Summary

진 균 marinum 감염 성인 Zebrafish에 모델링 결핵

Published: October 08, 2018
doi:

Summary

여기, 우리는 성인 zebrafish의 자연 병원 체 진 균 marinum를 사용 하 여에 프로토콜 모델 인간의 결핵을 제시. 추출 된 DNA와 RNA 감염 된 zebrafish의 내부 장기에서 총 mycobacterial를 물고기와 정량으로 호스트의 면역 반응에 로드 공개를 사용할 수 있습니다.

Abstract

결핵균 은 현재 매년 1.7 백만 사망자와 10.4 백만 감염을 일으키는 최악의 인간 병원 체입니다. 이 박테리아에 노출 인간 멸 균된 감염에서 적극적으로 진행 하는 치명적인 질환에 이르기까지 다양 한 질병 스펙트럼을 발생 합니다. 가장 일반적인 형식은 잠재성 결핵, 무 증상, 하지만 가능성이 fulminant 질병으로 다시 활성화 합니다. 성인 제 브라와 그것의 자연 병원 체 진 균 marinum 최근 결핵의 질병 넓은 스펙트럼을 공부 하는 해당 모델을 입증 했다. 중요 한 것은, mycobacterial 감염의 맥락에서 적응 면역 반응 뿐만 아니라 자발적인 대기 시간 및 재가이 모델에서 공부 될 수 있다. 이 문서에서는, 우리는 성인 zebrafish, mycobacterial 로드 및 양이 많은 PCR에 의해 호스트 면역 응답의 측정에 대 한 핵 산 추출에 대 한 내부 장기의 컬렉션의 실험적인 감염에 대 한 방법을 설명합니다. -집을-개발한, M. marinum-특정 정량 분석 결과 또한 비 분할 휴면 또는 최근에 죽은 mycobacteria에서 DNA 탐지 전통적인 도금 방법 보다 더 민감한. 로 동일한 개인에서 DNA와 RNA 추출, 질병 상태, 그리고 호스트와 병원 체 유전자 발현의 관계를 연구 가능 하다. 결핵에 대 한 성인 zebrafish 모델은 따라서 호스트 병원 체 상호 작용 연구에 매우 적용, 비 포유류에서 vivo에서 시스템으로 자체을 선물 한다.

Introduction

Zebrafish (Danio rerio) 생물 의학 연구에 널리 사용 되는 동물 모델 이며 일반적인 척 추가 있는 생물학에 대 한 허용된 모델입니다. Zebrafish는 인간의 질병을 모델링 연구의 많은 분야에 맞게 조정 되었습니다 및 감염 및 면역학 연구의 여러 세균 3 및 바이러스 감염4 1 암 심장 질환2 에서 장애 , 5. 또한, zebrafish 태아의 전 utero 개발 했다는 제 브라 인기 모델 개발 생물학6 및 독물학7,8.

감염 생물학을 포함 하 여, 연구의 많은 분야에서 광학 투명 zebrafish 애벌레는 일반적으로 사용 됩니다. 원시 세포는 검색 된9때 첫 번째 면역 세포 24 h 게시물 수정 (hpf)에 표시 됩니다. 호 중구는 약 33 hpf10표시 다음 면역 세포 이다. Zebrafish 애벌레는 이렇게 감염의 초기 단계 적응 면역 세포11의 부재에서 타고 난 면제의 역할을 연구 하 고 실현. 그러나, 그것의 완전 한 기능 적응 면역 시스템과 성인 zebrafish 감염 실험에 대 한 복잡성의 추가 계층을 제공합니다. T 세포 감지할 수 있습니다 주위 3 일 게시물 수정12및 B 세포는 기능 항 체를 생산할 수 4 주 게시물 수정13. 성인 zebrafish 포유류 타고 난 및 적응형 면역 시스템의 모든 주요 대응 하고있다. 물고기의 immune systems와 인간 사이의 주요 차이점은 림프 조직의 해부학에서 뿐만 아니라 항 체 isotypes에서 발견 된다. Zebrafish는 반해 인간이 515세 항 체 클래스14, 있다. 골 수와 림프절의 부재, 물고기에서 기본 림프 장기는 신장과 thymus16 와 비장, 신장과 창 자 2 차 림프 기관17역할. 타고 난 및 적응형 셀의 전체 면역 무기고와 이러한 차이도 불구 하 고 성인 zebrafish 호스트 병원 체 상호 작용 연구에 대 한 높은 적용, 사용 하기 쉬운, 비 포유류 모델입니다.

