Method Article
Это видео статье описывается высокую пропускную трубопровода, которая была успешно создана, чтобы заразить и анализировать большое количество эмбрионов рыбок данио, обеспечивающих новый мощный инструмент для соединения тестирования и лекарственных препаратов с использованием целый животных позвоночных организм.
Данио рерио становятся ценным инструментом в доклинической фазе показы новых лекарственных препаратов в целом животной модели с высокой пропускной возможности скрининга. Они могут быть использованы для преодоления разрыва между сотовыми основе анализов на ранних стадиях и в естественных условиях проверки в моделях млекопитающих, уменьшая, таким образом, число соединений, проходящих через к тестированию на гораздо более дорогих моделях грызунов. В этом свете, в настоящем рукописи описывается новый высокую пропускную трубопровода с использованием данио, как в естественных условиях модельной системы для изучения эпидермального стафилококка и микобактерий Marinum инфекции. Эта установка позволяет поколение и анализ большого количества синхронных эмбрионов равномерно инфицированы. Кроме того, гибкость трубопровода позволяет пользователю легко реализовать другие платформы для улучшения разрешающей способности анализа при необходимости. Сочетание данио вместе с инновационной высокой пропускной TEchnologies открывает поле проверки на наркотики и открытия новых возможностей не только из-за прочности с помощью целого животную модель, но также из-за большого количества трансгенных линий, доступных которые могут быть использованы, чтобы расшифровать механизм действия новых соединений.
На сегодняшний день данио (Danio рерио) было успешно установлено в качестве эффективной модели для изучения различных инфекционных заболеваний 1. Данио эмбриона предлагает уникальный возможностей в естественных изображений из-за их прозрачности и большого количества существующих трансгенных репортерных линий, экспрессирующих флуоресцентные белки. Это мощное сочетание позволяет отслеживать различные типы иммунных клеток во времени при взаимодействии с патогенов, таких как микобактерии Marinum, ближайшего родственника М. туберкулез 2 или эпидермальный стафилококк, главный причинным биоматериала, связанной инфекции 3-5. Различные маршруты инфекции могут быть использованы в эмбрионов данио рерио в зависимости от целей исследования 6.
Один из этих инфекционных маршрутов желток инъекции бактерий. Главное преимущество этого метода по сравнению с другими является то, что желток Infectiна может выполняться автоматически с помощью роботизированной инъекции, значительно уменьшая время впрыска и позволяет высокую воспроизводимость инфекции 7, 8.
Предыдущая работа, с использованием данио как высокой пропускной в естественных условиях модельной системы для изучения S. эпидермальный и М. Marinum инфекции показали, чтобы быть успешным 7, 8. Эта система способна для выявления прогрессирования заболевания через робота инъекции желтка из ранних эмбрионов и с помощью флуоресцентной считывания в качестве меры для бактериальной нагрузки. В соответствии с этим понятием, эта установка была оптимизирована и создана высокоэффективная высокую пропускную трубопровода с потенциалом генерировать большое количество равномерно инфицированных эмбрионов и отслеживать прогрессирование инфекции во время после лечения ряда соединений. Установленном установки можно генерировать до 8000 синхронных эмбрионов на экрандля прогрессирования заболевания, обработка таким образом до 2500 эмбрионов в час. Эмбрионы сортируются в зависимости от их бактериальной нагрузки с помощью автоматизированной системы, обеспечивая однородных групп инфицированных личинок. Кроме того, для проверки настройки, эффекты ссылкой известные предотвратить прогрессирование туберкулеза у млекопитающих были протестированы на эмбрионах, инфицированных M. штамм Marinum E11 или более опасной М штамм 9.
Это исследование подробно описывает высокую пропускную трубопровод, который был создан, чтобы быть в состоянии генерировать большое количество инфицированных эмбрионов и последующий анализ бактериальной прогрессии во время развития и после обработки соединением.
1. Штаммы бактерий и условия роста
2. Подготовить рыбок данио яиц
3. Инъекционных игл
4. Экспериментальная План инъекций
5. Анализ потока-цитометр
7. Высокое разрешение изображений
Представленные результаты показывают, что высокая пропускная способность трубопровода для изучения S. эпидермальный и М. Marinum инфекции было успешно установлено и что может быть распространен и на другие модели инфекции. Во-первых, использование большого разведения сосуда (рис. 1А), на основе опубликованной системе по Adatto и соавт. (2011) 11, дает возможность генерировать большое число синхронных яиц в единичных событий, дающими высокую контроль процесса нереста. Следующая, чтобы иметь возможность вводить большое количество эмбрионов в течение короткого периода времени, был использован улучшенная версия ранее разработанной автоматизированной системы микро-инъекции 7 (рис. 1А). Для ослов, который является лучшим стадия развития для желтка инфекции, инъекции с S. эпидермальный и М. Маринум проводились на всех различных стадий между 1 и 512 клеточной стадии, в соответствии с описанием, сделанного Kimmel и соавт. (1995) 12 .
