ワックス蛾ハチノスツヅリガの幼虫は、最近、 レジオネラ·ニューモフィラ感染を研究するためのin vivoモデルとして設立されました。ここでは、接種、細菌の病原性とレプリケーションの測定だけでなく、感染した血球の抽出と分析を含む幼虫にレジオネラ症の病因を特徴づける基本的な技術を実証する。
レジオネラ·ニューモフィラ 、レジオネラ症という重症肺炎の原因物質は、感染し、肺胞マクロファージ内で複製されます重要なヒト病原体である。その病原性はレジオネラを含む液胞(LCV)として知られている複製許容空胞を確立することが不可欠であるドット/ IcmをIV型分泌系(T4SS)に依存します。L.ニューモウイルス感染は、新規感染モデルを検索するにはつながるが、ほとんどのマウス系統が許容されないマウスでモデル化することができます。我々は最近、ワックス蛾ハチノスツヅリガの幼虫がLの調査に適していることが示されているニューモウイルス感染。G. mellonellaは、ますますヒト病原体の感染のモデルとして使用され、良好な相関は、昆虫および哺乳動物モデルにおいて、いくつかの細菌種の病原性との間に存在する。幼虫の免疫防御の重要な構成要素は、血球、専門職である取ると侵略者を破壊ら食細胞、。L.ニューモは 、感染LCVを形成し、これらの細胞内で複製することができる。ここでは、L.を分析するためのプロトコルを実証するGのニューモ病原性感染L.を成長させる方法など、mellonellaモデル 、 ニューモは 、阻害剤を用いた幼虫を前処理幼虫に感染し、定量化し、免疫蛍光顕微鏡用の感染細胞を抽出する方法。我々はまた、競合アッセイにおける細菌複製、フィットネスを定量化する方法について説明します。これらのアプローチは、L.において重要な要因を決定するために、変異体の迅速なスクリーニングを可能にするこの複雑な病原体の我々の理解を助けるための新しいツールを記述したニューモ病原性、。
感染の動物モデルは、細菌の毒性因子の決定に非常に貴重なことが証明されている。しかし、無脊椎動物のモデルは、感染の伝統的な哺乳動物モデルに対する実行可能な代替手段としてますます注目を集めている。ワックス蛾の幼虫は、 ハチノスツヅリガはますます1グラム陽性菌およびグラム陰性菌2,3およびいくつかの病原性真菌4,5を含む重要なヒト病原体の数を研究するために使用されています。昆虫モデルを使用すると、無脊椎動物、G.として、伝統的な哺乳動物モデルに比べて多くの利点を有しているmellonellaは哺乳動物モデルの倫理的な制限を受けない。また、幼虫は容易に維持することができる麻酔なしで注射により感染させ、化学的阻害剤6による前処理を受け、C 7 37℃でインキュベーションを維持する。興味深いことに、Gのいくつかの微生物の病原性との間に良好な相関MELlonella、感染の哺乳動物モデルは、2,8を確立されている。 Gの免疫系の増加理解mellonellaも、このモデル生物の特性を支援しています。哺乳類に見られるような昆虫が適応免疫システムを持っていませんが、抗菌ペプチド9の生産を含む洗練された携帯電話や上腕骨の防御を持っています。血球、細胞の防御の主要なメディエーターであり、アールGの体液(または血液)に見られる最も多くの細胞タイプmellonella 10、これらの細胞は、プロの食細胞であり、両方が取り上げおよび食作用リソソームコンパートメント10,11に分解菌や細菌の侵入を中心に根粒を形成し、物理的に細菌の複製12を制限することで、ヒトマクロファージや好中球に類似した機能を実行します。
レジオネラ·ニューモフィラ、重度pneumoniの原因となる呼吸器病原体である(レジオネラ症)など13高齢者や免疫低下などの影響を受けやすい集団では。 レジオネラは、それが淡水アメーバ14,15の様々な種の病原体である場合には、両方の環境と人工の水源に普遍的に見られる。 レジオネラが生存し、宿主細胞16〜20に275以上のエフェクタータンパク質を移行することが4分泌系(T4SS)を入力ドット/ Icmを(細胞小器官の輸送に欠陥/細胞内増殖)として知られる多タンパク質複合体を利用することによって、これらの専門的な食細胞内で複製されます。これらのタンパク質は、 レジオネラ菌を含む液胞(LCV)の創出につながる、正常な宿主細胞貪食経路を破壊するのに役立つ。 LCVは、リソソームとの融合を回避し、代わりに粗面ER 21,22に似た特殊な区画内に生じた小胞体(ER)由来の小胞を、募集しています。L.ニューモは偶然の人間の道と考えられているフィブリノゲン、それはアメーバ内で複製することができ、同じ戦略は、また、ヒトの肺胞マクロファージ23における複製を可能にする。
