このプロトコルでは透明なゼブラフィッシュ幼虫に蛍光に分類されたt. の原因を注入したし、寄生虫運動は体内光シート蛍光顕微鏡を用いた観察されました。
シャーガス病は、寄生感染症のcruzi トリパノソーマの原因、その運動は細胞結合と侵略のためのローカリゼーションのため重要ではないが原因です。T. の原因の調査のため現在の動物モデルは、寄生虫生体内でヒトの感染症の初期の段階で理解の寄生虫の行動のための挑戦を表すの限られた観測を許可します。この原虫はベクトルと哺乳類を宿主のべん毛のステージが、その運動体内を記述する研究がないです。このプロジェクトの目的は、血管系のt. の原因運動を評価する生きている脊椎動物ゼブラフィッシュ モデルを確立するあった。幼虫は蛍光を注入した透明なゼブラフィッシュ trypomastigotes と光シート蛍光顕微鏡 (LSFM)、高光学解像度で生きる生物を可視化する非侵襲的手法を使って観察。このテクニックの共焦点と比較して光損傷の比較的低リスクのため長期間の寄生虫に視覚化できますや落射蛍光顕微鏡。サイズの異なる血管と卵黄で生きたゼブラフィッシュの循環系の旅t. 原因寄生虫が観察されました。彼らはまた心臓の収縮に関連付けられている強い力にもかかわらず房室弁と卵黄嚢の壁に添付で見ることができます。T. の原因の LSFM-接種ゼブラフィッシュ幼虫は寄生虫を循環の視覚化に使用することができます彼らの親和性、移行パターン、および生きている動物の心臓血管系の動的な環境で運動を評価する貴重なメソッド。
シャーガス病です原虫の寄生によって引き起こされるt. の原因。世界中の約 6 に 700 万人々 はt. の原因に感染しています。病気は、ラテン アメリカを中心に転送が、アメリカ合衆国、カナダ、多くの欧州と感染した個人1の移行を主因のいくつかの西部の太平洋国で報告されています。シャーガスは主として媒介および hematophagic「キスのバグ」としてよく知られているクロタマゴバチ亜科の昆虫の糞便との接触によって人間に送信されます。しかし、 t. の原因は、輸血、母から子、または寄生虫2と汚染される食糧の摂取の転移垂直を介して送信もできます。急性期感染症は主に無症候性または症候性恒常と 6 から 8 週間まで続くその後免疫系の関与は寄生虫の負荷を制御が3感染症を完全に排除していません。ほとんどの人は、慢性無症候期; を入力します。ただし、約 30% の患者は心臓系・頻度、消化器・神経システムが侵害された4症候性の慢性期を開発します。利用可能なワクチンがないとシャーガスの 2 つだけの有効な薬がありますので、このシナリオ提示病の治療とコントロールのための挑戦: benznidazole とニフルチモックス。どちらの治療法は長期管理を必要とし、2重篤な副作用があります。
生体内で動作寄生移行、携帯電話の添付ファイル、およびホスト内侵入を判断する鍵は、 t. の原因の動作の理解を増加生体内でモデルの欠如は、新規治療法の開発を制限します。Trypomastigotes の運動性は宿主細胞膜とそれに続く細胞侵入5への連結の重要なt. クルーズトリパノソーマ感染症の生体外で調査は示した。エネルギーの枯渇の影響を受けやすい細胞との共培養で trypomastigotes は細胞侵入6を減らすために示されています。興味深いことに、trypanosomatids の鞭毛運動もとして特徴づけされている寄生虫特異的抗体7に対する回避機構。
べん毛運動されている広く調査体外トリパノソーマ、アフリカ睡眠病8を引き起こす近縁寄生虫で。これらの trypanosomes の運動性のin vitro研究示した寄生虫前進9 の血液や体液、粘度や血液細胞の代表的な障害物の存在などの条件のシミュレーションが大事.としてまだそれされていない寄生虫体内血流の動きを視覚化することが可能。
ゼブラフィッシュ幼虫ホスト病原体の相互作用で体内を勉強する強力なモデルであります。小型・安価・ シャーガス病の他の確立された脊椎動物モデルと比較したときに発生する比較的簡単です。ゼブラフィッシュ自然免疫と適応免疫システム、人間に類似したが、適応免疫 4 日ポスト受精 (dpf) で開発を開始しは数週間別の10の成熟していません。初期の開発中にマクロファージのみがある場合即時免疫干渉10なし寄生虫の行動を研究するための大きな窓があります。ただし、病原体の動作を研究するため脊椎動物モデルとしてゼブラフィッシュ幼虫を活用する最大の利点は顕微鏡検査、11の画像に従う義務があるように、彼らの光の透過性にあります。また、遺伝を操作するための複数のツールがあります。たとえば、キャスパーのひずみは色素沈着はなく、完全に透明性と個々 の器官の可視化および挿入されたセル12のリアルタイム追跡のために有効な動物を作るとゼブラフィッシュ変異体ラインです。