Инъекции с 100 КОЕ S. эпидермальный между сценой 16 и 128 клеток обеспечивает лучшую инфекции шаблон (рис. 2). Бактерии распространение внутри желтка течение 3 дней и распространяться в организме из 3 руб годов. Выполнение инъекции до стадии 16 клеток приводило к высокой смертности от 4 точек на дюйм, и после инъекции этап 256 клеток показал, главным образом рост бактерий внутри желтка с трудом любых бактерий, распространяющихся в теле эмбриона. Количественное определение бактериальной нагрузки проводили с помощью анализа интенсивности флуоресценции с использованием большого частиц проточного цитометра как описано Veneman и соавт. (2013) 8 (рис. 3).
Наблюдения показали, что оптимальная стадия развития для инъекций 30 КОЕ M. Marinum инъекции лишь от 16 до 128 клеточной стадии для деформации E11 (Рисунок 4А) и между 16-64 клеточной стадии с более опасную M Straiн (рис. 4В). Эмбрионы вводили на этих этапах показали рост бактерий внутри желтка и распространение бактерий через эмбриона (рис. 7). Заражение обоих штаммов на ранних стадиях представлены неспецифическую обобщенный рост бактерий ведущую эмбрионов умереть после 4 руб. С другой стороны, в эмбрионах, инъецированных на более поздних стадиях бактериальный нагрузка была ограничена желтка.
Далее, предварительная сортировка с крупной частицы проточного цитометра (рис. 1В) генерируется большие однородные группы зараженных рыб за исключением не-или сильно зараженных эмбрионов (5А и 6А). После предварительной сортировки, М. Marinum инфицированных эмбрионов лечили рифампицина, первый линия противотуберкулезной препарата. Предыдущие исследования показали, что лечение с рифампицином в дозе 200 мкМ эффективно снижает M. Marinum инфекция у рыбок данио 7, 13. Принимая advantagе большим количеством равномерно инфицированных эмбрионов, полученных с высокой пропускной способностью установки, обработки различными дозами был выполнен. Эмбрионы, инфицированных M. Marinum М штамм и обрабатывали в течение 48 часов с 12, 24 и 200 мкМ рифампицин показал, чтобы уменьшить эффективно микобактерий инфекции в зависимости от дозы (рис. 5б). С учетом эффективного уменьшения инфекции с использованием рифампицин в дозе 200 мкМ эту концентрацию использовали для будущих экспериментов. В соответствии с предыдущим результатом, изучая бактериальной прогрессирование бремени с помощью М. штамм Marinum E11 значительное снижение 24 часа в сутки и далее после обработки 200 мкМ рифампицина наблюдалось (рис. 6Б).
Кроме того, если изображения с большим увеличением, что требуется от этих эмбрионов, они могут быть отображены автоматически в 96-луночных планшетах (фиг. 1С), откуда образцы могут быть проанализированы с помощьюсистема скрининга Технология позвоночных Автоматизированная с крупной частицы Sampler установлен на CLSM.
Система скрининга Технология позвоночных Автоматизированная с Sampler крупной частицы представляет собой систему, которая может быть смонтирована на CLSM или стерео микроскопа. Это устройство позволяет загрузку живых или фиксированных эмбрионов из 96-луночный планшет или контейнер для массовых грузов автоматически через стеклянный капилляр, и ориентирует его в передней части камеры под нужным углом (например, спинной или боковой). Изображения эмбриона в любой ориентации могут быть сделаны с на камеры борту или с внешним CLSM (рис. 7). Эмбрионы будут впоследствии переданы в сборе или контейнер для отходов.