哺乳動物宿主は、マウスおよびモルモット24,25を含むヒトレジオネラ感染症のモデルとして特徴付けられている。しかし、マウス系統の大部分は軽度、自己制限感染24を現像近交系アルビノA / Jマウスを除いて、 レジオネラ感染に耐性である26。モルモットモデルはより密接にヒトの疾患25に似ているが、突然変異体およびコストの増加がないことは、その使用27を落胆。さらに、いくつかの無脊椎動物モデルは、 線虫などのレジオネラ·ニューモフィラ感染のために開発されている、 キイロショウジョウバエ29および30〜32アメーバのいくつかの種を28 エレガンス 。しかし、これらのモデルは、Cの弱点、病原性を持っている虫 </em>システムは、このモデルの有用性を制限する、28ドット/ ICM-依存しません。 ショウジョウバエモデルは、細菌の病原性因子が29とが、このモデルが十分に特性決定されていない有望であると思われる調査において有効であることが証明された。単細胞アメーバLの環境のホストであるニューモ分子レベル33での病原性因子の作用を調べるための理想的には、しかしながら、そのようなカスパーゼ34と 、感染に対する哺乳動物宿主細胞応答のいくつかの重要なメディエーターを欠いている。既存のモデルの弱点は、哺乳動物の実験に関連するコストが高く、倫理的な問題に加えて、他の適切なモデル生物29,35の検索につながっている。
我々は最近らは、G. mellonellaは、L.に適したモデルです。 ニューモ病因36,37。このプロトコルに感染するために使用される実験技術の詳細Gを ING mellonella幼虫は、幼虫の道徳を分析し、計数および免疫蛍光のために血球を抽出し、実行可能なCFUでレプリケーションを決定することは、感染した幼虫からカウントします。
レジオネラ·ニューモフィラ感染のガレリアmellonella幼虫モデルは、病因のin vivo研究に有用なツールです。ここでは、マクロファージの感染の多くの局面では、G.で要約することができることが示されている毒性および細菌の複製ドット/ IcmをT4BSSの役割とドット/ ICM-エフェクターSIDCの局在を含むmellonellaモデル 。さらに、我々は、アクチン重合の化学的阻害剤が著しくmacophages 47で得られた結果を模倣し、細菌の内在化を幼虫の死亡率を引き起こすのに必要とされるという証拠を支持し、幼虫の死亡率を減少させることを実証する。以前は、L.間の病原性のばらつきが実証されている他の感染モデルにおいて見ニューモフィラ株はG.で確認できmellonellaおよびポスト指数増殖期の病原性因子の誘導は、細菌の病原性に必要である<suそのGを確認したP> 36、 mellonellaは、L.に適したモデルです。 ニューモウイルス感染 。
LのCFUを決定単独あるいは混合感染で感染幼虫からのニューモフィラを大幅モデルの有用性を向上させます。以前は、いくつかの要因は、感染29,48-51の1つ以上のモデルにおける細菌の複製に微妙な効果を有することが発見されている。幼虫は適応免疫系を有していないが、先天性免疫応答の存在は、微妙な表現型を増幅するのに役立つことができる単独でのマクロファージと比較して、より強力な選択を提供する。したがって、これらの株は、おそらく大幅に幼虫の死亡率には影響しませんが、それらはGに細菌の複製やフィットネスの低下示し得る、可能性があるmellonellaモデル 。だけでなく、Lの複製幼虫におけるニューモフィラ 、我々は後半、感染の大幅な血球減少を示している。 Lとニューモはまた、細菌の複製の間接的な測定として役立つことができる血球減少を測定し、その複製サイクルの終了時に宿主細胞を溶解することが期待される。最近の結果は、この絵が最初に37を belivedよりも複雑であることを示唆しているが、血球の枯渇は以前、感染3,52昆虫の死亡率と相関している。最近では、幼虫の飢餓を53免疫応答の抑制を介して感染に対する感受性の増加をもたらすことが示されている。ここに記載されたアッセイでは、幼虫は試験期間のために供給されていなかったし、それが供給された幼虫がLに応答する方法も知られていないニューモウイルス感染 。
G.の利点の一つモデル生物としてmellonellaは、感染した幼虫からの血球の抽出および定量が容易である。前回の動画は、しかし、METの昆虫54,55から血球を抽出するための様々な方法が示されているここで紹介するHODはシンプルで即時処理に適しています。一度抽出し、血球を容易に定量免疫蛍光のために使用される、透過電子顕微鏡またはフローサイトメトリー36 56または培養し、感染流すことができるエクスビボ 3感染に対する細胞の応答を詳細に調査することを可能にする。これは大幅にモデルの柔軟性が向上します。 G.においては、免疫蛍光ための一つの注意点mellonellaはG.に対して検証抗体の供給が限られているmellonellaタンパク質 。しかし、研究は幼虫タンパク質57とヒトの免疫関連タンパク質に対する抗体に対する抗体の生成を実証しているが、Gを認識することが見出されたmellonellaタンパク質は11 G.上の免疫蛍光の可能性を実証mellonella血球 。