生きたゼブラフィッシュを用いた共焦点または落射蛍光顕微鏡の迅速移動寄生虫の縦断的観察の重要な制限は、高速度で良好な画像品質と低溶込み深さイメージングの不可能性光損傷の危険。光シート蛍光 micsroscopy (LSFM) は、これらの観察を許可するようにこれらの制限を克服する新たなイメージング手法です。蛍光検出の目的の焦点面を照らすのみ 2 番目の直交照明目的を検出する目的の 1 つを使用して、それは共焦点顕微鏡と同様に、高解像度光学セクションを取得することが可能大幅削減光損傷、落射蛍光顕微鏡13に関しても。ここで使用される LSFM の手法は、単一平面照明顕微鏡 (SPIM)、光の薄いシートがゼブラフィッシュ幼虫の内で 1 つの平面を点灯と呼ばれます。
この方法論の目的は、 t. の原因運動と体内関連の動作を理解するための実行可能な非感染症モデルとしてのゼブラフィッシュ稚魚を確立することです。これを達成するためには、蛍光に分類された trypomastigotes、人間の感染症担当細胞フォームを透明なゼブラフィッシュ幼虫を注入し、ゼブラフィッシュの心臓血管の循環にt. の原因の動きを識別LSFM を使用しています。
本研究は、病原体挙動調査生体内で動物モデルとしてのゼブラフィッシュの利点を強調表示します。特に、本研究は、その自然環境のt. の原因病原体を可視化する手法を提案する: 血液循環。魚の循環微小環境の環境は哺乳類のそれに匹敵する、trypanosomatids は旅行、免疫系を回避、その環境25感染細胞へのアタッチのメカニズムを展開させた。このプロトコルでは、ひと細胞でのt. の原因の文化および蛍光標識べん毛の形のそれに続く分離の最適な手順の説明を提供しています。それは、寄生虫の後でマウントおよび LSFM を用いた可視化用透明ゼブラフィッシュ注入成功に対する適切な設定を示しています。最後に、このプロトコルは、寄生虫の場所と LSFM を用いた循環運動の効率的かつ効果的な生体内イメージングのための提案を提供しています。
Trypanosomes の鞭毛が細胞体から流れる後方地域から出てくるし、ハング無料生物26の前部で。T. の原因は寄生虫の体全体が起伏体前鞭毛を振ることによってそれ自身を推進します。鞭毛運動はt. グリコシルホスファチジルイノシトール27 (アフリカ睡眠病の病原) の場合のように、寄生虫の運動に不可欠なだけでなくがt. の原因5 で実証されているよう細胞感染を使用されても ,28。ゼブラフィッシュはt. の原因の自然宿主ではないが、ここで説明されているプロトコルを使用して開発心臓血管の循環システムで寄生虫の運動を学ぶことができます。また、コイ、ゼブラフィッシュ、 t. carassii t. borreli25.などのクラスに感染する trypanosomes 種があります。これらの寄生虫の種は動きとこれらの trypanosomatids; の付着機構をリアルタイムで勉強するされる可能性があります。このような研究は、哺乳類の細胞感染プロセスに洞察力を貸すことができます。
本研究では運動のt. の原因を注入した寄生虫が接種魚の心臓血管の循環を介して観測旅行、不透明な赤血球とともに移動および血管壁の構造に付着します。我々 は長作動距離 10 X 無彩色で家造られた LSFM を使用空気の目的 (17.6 mm) 0.25 の開口を有する照明アーム。X の 0.8 の開口と 3.5 mm の作動距離アポクロマート水浸対物レンズ 40 は、検出アームに使われました。検出の目的は、商工会議所外照明目的は試料室に浸っていた。商工会議所、coverslip で密封とロレンツォらで表した照明ビームが部屋を入力許可光学接着剤内のポート18照明を使用しました 50 mW DPSS レーザー 488 nm 音響光学波長可変フィルター変調したそのパワー。検出パスは、緑色蛍光タンパク質 (GFP) または FITC と互換性のあるフィルターを使用します。(自動回転) で理想的な毛細管試料ホルダー、試料室の温度制御を搭載した光シート顕微鏡は、このアプリケーションに適してする必要があります。顕微鏡を揃え、必要であればメーカーの指示または取得前、にユーザーの実験室の標準的なプロトコルに従って校正されて必要があります。このプロトコルでは、スピム ソフトウェア19を使用して顕微鏡を制御しました。
ゼブラフィッシュの循環、幼虫寄生添付ファイルが有効であることに注意してくださいすることが重要です。枢機卿の静脈では、寄生虫のいくつかの分までがくっついたままで中心部に彼らは弁と心臓の収縮と振動壁に開催。T. の原因は血流の方向にドリフトを流れる赤血球と対話するかどうかを明らかにするためにさらなる研究が残っています。以前の in vitro研究固体構造 (すなわち、血液細胞) の存在または体外血液を模倣する液体の粘度上昇を示すが、運動と寄生虫の速度に大きな影響を及ぼします9。
Amastigotes エスケープ貪食細胞、当初感染細胞型29後人間のt. の原因の感染のコースについて多くの質問があります。たとえばの方法に彼らは彼らの標的器官に到着?最寄りの臓器、心臓、消化器、中枢神経系などに親和性のメカニズムは何ですか。興味深いことに、この研究では寄生虫最初をイメージしました中心に寄生虫の最高密度のサイトだったので。ただし、注射後 7 日で、CFSE 信号は発展途上の腸でその後蓄積。魚や哺乳類の解剖学は異なるが、この研究の結果を示す親和性、寄生虫展示個体の違いにもかかわらず知られている推奨されるターゲット臓器への親和性を捉えた。この研究の重要な制限が 1 つの実験で使用される温度にかかわる。ゼブラフィッシュの幼虫は、全体の手順中に約 28 °C を保管すべき。この温度はベクトル ホスト (クロタマゴバチ亜科の昆虫) に類似しているかもしれません、しかし最終的なホスト (およそ 37 ° C) を構成する温血の哺乳類からはかなり異なるです。T. の原因は両方のホストのべん毛の生活形態を持っている知られています。しかし、この要因が動物の生体内での挙動の影響を必要があることを念頭に重要です。
Fish´s 適応免疫系は 4 週間ポスト受精までが成熟した、生得の免疫組織は開発の10の早い段階でアクティブ。48 または 96 hpf 早くも trypanosomes (データは示されていない) というラベルの付いたことを巻き込んだ貪食細胞を認めた.これは、寄生虫の可視化のための時間のウィンドウが制限されます。ただし、研究 fish´s 免疫応答の評価に焦点を当てる場合は、後の段階で注入を推奨可能性があります。また、トランスジェニック魚行ラベルのマクロファージに寄生虫の注射や免疫系の他の細胞は寄生虫添付ファイルと考えられるエンドサイトーシス機構の勉強に役に立つすることができます。寄生虫が CFSE 付け、トランスジェニック細胞ラベルに GFP、べきではないスペクトルの黄色または赤の端にマーカーが必要な場合に注意することが重要です。
寄生虫の動きの詳細な方向性を評価するためには、3 次元 (3 D) で彼らの軌跡を追うに便利があります。3 D 可視化とプロセスの再構築、高速システムが必要です。このプロトコルで使用される機器、それは 1 つの平面で寄生虫を視覚化することが可能だけです。この場合、我々 は寄生虫の動きの間に焦点面の安定性を維持し、1 つの平面でその軌跡を記録を優先しました。
ここで提案された方法論は、心血管系の循環で寄生虫の動作をさらに調査に道を開きます。要約すると、ゼブラフィッシュ幼虫の中ライブ蛍光寄生虫をイメージングする本質的なステップがあります。(i) 早く孵化した胚 (24-48 hpf) や幼虫や色素沈着はなくと 72 96 hpf 間動物の使用、透明性とを簡単に挿入。(貪食細胞によって寄生虫クリアランスを避けるために注入後、できるだけ早く画像 ii) 幼虫(iii) (例えば、心嚢領域) に関心のあるサイトで LSFM の集中および焦点を維持します。この小説の手順により、初めて生きている有機体のt. の原因を検討する可能性の提供、自然感染ニッチに匹敵する環境で trypomastigotes の可視化ができます。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、 Vicerrectoría デ研究デ ラ ロス ・ アンデス大学、および USAID の研究と技術革新のフェローシップ プログラムからConvocatoria Interfacultadesによって支えられました。魚の維持、支援、フアン ラファエル ブイトラゴと Yeferzon アルジラ川に感謝します。
