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Immunology and Infection

Estrazione di emociti da larve di Drosophila melanogaster per infezione microbica e l'analisi

Published: May 24, 2018
doi:
10.3791/57077
, ,
1School of Molecular Biosciences, College of Veterinary Medicine,Washington State University, 2Integrative Physiology and Neuroscience, College of Veterinary Medicine,Washington State University

Summary

Questo metodo viene illustrato come visualizzare l’invasione del patogeno nelle cellule di insetto con modelli tridimensionali (3D). Emociti da larve di Drosophila sono stati infettati con agenti patogeni virali o batterici, ex vivo o in vivo. Emociti infetti erano quindi fissi e macchiati per l’imaging con un microscopio confocale e la successiva ricostruzione cellulare 3D.

Abstract

Durante l’infezione patogena di Drosophila melanogaster, emociti gioca un ruolo importante nella risposta immunitaria durante l’infezione. Così, l’obiettivo del presente protocollo è di sviluppare un metodo per visualizzare l’invasione di agente patogeno in un apposito comparto immune di mosche, vale a dire emociti. Utilizzando il metodo presentato qui, fino a 3 × 106 live emociti sono ottenibili da 200 drosofila 3rd instar larve in 30 min per infezione ex vivo . In alternativa, emociti possono essere infetti in vivo attraverso l’iniezione di 3rd instar larve seguita da estrazione di emociti post-all’infezione 24 h. Queste cellule primarie infette sono stati corretti, macchiato e imaging utilizzando la microscopia confocale. Quindi, rappresentazioni in 3D sono stati generati da immagini per mostrare definitivamente l’invasione dell’agente patogeno. Inoltre, può essere ottenuto RNA di alta qualità per qRT-PCR per la rilevazione delle seguenti mRNA patogeno infezione e sufficienti proteine possono essere estratte da queste cellule per l’analisi Western blot. Presi insieme, presentiamo un metodo per la riconciliazione definitiva dell’invasione di agente patogeno e conferma dell’infezione utilizzando tipi di agente patogeno batterico e virale e un metodo efficiente per l’estrazione di emociti per ottenere abbastanza emociti dal vivo dalla drosofila larve per esperimenti di infezione ex vivo ed in vivo .

Introduction

Drosophila melanogaster è un organismo modello consolidata per lo studio della immunità innata1. Durante la risposta immunitaria innata, emociti gioca un ruolo importante nella risposta alla sfida di agente patogeno. Emociti sono critici per incapsulare i parassiti, oltre ad avere una funzione importante nella lotta contro l’agente patogeno attraverso azione fagocitica durante infezione fungine, virali e batteriche2,3.

Al fine di meglio comprendere la risposta immunitaria innata dell’ospite all’infezione microbica patogena, è importante visualizzare come l’agente patogeno invade le cellule dell’ospite durante l’infezione. Questa visualizzazione contribuisce alla comprensione del meccanismo di invasione. Insieme ai dettagli della localizzazione intracellulare di agente patogeno e la risposta cellulare, questi dati possono fornire indizi circa la risposta dell’ospite all’infezione ed organelli cellulari con cui interagisce il microbo. Così, la ricostruzione del modello 3D dopo formazione immagine di microscopia può essere utile per determinare l’esatta posizione di agenti patogeni e cellule ospiti. In questo studio, abbiamo visualizzato l’invasione della Coxiella burnetii (c. burnetii), l’agente eziologico della febbre Q, una malattia zoonotica che rappresenta una grave minaccia per la salute umana e animale, in primarie emociti di Drosophila . Recentemente, è stato dimostrato che Drosophila sono sensibili al livello di biosicurezza 2 fase di Nine Mile II (NMII) clonare 4 ceppo di c. burnetii e che questo ceppo è in grado di replicare in drosofila4, che indica che Drosofila può essere utilizzato come organismo modello per studiare la patogenesi da c. burnetii .