Zebrafish는 요즘 결핵18,,1920,,2122공부 가능한 모델로 설립 되었습니다. 결핵은 결핵균에 의해 발생 하는 공 수 질병 이다. 세계 보건 기구에 따르면 결핵 2016 년에1.7 백만 죽음을 야기 하 고 하나의 병원 체 전세계23에 의해 죽음의 주요 원인이 다. 마우스24,25, 토끼26 및 비 인간 영장류27 가장 유명한 동물 모델 각 얼굴 하지만 결핵 연구에 그들의 한계는. M. 결핵 감염의 비 인간 영장류 모델 유사 인간의 질병 가장 밀접 하 게, 하지만이 모델을 사용 하 여 하는 것은 심각한 윤리적 고려 사항으로 인해 제한 합니다. 다른 동물 모델 M. 결핵 질병 병 리에 영향을 주는 호스트 특이성에 의해 방해 된다. 아마 결핵 모델링에서 가장 큰 문제는 인간의 질병에 감염 및 질병 결과의 광범위 한 스펙트럼: 결핵은 매우 이질적인 질병 면역 잠재성, 활성 및 다시 활성화 감염28 살 균에서 배열 을 재현 하 고 실험적으로 모델 하기 어려울 수 있습니다.

진 균 marinum 85% 아미노산 신원을29와 ~ 3000 orthologous 단백질 M. 결핵 의 가까운 친척 이다. M. marinum 는 자연스럽 게 zebrafish 생산 육아, 그것의 내부 장기19,30에서 결핵의 감염. 결핵 연구에 사용 되는 다른 동물 모델, 달리 zebrafish 생산 많은 자손, 그것은 제한 된 공간을 요구 한다 그리고 중요 한 것은, 그것은 neurophysiologically 최소한 개발된 척추 결핵 모델 사용할 수 있습니다. 또한, M. marinum 감염 원인 잠재성 감염, 활성 질병 이나 심지어 살 균 mycobacterial 감염의 성인 zebrafish 밀접 하 게 인간의 결핵19, 의 결과의 스펙트럼을 흉내 낸 31 , 32. 여기, M. marinum 복 부 캐비티에 주입 하 고 양이 많은 PCR를 사용 하 여 mycobacterial 부하와 제 브라에서 면역 반응을 측정 하 여 실험 결핵 모델 성인 zebrafish의 방법 설명 조직 샘플입니다.

Protocol

모든 zebrafish 실험 동물 실험 보드 핀란드 (ESAVI/8245/04.10.07/2015)에 의해 승인 되었습니다가지고. 메서드는 법 (497/2013)와 핀란드에서 과학 또는 교육 목적을 위해 사용 하는 동물의 보호에 정부 법령 (564/2013)에 따라 수행 됩니다. 1. 배양 진 균 marinum 의 참고: 진 균 marinum 능력이 인 간에 있는 표면 감염을 일으키는 병원 체 이기 때문에, 개인 안전 및이 박?…

Representative Results

진 균 marinum 자연 물고기 병원 체는 제 브라의 내부 장기를 감염 하 고 조직학 보이는 육아19조직의 감염을 생성 합니다. 성인 zebrafish M. marinum 복 주사에 의해 감염 됩니다. DNA와 RNA를 추출 하 고 mycobacterial 부하 정량적 중 합 효소 연쇄 반응 (정량) DNA를 템플릿으로 사용 하 여 측정 된다. 방법의 개요는 그림 1에 표시 됩?…