0.5-10 μL Micropipette | Fisherbrand | 21-377-815 | |
Agarose RA | Amresco | N605 | Regular |
Agarose SFR | Amresco | J234 | Low Melting point |
Aquarium salt | Instant ocean | SS15-10 | |
Cell Count chamber | Boeco | Neubauer | |
Cell culture flasks | Corning | 430639 | |
Centrifuge | Sorvall | Legend RT | |
CFSE | ThermoFisher | C34554 | |
Detection objective | Nikon 40x 0.8NA | 40x CFI APO NIR | |
DMEM medium | Sigma-Aldrich | D5648 | |
Dumont #5 fine forceps | World precision Instruments | ||
Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt (Tricaine) | Sigma-Aldrich | A5040 | |
Fetal calf serum (FCS) | Eurobio | CVFSVF00-01 | |
Filter | Chroma | ET-525/50M | |
Glass capillaries for embryo mounting | Vitrez Medical | 160215 | |
Glass capillaries for pulling needles | World precision instruments | TW100-4 | |
Glucose | Gibco | A2494001 | |
HEPES | Gibco | 156300-80 | |
Incubator | Thermo Corporation | Revco | |
Larval microinjection mold | Adaptive Science Tools | I-34 | |
Laser | Crystalaser | DL488-050 | |
L-glutamine | Gibco | 250300-81 | |
Methylene blue | Albor Químicos | 12223 | |
Micromanipulator | Narishige | MN-153 | |
Micromanipulator system | Sutter Instrument | MP-200 | For LSFM |
Micropipette puller device | Narishige | PC-10 | |
Microscope | Olympus | CX31 | |
Microscope (inverted) | Olympus | CKX41 | |
Multipurpose microscope | Nikon | AZ100M | |
Neubauer counting chamber | Boeco Germany | ||
Penicillin-streptomycin | Gibco | 15140-163 | |
Petri dish 94×16 | Greiner bio-one | 633181 | |
Plastic pasteur pipette | Fisherbrand | 11577722 | |
Rotation stage | Newport | CONEX-PR50CC | |
RPMI-1640 medium | Sigma-Aldrich | R4130 | |
Sodium pyruvate | Gibco | 11360-070 | |
Stereoscope | Nikon | C-LEDS | |
Tricaine (MS-222) | Sigma-Aldrich | 886-86-2 | |
TRIS | Amresco | M151 | |
Trypsin-EDTA (0.25%) | Gibco | R-001-100 | |
Tubes 15 ml | Corning | 05-527-90 |