Gの使いやすさmellonella感染は可能性の迅速な、ミディアムスループットスクリーニングを可能にし種々のレジオネラ種および株の病原性を比較するために使用され、さらに、そのような接着分子58または他のモデルにおいて病原性のために必要とされる2型分泌系59は 、以前に同定された病原性因子を分析するために使用することができる。また、このモデルの使用は、分泌され、転位エフェクタータンパク質を含む新規な病原性因子の同定およびさらなる特徴付けを可能にする。近年、L.のホスホリパーゼC活性を示されたニューモはGの役割を担っているmellonella病原 60ドット/ ICMのエフェクタータンパク質SDHAは、病原性37に必要であること。加えて、我々は最近、G.において観察される表現型の間に相関があることが実証されているmellonellaおよびA / Jマウス系統37。
これは、環境原生動物および単細胞宿主とムリを補完するために、このツールの価値を強調NEの感染モデル。 G.幼虫ゲノム配列が利用可能となり、より多くの遺伝学的ツールが確立されるとmellonellaモデルは、将来的にはさらに多くの貴重になります。この方向でのステップは、免疫関連のトランスクリプトーム61と鱗翅属 62で遺伝子サイレンシングを進めるためのイニシアチブの形成を詳細に最近の出版が含まれています。
G.を使用することによりmellonella幼虫は、L.の病因を研究するために使用することができる細菌の病原性の単純、迅速な読み出し回数を有するニューモ 。これらのアッセイの確立とLの広いスクリーニングニューモ株および血清群は、この新しいツールの有用性を増加し、Lの我々の理解に貢献していきますニューモ病因。
The authors have nothing to disclose.
CRハーディングは、ウェルカムトラストの学生の身分のWT086724によってサポートされていました。
Material/ Equipment | |||
ACES yeast extract (AYE) broth | 4 g ACES, 4 g yeast extract, 0.4 g α-ketoglutarate, pH 6.9, 400 ml H2O, autoclaved, 4 ml iron solution*, 4 ml cysteine solution* *add sterile ingredients after autoclaving |
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Charcoal buffered yeast extract (CYE) plates | As above, with the addition of 0.6 g activated charcoal and 6 g agar | ||
Sterile iron solution (Ferric Pyrophosphate) | Sigma | P6526 | 0.6 mM solution, sterile filtered |
Sterile cysteine solution | Sigma | C7880 | 3.3 mM solution, sterile filtered |
G. mellonella (waxworms) | Livefood UK | W250 | |
Anti-HA-Tetramethyl Rhodamine Isothiocyanate (TRITC) | Sigma | H9037 | |
Anti-Legionella LPS | Cambridge Biosciences | PA1-7227 | |
Anti-Rabbit IgG Alexa488 | Jackson Immunoreach | 711-485-152 | |
Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) | Sigma | I6758 | |
Dulbeccos phosphate buffered saline (D-PBS) | Sigma | D8662 | |
Paraformaldehyde | Agar Scientific | R1026 | |
Ammonium chloride (NH4Cl) | Sigma | A9434 | |
Trypan Blue solution | Sigma | T8154 | |
Digitonin | Sigma | D141 | |
Cytochalasin D | Biomol International | BML-T109-0001 | |
[header] | |||
Material | |||
Microtiter Syringe | Sigma | 24544 | |
Cell counter, double, Improved Neubauer | VWR | 631-0926 | |
Centrifuge | For centrifuging plates | ||
Fluorescence microscope | Any microscope with appropriate filters for the required fluorophores | ||
Inverted microscope | For viable cell counting | ||
Puncture-proof glove | Turtleskin |