Gli studi precedenti hanno usato emociti di esaminare la risposta immunitaria innata dell’ospite. Emociti sono stati utilizzati per osservazioni morfologiche5,6,7, analisi morfometrica2,8, fagocitosi analisi2,3, qRT-PCR2 , 9, immunoprecipitazione10,11, analisi immunofluorescente10,12, immunostaining13, immunoblotting3,10, 11 e immunohistochemistry9,14. Anche se le cellule della drosofila S2 sono anche disponibile per vari esperimenti in vitro , immortalizzazione e potenziale pre-esistente infezione virale cambiare loro comportamento15,16. L’utilizzo di cellule primarie al contrario di una linea di cellule immortalizzate, quali cellule S2, consente lo studio della funzione immune innata in un sistema più rappresentativo dell’intero organismo. Inoltre, l’infezione di emociti in vivoprima dell’estrazione, permette alle cellule di interagire con altre proteine ospite ed il tessuto, un vantaggio sopra estrazione di emociti prima dell’infezione ex vivo . Un numero di metodi differenti è stato utilizzato per ottenere un numero sufficiente di emociti in un breve periodo di tempo per mantenere l’emociti vivo8,17,18,19.

In questo studio, presentiamo un metodo per estrarre emociti da Drosophila 3rd instar larve per infezione microbica patogena con da c. burnetii, Listeria monocytogenes (Listeria) o invertebrato iridescente Virus 6 (IIV6). Descriviamo i metodi per le infezioni di emociti sia in vivo ed ex vivo . In vivo– ed ex vivo-emociti infetti sono stati visualizzati con microscopia confocale e utilizzati per creare modelli 3D di invasione da c. burnetii . Inoltre, utilizzando il protocollo di estrazione, ex vivo-emociti infetti sono stati utilizzati per l’espressione genica e proteica saggi. In particolare, per esaminare l’estensione dell’infezione con IIV6 e Listeria, RNA o la proteina totale è stata isolata dalle cellule per qRT-PCR o analisi Western blot. Presi insieme, il protocollo fornisce i metodi per raccogliere rapidamente un numero elevato di emociti da 3rd instar larve e prove che primari emociti, infetto in vivo o ex vivo, sono una piattaforma adatta per microbica agente patogeno infezione studi e analisi applicabili a valle quali microscopia, trascrittomica e proteomica.

Protocol

1. infezione ex vivo Medium e attrezzature In condizioni di sterilità, preparare fresco Drosophila emociti isolamento medio (DHIM) contenente di 75% Schneider Drosophila medie con 25% siero bovino fetale (FBS) e filtro sterilizzarlo. Strato 2-3 pezzi di pellicola di paraffina di 10 x 10 cm sotto un microscopio stereoscopico. Preparare il capillare di vetro. Impostare la stufa capillare estrattore al 55% del massimo. Tirare il tubo capillare di una punta …

Representative Results

Per raccogliere vivere emociti per infezione ex vivo , fino a 3 × 106 emociti sono stati estratti da 200 drosofila 3rd instar larve. Per sviluppare il nostro metodo, una serie di diverse tecniche sono stata tentata. Dissezione larvale individuale sarebbe prendere fino a 1,5 h, e una media di ~ 8000 cellule sono state ottenute utilizzando questo metodo18, la maggior parte dei quali non erano viva alla fine della raccolta. Suc…

Discussion

Per comprendere meglio come cellule dell’ospite infettate, è importante chiarire la localizzazione dell’agente patogeno nelle cellule, soprattutto quando si sperimenta il patogeno non precedentemente testato e cella tipo combinazioni4. Mentre studiando la cascata di risposta cellulare dopo l’infezione può indicare invasione produttivo dell’agente patogeno, la combinazione dei dati di risposta cellulare e imaging è essenziale per dimostrare l’infezione e l’invasione dell’agente patogeno. Mentre …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Siamo grati al Dr. Robert Heinzen per fornire scorte di mCherry-esprimendo il burnetii della coxiella. Ringraziamo il Dr. Luis Teixeira per la fornitura di invertebrati marini iridescente virus 6 e il centro di Stock di Bloomington per fornire scorte volare. Questo progetto è stato finanziato in parte dalla concessione di NIH R00 AI106963 (al A.G.G) e Washington State University.