Рисунок 1. Mainstream экспериментальная OUTLНИС. А) рыбы взрослых ставятся вместе, чтобы сцепиться, яйца собираются, выстраиваются в агарозном пластины и вводят. Б) Инъецированные яйца инкубируют при 28 ° С и будет предварительно отсортированы для возможного лечения наркомании. C) Последующий анализ на большой частиц проточного цитометра и / или большая частиц Sampler / позвоночных Автоматизированная технология Скрининг с CLSM. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 2. Создание лучшего клеточной стадии для S. эпидермальный желток инъекции. Эмбрионы рыбок данио вводили в желтке на разных стадиях развития от 1 до 512 клеточной стадии с 100 КОЕ S. эпидермальный. Эмбрионы введенные в период с 1 ай 8 клеточной стадии показал рост бактерий в желтке и высокой смертностью от 4 руб. Эмбрионы вводили между 16 и 128 клеточной стадии показал рост бактерий в желтке и внутри тела, начиная с 3 руб. Эмбрионы вводили между этапе 256 и 512 клеток показали многие рост бактерий внутри желтка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 3. Количественное определение бактериального бремени, используя большой поток частиц цитометр. 100 КОЕ S. эпидермальный вводили в желток эмбрионов данио рерио.) до 5 точек на дюйм, каждый день, группы по 10 эмбрионов были гомогенизируют и помещают непосредственно, показывающий среднюю экспоненциальный рост, основанный на биологической два реплик (Столбики ошибок= SEM). Б) Большой поток частиц цитометр анализа показывает среднее сигнала флуоресценции от неинъекционные и S. эпидермальный вводят эмбрионы. Были проанализированы 30-160 эмбрионы в состоянии (планки погрешностей = SEM), разные буквы указывают статистические значимые различия по той ANOVA с последующим после специальной тест Тьюки (P <0,001), нс:. Не существенные различия С) корреляция между КОЕ и средний сигнал флуоресценции групп 10 S. эпидермальный инфицированных эмбрионов (планки погрешностей = SEM). Эта цифра была изменена с Венеман и др.. (2013) 8. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 4. Establishment из лучших клеточной стадии для М. Marinum желток впрыска. Эмбрионы рыбок данио вводили на всех различных стадиях развития от 1 до 512 клеточной стадии с 30 КОЕ M. Marinum E11 и М штамм. A, B) Эмбрионы впрыскивается из 1-8 клеточной стадии показал аналогичный распространения и смертности с обоих штаммов.) Эмбрионы вводят между 16-128 клеточной стадии с штамм E11 показал образование гранулем и системной инфекции в то время как инъекции от 256 до 512 клеточной стадии хранится бактериальную нагрузку в желток. Б) Эмбрионы вводят между 16-64 клеточной стадии с M штамма показали формирование гранулемы, как структуры и системной инфекции в то время как те, вводят от 128 до 512 клеточной стадии хранится бактериальную нагрузку в желток . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 5. Лечение М. Marinum острая инфекция с первой линии к противотуберкулезным препаратам. Эмбрионы вводят между 16-64 клеточной стадии с 30 КОЕ M. Marinum М штамм пропускались через крупной частицы проточного цитометра в 3 руб, где они сортируются в две группы после отбрасывания не-и / или высоко зараженных эмбрионов.) флуоресценции отдельных эмбрионов в обеих группах. B) эмбрионов, обработанных с рифампицином (РИФ ) в течение 48 ч при дозах 12, 24 и 200 мкМ были проанализированы на 4 точек на дюйм; их бактериальная нагрузка значительно снижается. в) представитель Copas профили эмбрионов, обработанных с ДМСО и рифампицина в дозах 12, 24 и 200 мкм в течение 24 часов. Бактериальной нагрузки и распределение обозначается красной пиков. Синяя линия представляет профиля элемента отсортированного (4 DPF данио еmbryo) по Copas. Были проанализированы 60-90 эмбрионов в состоянии. Каждая точка данных представляет отдельный эмбрион. Значения указаны как среднее ± SEM. нс: не существенные различия. Анализ статистической значимости различий был выполнен так ANOVA с последующим posthoc теста Тьюки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 6. Лечение М. Marinum хроническая инфекция с первым линия противотуберкулезной препарата. Эмбрионы вводят между 16-64 клеточной стадии с 30 КОЕ M. штамм Marinum E11 пропускались через большой поток частиц цитометр в 3 руб, где они сортируются в две группы после отбрасывания не-и / или высоко зараженных эмбрионов. A) флуоресценции индивидуальных эмбрионов в обеих группах. B) эмбрионов, обработанных с рифампицином (RIF) при 200 мкМ в течение 4 дней были проанализированы показывает значительное снижение бактериальной нагрузки через 1 день лечения. Были проанализированы 90 эмбрионов в состоянии. Значения указаны как среднее ± SEM. Различные буквы указывают на значительные различия между временными точками одного и того же лечения. * Обозначает значительные различия с контрольной группой. нс: не существенные различия. Анализ статистической значимости различий был выполнен так ANOVA с последующим posthoc теста Тьюки. (P <0,05). Рисунок B) после создания редактировался Spaink соавт. (2013) 13. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
hres.jpg "Первоначально" / files/ftp_upload/51649/51649fig7.jpg "/>
Рисунок 7. Результат М. Marinum E11 впрыска желток отображаемого использованием позвоночных автоматизированной технологии скрининга и КЛСМ. конфокальной Z стек (сшитые 3 изображения) от 5 точек на дюйм FLI1-EGFP 14 эмбриона.) Живой эмбрион показ распространение М. Marinum E11 бактерии (красный) по всему телу. B) Исправлена 5 точек на дюйм FLI-EGFP эмбрион показывая М. Marinum E11 бактерии (красный) по всему телу совместно локализации с лейкоцитов (светло-голубой) обнаружены L-пластина иммуноокрашивания 15.