Discussion

여기는 실험적으로 감염 된 성인 zebrafish 조직에서 추출한 DNA에서 mycobacterial 로드를 측정 하는 정량 기반 응용 프로그램에 설명 합니다. 이 응용 프로그램은 뇌관 16S 23S rRNA 내부 베낀된 공백 시퀀스40설계를 기반으로 합니다. 생선 샘플에서 총 mycobacterial 부하 DNA 교양된 mycobacteria의 알려진된 수에서 추출 하 고 어떤 주어진된 순간에 그 한 박테리아는 그것의 게놈의 복사본이 하나…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품으로는 핀란드 문화 재단 (H.L.), 템 퍼 결핵 재단 (H.L., L. M.V. M.M.H., M.P.), 핀란드 결핵 협회 (Suomen Tuberkuloosin Vastustamisyhdistyksen Säätiö) (H.L., 재단 지원 되었습니다. M.M.H., M.P.), Sigrid Jusélius 재단 (M.P.), 에밀 Aaltonen 재단 (M.M.H.), 제인 및 Aatos Erkko 재단 (M.P.)와 핀란드의 아카데미 (M.P.). Leena Mäkinen, 한 나-Leena Piippo 및 제 나 Ilomäki에 그들의 기술 지원을 인정 됩니다. 저자는 그들의 서비스에 대 한 템 퍼 Zebrafish 실험실을 인정합니다.

Materials

Mycobacterium marinum American Type Culture Collection ATCC 927
Middlebrock 7H10 agar BD, Thermo Fisher Scientific 11799042
Middlebrock OADC enrichment BD, Thermo Fisher Scientific 11718173
Middlebrock 7H9 medium BD, Thermo Fisher Scientific 11753473
Middlebrock ADC enrichment BD, Thermo Fisher Scientific 11718173
Tween 80 Sigma-Aldrich P1754
Glycerol Sigma-Aldrich G5516-500ML
GENESYS20 Spectrophotometer Thermo Fisher Scientific
Phosphate buffered saline tablets (PBS) Sigma-Aldrich P4417-50TAB
Phenol red Sigma-Aldrich P3532
27G needle Henke Sass Wolf 4710004020
1 ml syringe Henke Sass Wolf 4010.200V0
Omnican 100 30G insulin needle Braun 9151133
3-aminobenzoic acid ethyl ester (pH 7.0) Sigma-Aldrich A5040
1.5 ml homogenization tube Qiagen 13119-1000
2.8 mm ceramic beads Qiagen 13114-325
Ethanol, ETAX Aa Altia
2-propanol Sigma-Aldrich 278475
Chloroform VWR 22711.290
Guanidine thiocyanate Sigma-Aldrich G9277 FW 118.2 g/mol
Sodium citrate Sigma-Aldrich 1613859 FW 294.1 g/mol
Tris (free base) Sigma-Aldrich TRIS-RO FW 121.14 g/mol
TRI reagent Molecular Research Center TR118 Guanidine thiocyanate-phenol solution
PowerLyzer24 homogenizator Qiagen
Sonicator m08 Finnsonic
Nanodrop 2000 Thermo Fisher Scientific
SENSIFAST No-ROX SYBR, Green Master Mix Bioline BIO-98005
qPCR 96-well plate BioRad HSP9601
Optically transparent film BioRad MSB1001
C1000 Thermal cycler with CFX96 real-time system BioRad
RNase AWAY Thermo Fisher Scientific 10666421 decontamination reagent eliminating RNases
DNase I Thermo Fisher Scientific EN0525
Reverse Transcription Master Mix Fluidigm 100-6298
SsoFast Eva Green master mix BioRad 172-5211

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Luukinen, H., Hammarén, M. M., Vanha-aho, L., Parikka, M. Modeling Tuberculosis in Mycobacterium marinum Infected Adult Zebrafish. J. Vis. Exp. (140), e58299, doi:10.3791/58299 (2018).

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