절제될 수 있습니다. 감염된 폐의 절제에 이어, 후속 전사 분석을 위해 고품질 병원체 RNA를 추출하는 방법을 설명한다. 이 절차는 전문 실험실 장비를 사용하지 않고 전달의 비 수술 방법인 에서 혜택을 이차 세균성 폐렴에 병원균 기여를 조사하는 재현 가능한 전략을 제공합니다.
인플루엔자 감염에 따른 이차 세균성 폐렴은 미국에서 주요 사망 원인이며 연구1,2의활성 영역이다. 이차 세균성 폐렴의 murine 모형을 사용하여 수많은 연구 결과에도 불구하고, 병원체 주입 및 심문에 관하여 불일치는3,4,5남아 있습니다. 또한, 많은 이전의 노력이 이차 세균 감염에 대한 민감성 증가로 이어지는 인플루엔자의 면역 조절 효과에 초점을 맞추고 있지만, 최근 의 자료에 따르면 세균 병원균의 독성 조절은 동등하다는 것을 시사합니다. 질병의 설립을 향해 기여6,7,8,9. 이 새로운 데이터는 병원체 반응에 대한 조사를 용이하게 하는 공동 감염의 뮤린 모형에 있는 이차 세균성 폐염을 탐구하는 더 정확한 방법을 필요로 합니다.
인플루엔자 공동 감염 모델에 고유, 숙주 유기체는 이차 세균 제의 투여 전에 1 차적인 인플루엔자 감염에 의해 의도적으로 면역 손상된다. 인간 숙성에서 관찰되는 질병 병인을 가장 잘 복제하기 위해서는 각 감염제의 개별 및 조합 효과를 관찰할 수 있도록 1차 및 이차 제제모두의 병원체 부하를 조절하는 것이 필수적이다. 가장 일반적으로, 마우스의 호흡기 감염은 비강 내 투여3,4,5,6,10을통해 확립되었다. 이 경로는 기술적으로 간단하고 일부 단일 에이전트 감염 응용 프로그램에서 적합 할 수있는 만큼, 점안 절차, 용량 볼륨 및 효능은 내에서 매우 가변적이기 때문에 공동 감염 모델에 적합하지 않습니다. 출판 문학3,4,5,6.
이차 세균성 폐렴 병인의 더 완전한 이해를 얻으려면, 호스트와 병원체 둘 다의 기여를 고려해야 합니다. 이를 위해, 우리는 감염된 폐에서 가능한 박테리아와 병원체 RNA의 회복을 위한 간단하고 재현 가능한 접근법을 개발했습니다. 이 방법은 세균RNA의 후속 격리에 선행된 간단한, 비침범성 내선 내 주입 절차를 이용합니다. 본 명세서에 기재된 심개내 시술은 앞서 설명한 방법과 유사하며 병원체전달(11,12,13)에한정되지 않는다. 이 특정 절차의 사용은 저렴한 비용으로 이점을 얻을 수 있으며 캐뉼러, 가이드 와이어 또는 광섬유 케이블과 같은 특수 장비를 사용할 필요가 없습니다. 또한, 이 절차는 비 침습적이기 때문에 뮤린 과목에 대한 최소한의 스트레스를 보장하고, 접종 역학에서 염증 반응을 최소화하며, 여러 피험자의 감염을위한 효율적인 전달 경로를 제공합니다. 간략하게, 이소플루란 마취 마우스는 절개에서 중단됩니다. 집게는 부드럽게 기관에 미리로드 된 구부러진, 무딘 팁, 21 게이지 바늘의 삽입 및 병원체 부하의 전달 에 이어 혀를 잡는 데 사용됩니다. 이 절차의 검증은 균등하게 폐 구획에 분포 된 염료의 시각적 인 확인과 세균 부하의 회복에 의해 입증된다. 그런 다음 감염된 폐에서 가능한 황색포도상구균(S. aureus)을회복하는 방법을 설명하고 고품질 병원균 RNA를 분리하는 재현 가능한 방법을 설명합니다.
이 모형의 사용은 이차 세균성 감염을 공부하는 고도로 능률적이고 재현가능한 방법을 제공합니다. 병원균 접종의 전달을 엄격하게 제어하는 능력은 각 병원체의 개별 및 조합 효과를 보다 정밀하게 관찰 할 수 있게합니다. 보다 일반적인 비강 내 주입 경로의 비효율성은 문헌에 존재하는 용량 및 농도의 불일치에 기여할 가능성이 있다. 이차 세균성 폐렴을 연구하는 정확한 뮤린 시스템의 부족이 폐 공동 감염의 엄격에 기여하는 세균성 특정 반응을 확인하는 사실 인정을 연기한 것이 합리적입니다. 이차 세균 감염 도중 독성 발현을 공부하기 위하여 재현가능한 모형을 개발하는 것은 이 감염을 개량하기 위하여 백신 또는 약 표적의 확인으로 이끌어 낼 수 있었습니다.
내선 주입 단계는 성공적으로 더 낮은 호흡기 감염 및 병원체의 어떤 다운 스트림 분석을 설치하는 것이 중요합니다. 이 기술을 배울 때, 감염성 물질을 투여하기 전에 염료(방법에 설명된 대로)를 사용하는 연습을 하는 것이 도움이 될 수 있다. 염료를 사용하면 접종을 호흡기로 직접 시각화 할 수 있습니다. 발생할 수 있는 일반적인 실수는 기관 보다는 식도에 무딘 바늘의 삽입입니다. 이것은 폐 보다는 오히려 위장으로 접종의 납품 귀착될 것입니다. 이 실수를 수정하려면 바늘을 몸에서 더 멀리 각도를 잡고 기관으로 전달하십시오. 일단 숙달되면, 이 절차는 매우 효율적이며 많은 수의 마우스와 함께 실험을 수행하는 데 사용할 수 있습니다. 마우스를 마취하기 위해 일괄 처리하여 작업하면 마우스당 약 30초 만에 내골 내 주입을 완료할 수 있습니다. 또한, 폐의 절제는 마우스 당 2 ~ 3 분 안에 완료 될 수있다.
감염된 조직에서 실행 가능하고 순수한 세균 RNA의 회복은 전사체 분석에 매우 중요합니다. RNases는 유비쿼터스이며 신속하게 실험15를망칠 수 있습니다. 일부 방법은 RNase 억제제 사용 포함; 그러나, 우리는 RLT-ß-mercaptoethanol에서 -80 °C에서 샘플을 동결하거나 모든 RNase 자유 튜브 및 시약을 사용하여 RNA 격리를위한 샘플을 즉시 처리하는 것이 RNase 오염을 줄이는 데 효과적이라는 것을 발견했습니다. 또한 한 번에 최대 6개의 샘플을 정화하는 것이 좋습니다. 6개 이상의 샘플을 포함하면 RNA 분해가 절정에 달할 수 있는 프로토콜 단계 간의 대기 시간을 연장할 수 있습니다. 일단 정제, 주의 또한 어떤 불필요 한 동결 해동 주기를 피하기 위해 주의 해야 한다. 따라서 한 샘플에서 여러 번의 분석이 수행될 경우 -80 °C에서 저장하기 위해 정제 된 RNA를 aliquoting하는 것이 좋습니다.
본 명세서에서 검토된 기술 이외에, 이 방법은폐(16)의절제 및 균질화 이전에 기관지 폐포 세척을 수행함으로써 보충될 수 있다. 이것은 전체 하부 호흡기의 세척또는 봉합사 스레드를 사용하여 기관지 나무의 한 가지 팔이 남아있는 가지를 통해 세척을 제한함으로써 달성 될 수 있습니다. 종종 이는 병원체 부하의 회복의 감소를 유도하지만, 이에 따라 락테이트 탈수소효소 활성, 세포 집단 정체성 및 사이토카인 프로파일과 같은 정보를 얻을 수 있는 샘플을 제공한다16. 이 데이터는 함께 이차 세균성 폐염 도중 생기는 호스트 병원체 상호 작용의 더 완전한 이해를 형성할 수 있습니다.
논의 된 방법은 이차 세균성 폐렴의 맥락 내에 있었지만, 그들은 더 낮은 호흡기 감염의 모든 뮤린 모델로 확장하기에 적합하다; 특히, 설치된 접종의 엄격하게 제어 된 전달 및 복구의 혜택을 누릴 수 있습니다. 더욱이, 다른 많은 감염 경로와 마찬가지로, 내/내 주입은 치료제 및 환경화합물(12)의투여와 같은 비감염성 적용에 활용될 수 있다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 니콜 마이스너, M.D./Ph.D., 몬태나 주립 대학, 내선 내 점착 방법을 확립에 그녀의 도움에 감사드립니다. 이 작품은 건강의 미국 국립 연구소에 의해 지원되었다 (보조금 NIH-1R56AI135039-01A1, GM110732, R21AI128295, U54GM115371), 뿐만 아니라 몬태나 대학 시스템 연구 이니셔티브 (51040-MUSRI2015-0015)에서 자금 농업 실험 스테이션.
Lysing Matrix B | MP Biomedicals | 6911100 | Referred to in text as "0.1 mm silica beads" |
21-gauge blunt needle | SAI | B21-150 | 1.5" is recommended. |
RNase-Free DNase Set | Qiagen | 79254 | DNase used in the accompanying text. |
FastPrep-24 Classic Instrument | MP Biomedicals | 116004500 | FastPrep FP120 is no longer available. Referred to in text as "Bead Beater" |
TaqMan AIV-Matrix Reagents | Applied Biosystems | 4405543 | Influenza A M-segment qRT-PCR kit. |
Intubation Stand | Kent Scientific | ETI-MES-01 | Referred to in text as "intubation platform." Intubation platform used in the accompanying video was made in house. |
RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74106 | RNA purification kit; contains RNeasy columns, Buffer RLT, Buffer RW1, and Buffer RPE |
QIAamp Viral RNA Mini Kit | Qiagen | 52904 | Viral RNA purification kit. |
Tissue Grinders | Thermo Fisher Scientific | 02-542-08 | |
2-Mercaptoethanol (β-Mercaptoethanol) | Calbiochem | UN2966 |