Методология высокая пропускная описано в этой статье обеспечивает быстрый и экономически эффективный конвейер на экран большое количество эмбрионов и личинок рыб с различными типами инфекций. Используя большой племенной судно вместо традиционных одно-или семейными танков размножения способствует контроль над процессом нереста и поколение большего числа синхронных яиц. С улучшенной версии автоматизированной системы микро-инъекции 7, можно вводить до 2500 яиц почти все в той же стадии клеточного течение 1 часа. С помощью этих обновлений и улучшенного ПО целесообразно придать больше яиц, чем ранее было возможно, которые могут использоваться для выполнения больших экранов наркотиков с бактериальной пролиферации как зачитал. Однако этот метод по-прежнему ограничивается желток инъекцию, другие маршруты для инъекций, например, описанные Бенара и др.. (2012) 6, мы надеемся, будут включены в автоматизированную систему микро-инъекции в ближайшем будущем.
<р = класса "jove_content"> Хотя эти методы протестированные для скрининга данио, было бы полезно для приложений с других видов рыб, а также. Например, карп было указано иметь преимущества для экранов наркотиков. Как рыбок данио, яйца и эмбрионов ранних стадий, от карпа прозрачны, но с основным преимуществом своих больших размеров икры сотен тысяч яиц и наличия инбредных линий, которые предлагают более постоянный генетический фон 16.Анализ большого количества зараженных эмбрионов осуществляется с высокой пропускной большого потока частиц цитометра. Это устройство может сортировать проанализированы эмбрионов в нескольких пластин хорошо или чашке Петри делает его особенно подходящим для тестирования большого количества соединений. Если более высокое разрешение изображения необходимо, чем установка приспособлена таким образом, что большой поток частиц цитометра технологии могут быть использованы для предварительного скрининга и последующего анализа проб в среде черезположить с более высоким разрешением. Это может быть сделано с помощью технических средств досмотра позвоночных Automated 17, 18. Это устройство может автоматически собирать живые или фиксированные эмбрионов между 2 и 7 дней после оплодотворения из мульти пластины скважины или контейнер для массовых грузов, изображение 360 ° через капилляр с помощью КЛСМ или стерео микроскопии и распоряжаться снова через 2 контейнеров для массовых грузов, позволяющих ручной сортировки эмбрионов на основе от микроскопических изображений. Дальнейшее совершенствование позволит сортировку эмбриона после съемки в нескольких пластины а, следовательно, делает возможным экран автоматически большое количество отдельных эмбрионов в течение долгого времени с CLSM. Если предположить, что в будущих приложениях система скрининга Technology позвоночных Automated также может быть подключен к большому потока частиц цитометра технологии без необходимости предварительного личинок выдачи в нескольких луночные планшеты, приведет к более продвинутой сортировки.
Эта статья описывает установлениег оптимизация высокой настройки пропускной изучения S. эпидермальный и М. Marinum инфекции в качестве модели для открытия новых лекарств. Это показывает, что исход этих бактерий, вводимых в желтке зависит от стадии развития яиц во время инъекции. Потребители инъекционных М. Marinum E11 на 16-128 клеточной стадии или штамма M на 16-64 клеточной стадии приводит к тому же инфекции схеме, хвостового инъекции вены 2, 6. Однако эта установка не ограничивается распространением только бактериальных патогенов. Было показано, до этого можно с помощью робота вводить растворы, содержащие ДНК, РНК или Morpholinos для трансгенеза, более-выражения и генной нокдауна исследования, соответственно 13. Кроме того, было показано, что эта установка также полезен для изучения пролиферации раковых клеток и миграции. Поэтому этот трубопровод представляет собой универсальный способ высокой пропускной экраны различных сигнальных механизмов в контекстеврожденного иммунитета, применительно к инфекционных заболеваний и развитии рака. Эти экраны могут быть объединены с другими для открытия медицины, но и с анализом возможных токсических эффектов, определенных применимых препаратов.