Materials

Schneider's Drosophila Medium  Thermo Fisher Scientific (Gibco) 21720024 1.1.1), 2.1.2)
Fetal Bovine Serum GE Healthcare Life Sciences  (HyClone) SH30070.03HI 1.1.1), 2.1.2)
Filter (0.22 µL) RESTEK 26158 1.1.1)
Strainer (100 µm) Greiner bio-one 542000 1.2.1), 2)
Stereo microscope Amscope SM-1BSZ-L6W 1.2), 2)
Glass capillary Fisher Scientific 21-171-4 1.1), 1.2), 2)
Capillary puller Narishige International USA, Inc. PC-10 1.1.3)
Mineral oil Snow River Products 1.1.4)
Nanoinjector Drummond Scientific Company 3-000-204 1.1), 1.2), 2.2)
Forceps VWR 82027-402 1.1.5), 1.2), 2), 3.1.7)
CO2 delivery apparatus Genesee Scientific 59-122BC 1.2), 2)
Trypan Blue Thermo Fisher Scientific (Gibco) 15250061 1.3)
Hemocytometer Hausser Scientific 3100 1.3)
24 well plate Greiner bio-one 662160 1.4), 2.2)
Coxiella burnetii – mCherry Dr. Heinzen, R. 1.4), 2.2)
Drosophila fruit juice plates Cold Spring Harbor Protocols 2.1) http://cshprotocols.cshlp.org/content/2007/9/pdb.rec11113.full
Agar Fisher Bioreagents BP1423-500 2.1.1.1)
Methyl paraben Amresco 0572-500G 2.1.1.2)
Absolute ethanol Fisher Bioreagents BP2818-500 2.1.1.2)
Welch's 100% Grape juice frozen concentrate, 340 mL Amazon B0025UJVGM 2.1.1.3)
Petri dishes, 10 x 35 mm Fisher Scientific 08-757-100A 2.1.1.4)
Microscope cover glass Fisher Scientific 12-545-80 1.4.4), 2.2.2)
Yeast, Bakers Dried Active MP Biomedicals 0210140001 2.1) Add 2 parts of water to 1 part of yeast (v/v)
Tungsten needle Fine Science Tools 10130-20 2.1)
Holding forceps VWR HS8313 2.1)
Paraformaldehyde Fisher Scientific FLO4042-500 3.1.3)
Triton X-100 Fisher Scientific BP151-500 3.1.3)
Bovine Serum Albumin Fisher Scientific BP9706-100 3.1.3)
4',6-diamidino-2-phenylindole Thermo Fisher Scientific 62247 3.1.4)
Antifade mounting medium Thermo Fisher Scientific P36930 3.1.6)
Confocal microsope Leica TCS SP8-X White Light Confocal Laser Scanning Microscope 3.2)
3D imaging reconstruction software Leica LASX with 3D visualization module 3.3)
Microscope slides Fisher Scientific 12-552-3 3.1.6)
Invertebrate iridescent virus 6 (IIV6) Dr. Teixeria, L. 4) PLoS Biol, 6 (12), 2753-2763, doi: 10.1371/journal.pbio.1000002, (2008)
Listeria monocytogenes ATCC strain: 10403S 4) Listeria monocytogenes strain 10403S (Bishop and Hinrichs, 1987) was grown in Difco Brain-heart infusion (BHI) broth (BD Biosciences) containing 50 µg/ml streptomycin at 30 °C.
DNase I Thermo Fisher Scientific(Invitrogen) 18068015 gDNA degradation
cDNA Synthesis Kit Bio-Rad 1708891 cDNA synthesis
IIV6_193R_F IDT qRT-PCR, 5'- TCT TGT TTT CAG AAC CCC ATT -3'
IIV6_193R_R IDT qRT-PCR, 5'- CAC GAA GAA TGA CCA CAA GG -3'
RpII_qRTPCR_fwd SIGMA-ALDRICH qRT-PCR, 5'- GAA GCG TTT CTC CAA ACG -AG
RpII_qRTPCR_rev SIGMA-ALDRICH qRT-PCR, 5'- TTG AGC GTA AGC ATC ACC -TG
SYBR Green qRT-PCR reagent Thermo Fisher Scientific K0251, K0252, K0253 qRT-PCR
Real-Time PCR System Thermo Fisher Scientific 4351107, 7500 Software v2.0 qRT-PCR
Anti-Listeria monocytogenes antibody abcam ab35132 Western blot
Anti-Actin antibody produced in rabbit SIGMA-ALDRICH A2066 Western blot
Anti-Rabbit IgG (H+L), HRP Conjugate Promega W4011 Western blot
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References

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Hiroyasu, A., DeWitt, D. C., Goodman, A. G. Extraction of Hemocytes from Drosophila melanogaster Larvae for Microbial Infection and Analysis. J. Vis. Exp. (135), e57077, doi:10.3791/57077 (2018).
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