JS является владельцем Life Science Методы BV, которая производит инструменты, используемые в этой статье.
Мы благодарны Leonie де Бур и Bas Zaat (Академический медицинский центр) за предоставление нам с S. эпидермальный О-47 штамм. Мы благодарим Рико Bongaarts, Фрэнсис Смет и Ангела Comas (Союз Biometrica) за помощью и советом с Copas XL и VAST анализа BioImager. Мы благодарим Дави де Витт, Ульрике Nehrdich и Лаура ван Hulst для рыб заведование и других коллег из Лейденского университета за полезные обсуждения. Это исследование является частью проекта P5.03 IBIZA исследовательской программы в биомедицинских материалов института, совместно финансируемого голландским Министерством экономики и Программы Смарт Mix (NWOA_6QY9BM) Нидерландов Министерства экономики и Нидерланды Министерство образования, культуры и науки. Дополнительная поддержка была получена от проекта ЕС ZF-Здоровье (FP7-Здоровье-2009-242048), и RMJ поддержали Марии Кюри общении как опытного исследователя в начальной подготовки сети FishForPharma (PITN-GA-201 ЕС1-289209). SJR получил финансирование от инновационных лекарственных средств Инициатива совместного проекта по договору грант п ° 115 337, ресурсы которого состоят из финансового участия со стороны Рамочной программы Европейского Союза Седьмой (FP7/2007-2013) и EFPIA компаний в добрые авторов contribution.The дальнейшего подтверждения финансовая поддержка со стороны университета фонда Лейденского (LUF) для робототехники и от Cyttron, в субсидиях программы Besluit Investeringen Kennisinfrastructuur, который в свою очередь при финансовой поддержке Нидерландской организации научных исследований для визуализации объектов. Приобретение системы Copas была частично поддержана Отдела по Земле и наук о жизни (ALW) при финансовой помощи от Нидерландской организации научных исследований (NWO, 834.10.004).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Middlebrook 7H10 agar | BD Bioscience, Franklin Lakes, New Jersey, USA | 262710 | |
Middlebrook 7H9 broth | BD Bioscience, Franklin Lakes, New Jersey, USA | 271310 | |
BBL Middlebrook oleic acid albumin dextrose catalase (OADC) enrichment | BD Bioscience, Franklin Lakes, New Jersey, USA | 211886 | |
BBL Middlebrook albumin dextrose catalase (ADC) enrichment | BD Bioscience, Franklin Lakes, New Jersey, USA | 211887 | |
LB agar | Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA | L5542 | Multiple suppliers |
LB broth | Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA | L3022 | Multiple suppliers |
Chloramphenicol | Bio-connect, Huissen, the Netherlands | 16785.03 | Multiple suppliers |
Hygromycin | Bio-connect, Huissen, the Netherlands | 25966.01 | Multiple suppliers |
Tween-80 | Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA | P1754 | Multiple suppliers |
Polyvinylpyrrolidone40 | Calbiochem, San Diego, California, USA | 529504 | Multiple suppliers |
Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt (Tricaine) | Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA | A5040 | |
Agarose | Sphaero-Q, Gorinchem, the Netherlands | S103 | Multiple suppliers |
Instant ocean sea salt | Sera Marin, Heinsberg, Germany | 5460 | |
iSPAWN | Techniplast, Buguggiate, Italy | iSPAWN | |
Automated microinjection system | Life Science Methods BV, Leiden, the Netherlands | Automated microinjection system | |
Complex Object Particle Analyzer and Sorter XL (COPAS XL) | Union BioMetrica Inc., Holliston, Massachusetts, USA | COPAS XL | |
Vertebrate Automated Screening Technology BioImager (VAST BioImager) | Union BioMetrica Inc., Holliston, Massachusetts, USA | VAST BioImager | |
LP Sampler | Union BioMetrica Inc., Holliston, Massachusetts, USA | LP Sampler | |
Confocal laser scanning microscope | Leica Microsystems, Wetzlar, Germany | TCS SL | |
Injection needle 10 µm inner diameter | Qvotek, Mississauga, Canada |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены