요약

생쥐는 일반적으로 Mycobacterium abscessus에 의한 감염에 내성이 있으며, 이는 폐 감염에 대해 절실히 필요한 항생제의 발견 및 개발을 복잡하게 만듭니다. 여기에서는 면역 능력이 있는 마우스에서 지속적인 감염을 전달하는 것으로 나타난 접종 준비 및 기관 내 감염 방법에 대해 설명합니다.

초록

가급적이면 폐를 감염시키는 환경 병원체인 Mycobacterium abscessus에 대한 만성 감염에 대한 강력한 마우스 모델이 절실히 필요합니다. 일 년 동안 지속된 다약물 요법은 환자의 치료율이 약 50%에 달할 정도로 용납할 수 없을 정도로 낮기 때문에 더 나은 항생제를 개발하기 위해 예측 전임상 도구가 필요합니다. 그러나 면역 능력이 있는 마우스는 일반적으로 M. 농양에 의한 폐 감염에 내성이 있습니다. 면역 능력이 있는 마우스에서 M. 농 양에 대한 지속적인 감염을 확립하려는 수많은 시도가 문헌에 보고되었습니다. 이 중 기관내 경로를 통해 C57BL/6 마우스에 접종한 한천 비드 포매 박테리아에 의존하는 방법이 가장 유망한 것으로 입증되었습니다. 이 접근법의 주요 한계는 재현 가능한 크기와 박테리아 수의 한천 비드를 준비한 후 기관 내 접종과 관련된 기술적 과제입니다. 여기에서는 먼저 최적의 직경과 재현 가능한 박테리아 burden의 M. abscessus-loaded 한천 비드를 전달하는 최적화된 프로토콜에 대한 자세한 설명을 제공합니다. 다음으로, 접종 장치의 표면 부착으로 인한 비드 및 박테리아의 손실을 방지하고 한천이 포함된 M. 농양의 재현 가능한 폐 침착을 달성하도록 최적화된 기관내 접종의 세부 프로토콜을 제공합니다. 목표는 구현의 용이성과 뛰어난 실험실 간 재현성을 보장하는 것입니다.

서문

Mycobacterium abscessus(Mab) 폐질환에 대한 치료 옵션은 제한적이며, 경구용 항생제, 비경구 항생제 및 간헐적 흡입 항생제를 투여하는 다약물 요법이 포함되며, 이들 대부분은 최적의 살균 활성이 부족하고 심각한 독성과 관련이 있습니다 1,2,3,4,5. 더 짧고, 더 안전하고, 더 효과적인 치료법이 시급히 필요합니다. 마이코박테리아 감염에 대한 마우스 모델은 효과적인 약물 및 약물 요법의 발견 및 최적화에 중요한 역할을 했습니다 6,7. 그러나 Mab 감염에 대한 항생제의 전임상 평가는 마우스에서 진행성 및 지속적인 폐 감염을 확립하는 것이 어렵기 때문에 어려운 것으로 입증되었습니다 8,9.

면역 능력이 있는 마우스 균주를 Mab에 감염시키면 주로 일시적인 집락화가 발생하고 병원체가 빠르게 제거됩니다10,11. 임상적으로 관찰된 만성 감염을 달성하기 위해, 면역 능력이 있는 마우스에서 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 또는 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenza)와 같은 기회주의적 병원체의 지속성 및 면역병리학적 반응을 촉진하기 위해 아가로스(agarose) 또는 한천(한천)과 같은 고정제(immobilizing agents)가 사용되어 왔다 12,13,14. 이 모델은 최근 면역 능력이 있는 C57BL/6N 마우스15,16,17,18에서 Mab ATCC 19977에 의해 만성 호흡기 감염을 달성하도록 조정되었습니다. 이 방법은 ~1 × 104 to 1 × 106 집락 형성 단위(CFU)로 기관내 접종 후 최대 45일 동안 지속적인 감염을 유도했으며, 감염된 마우스의 만성 감염 발생률은 90%-100%19이고 붕괴되는 한천 비드 주위에 조직화된 육아종의 형성이 있었습니다18. Mab을 구슬에 삽입하면 선천면역계의 빠른 제거를 방지할 수 있으며, 박테리아가 가득한 구슬은 면역 세포 동원을 위한 병소를 구성하여 육아종의 형성과 만성 감염의 확립을 유발하는 것으로 보인다18. 한천/아가로스 비드는 최소한의 염증 반응을 유도하는 상대적으로 불활성인 생체 물질을 구성합니다. 또한 비드가 천천히 분해되어 이물질 알레르기 반응이나 유도된 섬유증 문제를 피할 수 있습니다. 마이크로 분무 장치를 사용하거나 사용하지 않은 기관내 감염은 접종물이 폐에 효과적으로 침착되도록 보장하며, 8,20,21 정맥 주사 또는 비강 내 접종보다 임상적 노출 및 감염을 더 잘 재현한다.

따라서 이 모델은 많은 이점을 제공합니다. 그러나 (i) 재현 가능한 비드 크기 달성, (ii) 재현 가능한 비드 박테리아 부담 확보, (iii) 접종물의 일관된 기관 내 전달 보장과 같은 기술적 특성의 몇 가지 과제도 함께 제공됩니다. 여기에서는 이러한 목표를 안정적으로 달성하고 실험실 간 재현성을 보장하기 위한 자세한 프로토콜을 제공합니다.

프로토콜

모든 동물 연구는 메릴랜드 베데스다에 소재한 NIAID(NIH)의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인을 받아 미국 국립보건원(National Institutes of Health)의 실험 동물 관리 및 사용 가이드(Guide for the Care and Use of Laboratory Animals)에 따라 수행되었습니다. 모든 절차는 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다. M. abscessus 와 관련된 모든 연구는 생물안전성 봉쇄 레벨 2의 실험실에서 수행되었습니다.

1. 한천 구슬 끼워 넣어진 M. 농양 inoculum의 준비

  1. 0.05%(v/v) Tween 80, 0.5%(v/v) 글리세롤 및 10%(v/v) Middlebrook 알부민-덱스트로스-카탈라아제 농축(ADC)이 보충된 200mL의 Middlebrook 7H9 배지에 1.5mL의 광학 밀도(OD600) 1(분광 광도계 사용) 배양을 접종하여 M. abscessus ATCC 19977의 사전 배양을 준비합니다.
  2. 중간 로그 단계(OD600 = 0.4-0.6)에 도달할 때까지 37°C에서 24시간 동안 롤러 병에서 배양물을 배양합니다.
  3. 초순수 40mL에 Tryptic Soy Broth(TSB) 1.2g을 현탁하고 Difco Agar 0.6g을 최종 농도 1.5%에 첨가합니다.
  4. 60mL의 중유를 500mL 삼각 플라스크에 넣고 미네랄 오일과 트립틱 소이 한천(TSA)을 121°C에서 15분 동안 멸균한 다음 오븐에서 50°C에서 평형을 이룹니다.
  5. 배양액 1mL를 샘플링하고 OD600을 측정합니다.
  6. 3700g에서 4°C에서 15분 동안 원심 분리하여 세포를 수확합니다. 4mL의 1x Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline(DPBS)에 세포를 재현탁시켜 약30의 OD 600을 달성합니다.
  7. 50mL 원심분리 튜브에서 3mL의 박테리아 현탁액과 50°C에서 사전 평형화된 27mL의 용융 TSA를 혼합합니다. 볼텍싱 또는 피펫팅으로 빠르게 혼합합니다.
  8. 박테리아-한천 혼합물(30mL)을 미네랄 오일 60mL에 조심스럽게 붓고 플라스크를 보조 용기에 넣습니다. 자기 교반기를 사용하여 50°C로 설정된 자기 교반기에서 혼합물이 중간 속도(420rpm)로 회전하도록 빠르게 설정합니다. 기름-한천 혼합물에서 눈에 보이는 소용돌이가 형성되는지 확인하십시오. 실온(RT)에서 6분간 저어줍니다.
  9. 보조 용기에 얼음을 넣어 혼합물을 식히고 35분 동안 계속 저어줍니다.
  10. 교반을 멈추고 한천 구슬 슬러리를 20분 동안 그대로 두십시오(필요에 따라 얼음을 보충합니다).
  11. 슬러리 혼합물을 2개의 50mL 원심분리 튜브로 옮기고 1량의 DPBS로 10회 세척하여 오일과 유리 박테리아를 제거합니다(3700g, 6분, 4°C, 처음 5주기 동안).
    1. 세 번째 세척 시 한천 비드 현탁액을 하나의 튜브에 결합합니다. 처음 5번의 세척 주기 동안 혈청학적 피펫을 사용하여 비드를 부드럽게 다시 현탁시킵니다.
    2. 후속 5회 세척 주기의 경우 2000g에서 5분, 1000g에서 각각 4 분, 3분, 2분, 2분 동안 원심 분리 매개변수를 사용합니다.
  12. DPBS의 한천 비드를 최종 부피 40mL로 재현탁하고 125mL 멸균 병으로 옮긴 다음 120mL의 DPBS를 추가하여 4배 희석합니다.
  13. 200μm 세포 여과기에 현탁액을 통과시킵니다.
    1. 스트레이너를 멸균 50mL 원심분리기 튜브에 부착합니다. 그런 다음 스트레이너에 샘플 재료를 추가하고 비드 현탁액을 여과합니다.
    2. 여과 과정을 용이하게 하려면 세포 여과기, 깔때기, 커넥터 링 및 50mL 튜브를 하나의 장치로 결합하십시오. 퍼넬, 셀 스트레이너, 커넥터 링, 50mL 튜브의 순서로 부품을 조립하고 커넥터 링에 부착된 30mL 주사기의 피스톤을 천천히 당깁니다.
  14. 필요한 경우 DPBS로 스트레이너의 반대쪽을 헹구어 남아 있는 더 큰 구슬을 씻어냅니다. 1000g에서 2분 동안 회전하거나 비드가 중력에 의해 침 전되도록 하여 희석된 현탁액을 농축합니다. 수확 후 한천 구슬을 4 ° C에서 최대 1 주일 동안 보관하십시오. 각 실험 배치에 대해 새로운 준비가 권장됩니다.
  15. 비드 현탁액 5μL를 유리 슬라이드에 피펫팅하고 커버 슬립으로 덮은 다음 10× 대물 렌즈가 있는 광 또는 형광 현미경을 사용하여 몇 가지 무작위 위치에서 이미지를 촬영합니다. ImageJ(원하는 크기 범위: 200 ± 50μm)로 이미지를 저장하고 비드 직경을 측정합니다.

2. 한천 구슬 끼워넣어진 M. 농양 inoculum의 적정

  1. 비드 현탁액 1mL를 M Tube에 추가하고 사전 정의된 프로그램 RNA.02.01로 설정된 디스해리터를 사용하여 비드에 포함된 박테리아를 방출하도록 무균 균질화합니다.
  2. 100 μL의 균질액을 취하여 1:10에서 1 × 10-5 희석으로 연속적으로 희석합니다. 10% 올레산-알부민-덱스트로오스-카탈라아제(OADC)와 2% 글리세롤이 보충된 7H10 한천에 희석액을 뿌립니다. 배양 3-5일 후 CFU를 열거합니다.
  3. 필요에 따라 접종물 역가를 조정합니다. 예를 들어, 각 마우스가 1 × 105 CFU에서 10 CFU를 포함하는 100 μL의 비드 현탁액을 투여받은 경우, 1 × 106 CFU/mL를 포함하는 총 2mL 현탁액과 주사기의 손실을 고려하여 ~25%를 더한 현탁액이 준비됩니다.

3. 주사기와 바늘을 통한 비드 분배 테스트

알림: 구슬이 주사기나 바늘 표면에 달라붙지 않도록 하기 위해 다음 단계가 포함되었습니다. 플라스틱 표면에 부착되어 구슬이 손실되는 것을 방지하기 위해 유리 주사기와 24G 금속 공급 바늘을 사용하는 것이 중요하다는 것이 밝혀졌습니다.

  1. 1.25mL의 멸균 트윈 80 - 500mL의 멸균 PBS를 첨가하여 PBST를 준비합니다.
  2. 공급 바늘을 통과하는 한천 비드를 테스트하기 위해 900μL의 PBST를 5개의 M 튜브에 추가하고, 900μL의 PBST를 2mL 멸균 튜브에 추가하여 각 푸시스루 샘플의 -2 - -6 희석액을 준비합니다.
  3. P1000 피펫을 사용하여 이전에 준비한 한천 비드 박형 M. 농 양을 혼합하여 모든 비드가 고르게 분산되도록 합니다.
  4. 유리 주사기에 24G의 금속 공급 바늘을 부착하고 한천 비드 현탁액을 흡인하여 기포 형성을 방지합니다.
  5. 기포 없이 주사기가 가득 차면 클립 사이에 공간이 없도록 주사기의 플런저에 나일론 클립이나 마개를 놓습니다. 스토퍼를 사용하면 50-100 μL의 정확한 디스펜싱이 가능합니다. 플런저를 따라 최대 6개의 클립을 장착할 수 있습니다.
  6. 100 μL의 비드("푸쉬-스루")를 각각의 순서로 M 튜브에 분주합니다.
  7. 5개의 푸시스루(push-through)가 수집되면 냉동 장기에서 RNA 준비에 적합하고 세포 생존력에 영향을 주지 않고 비드에서 M. 농 양을 효과적으로 방출하는 것으로 밝혀진 RNA.02.01 설정으로 조정된 조직 해리기를 사용하여 비드를 균질화합니다.
  8. -1에서 -6 사이의 범위에서 균질액에 대해 직렬 희석을 수행합니다. OADC가 보충된 7H11 한천 플레이트에 희석액을 플레이트합니다. 5일 후에 CFU를 계산합니다.

4. 마우스의 기관내 접종

  1. 6-8주 된 CD-1 마우스를 준비합니다.
  2. 앞서 설명한 바와 같이 1-5%의 유속으로 이소플루란 에어로졸 노출 시스템을 사용하여 마우스를 진정시킵니다1.
  3. 3차원(3D) 인쇄 기울어진 스탠드(맞춤 설계 및 생산)를 사용하여 마우스를 제지합니다. 스탠드 중앙에 있는 막대에는 앞니로 마우스를 수직으로 지탱하는 봉합사 줄이 있어 마우스를 머리를 들고 복부 누운 자세로 놓습니다.
  4. 금속 24G 동물 먹이 바늘을 한천 구슬이 박힌 M . 농양으로 채워진 유리 주사기에 부착합니다. 주사기의 플런저에 나일론 클립 또는 마개를 놓아 각 마우스에 50μL의 접종물을 감염시킵니다.
  5. 진정제를 투여한 쥐가 봉합사 쏘임에 제지되면 면봉 어플리케이터를 사용하여 혀를 입 옆으로 움직입니다.
  6. 마우스의 입 뒤쪽을 시각화하여 입 뒤쪽의 흰색 부분을 명확하게 식별하고 마우스의 기관을 대상으로 합니다.
  7. 금속 개비지 바늘을 마우스 위에 수직으로 기울인 다음 기관 상단에 삽입합니다. 후두개를 통과하는 동안 약간의 저항이 있을 수 있습니다.
  8. gavage 바늘을 기관으로 밀어 넣고 나일론 클립 또는 스토퍼를 제거한 다음 한천 비드가 삽입된 M. 농양 50μL를 분주합니다.
  9. 마우스를 5분 동안 쉬게 하고 4.2-4.8단계를 두 번째로 반복합니다. 2단계 접종 절차의 목적은 폐에 전체 접종물의 재현 가능하고 깊은 침착을 보장하는 것입니다.
  10. 감염이 24시간 동안 진행되도록 한 후 마우스를 안락사시켜 폐에 박테리아 침착을 열거합니다.

결과

비드 크기 및 부담
한천 비드 및 이의 박테리아 부담을 시각화하기 위해, mCherry 적색 형광 단백질을 Mab 유형 균주 ATCC 19977에서 구성적 Hsp60 프로모터 하에서 발현하고 상기한 바와 같이 이 균주를 한천 비드에 내장했습니다. 그림 1A 는 비드 크기의 범위를 보여줍니다(스케일 바 = 200μm). 그림 1B 는 6개의 독립적인 비드 제제의 부담을 보여주며, 설명된 절차의 재현성을 보여줍니다.

주사기 푸시스루(push-through) 및 기관내 접종 후 박테리아 주입(bacterial inplantion)의 도금
기관내 접종은 두 단계로 최적화되었습니다. CFU/mL는 비드가 주사기를 통과하고 연결된 튜브를 통과할 때 비드 또는 박테리아 손실이 발생하지 않도록 하기 위해 유리 주사기를 통과하기 전과 후에 접종물에 열거되었습니다. 표 1 은 두 개의 독립적인 비드 제제(시험 1 및 2)의 초기 박테리아 역가와 단일 주사기 로드에서 '푸시드스루' 샘플 100mL당 회수된 CFU 수를 보여줍니다. 비드 및 박테리아 손실을 방지하려면 금속 튜브에 연결된 유리 주사기가 필요합니다. 한천 구슬은 플라스틱 표면에 달라붙는 경향이 있습니다.

비드 준비에서 시간 경과에 따른 CFU 계수는 비드의 박테리아 부담이 1주 동안 4°C에서 안정적으로 유지되었으며 2주당 박테리아 부담이 ~2배 감소하고 폐 침착이 손상되지 않은 것으로 나타났습니다. 다음으로, 5 내지 8 마리의 마우스 그룹을 3 개의 독립적 인 비드 제제로 감염시켜 기관 내 접종 절차의 재현성을 테스트했습니다. 표 2 는 마우스당 폐 CFU의 수를 보여주며, 설명된 대로 감염 후 24시간 동안 열거되어 있습니다.

마지막으로, 감염의 운영자 간 재현성은 각각 다른 운영자가 수행한 10개의 CD-1 마우스로 구성된 3개 그룹을 감염시켜 평가했습니다. 감염 후 24시간 이내에 열거된 폐 CFU가 그림 2에 나와 있습니다.

figure-results-1332
그림 1: 비드 크기를 평가하고 M. abscessus 박테리아 부하를 시각화 및 정량화하기 위한 파일럿 실험. (A) M. abscessus ATCC 19977 균주를 함유하는 한천 비드로, 구성적 hsp60 프로모터 하에서 mCherry 적색 형광 단백질을 발현하도록 조작되었습니다. 5μl의 비드 현탁액을 유리 슬라이드에 펴고 카메라(10x 대물렌즈)가 장착된 형광 현미경으로 이미지화했습니다. 각 빨간 점은 ~70-250 μm 범위의 직경의 한천 구슬 내에 둘러싸인 형광 박테리아 세포입니다. (B) 방법의 재현성을 보여주는 6개의 개별 비드 제제의 박테리아 부담(CFU/mL). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-results-2041
그림 2: 감염의 작업자간 재현성. 10 CD-1 암컷 마우스 그룹은 동일한 비드 제제를 사용하여 설명된 대로 3명의 독립적인 작업자에 의해 기관내 감염되었습니다. 감염 후 24시간 동안 열거된 폐 CFU가 표시됩니다. O1, O2, O3: 연산자 1, 2, 3. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

CFU/100 μL
비드 준비트라이얼 1트라이얼 2
1.13E+052.40E+05
주사기 푸시스루 시료
11.14E+055.10E+05
21.36E+054.10E+05
39.30E+043.90E+05
49.80E+043.60E+05
51.14E+05
평균의1.11E+054.18E+05
증권 시세 표시기1.69E+04 (15%)6.50E+04 (16%)

표 1: 유리 주사기와 금속 공급 바늘을 통과한 후 100μL 샘플당 집락 형성 단위(CFU).

트라이얼 1트라이얼 2트라이얼 3
마우스 ID폐 CFU/마우스마우스 ID폐 CFU/마우스마우스 ID폐 CFU/마우스
남-16.50E+03남-62.20E+05남-116.80E+04
남-21.10E+04남-72.70E+05남-121.70E+05
남-31.40E+04남-88.10E+04남-132.10E+05
남-43.20E+03엠-91.40E+05남-144.40E+04
남-54.50E+03남-101.30E+05남-157.50E+04
남-161.01E+05
남-177.00E+04
남-185.80E+03
평균의7.84E+03평균의1.68E+05평균의9.30E+04
증권 시세 표시기4.54E+03 (58%)증권 시세 표시기7.57E+04 (45%)증권 시세 표시기6.67E+04 (72%)

표 2: 접종 24시간 후 마우스 폐에 한천 비드 내장 M. 농 양 이식

토론

한천 비드에서 박테리아의 균일한 분포를 보장하려면 용융된 한천-박테리아 혼합물을 오일 상태에 첨가하기 전에 균일하게 현탁시키는 것이 중요합니다. 오일-한천-박테리아 부피 비율은 비드 크기를 제어하는 데 중요합니다. 오일 대 한천 비율이 높을수록 더 작은 한천 비드가 형성됩니다. 한천-박테리아 현탁액을 오일 상태와 혼합할 때 온도 제어가 중요합니다. 오일-한천 혼합물은 유화 및 액적 형성이 가능할 만큼 충분히 따뜻해야 하지만 박테리아에 해를 끼치지 않을 만큼 충분히 차가워야 합니다. 혼합물을 실온 이하로 냉각하면서 계속 교반하면 한천 방울이 형성되고 응고될 수 있습니다.

교반 플레이트의 적절한 보정, 교반 막대의 크기, 플라스크의 모양과 크기는 균일한 와류의 중요한 결정 요인입니다. 플라스크 중앙에 위치한 교반 막대는 대칭 와류를 생성하여 균일한 혼합을 보장합니다. 중심에서 벗어난 교반 막대는 불안정한 와류를 일으켜 불규칙한 모양의 비드를 생성하고 비드에 기포를 도입할 수 있습니다. 교반 막대의 위치를 실시간으로 모니터링하고 조정하는 것이 좋습니다. 플라스크의 부피는 오일-한천 혼합물의 부피에 비례해야 합니다. 500mL 플라스크는 90mL 오일-한천 혼합물을 회전시켜 눈에 보이는 소용돌이를 생성하는 데 이상적입니다. 더 큰 플라스크를 사용할 때는 효과적인 혼합과 안정적인 와류 사이의 균형을 이루기 위해 오일-한천 혼합물의 부피, 교반기의 크기 및 와류 속도를 조정하는 것이 중요합니다. 공정 중 및 비드 준비 전반에 걸쳐 일관된 볼텍싱 속도를 유지하는 것은 배치 간 재현성에 매우 중요합니다.

한천 비드 준비 공정, 특히 와류 속도 및 오일-한천 비율은16,22에서 약간의 수정으로 조정됩니다. 회전하는 소용돌이 내의 전단력은 본질적으로 다양한 크기의 비드를 생성합니다. 이러한 크기 변동성을 최소화하기 위해 비드 채취 단계는 몇 가지 세척 단계를 도입하여 수정되었으며, 작은 크기의 비드(및 유리 박테리아)를 확실히 제거하기 위해 원심분리 속도와 시간을 줄이는 그라데이션을 사용했습니다. 원하는 크기의 비드를 농축하기 위해 마이크로 메쉬 필터를 사용하여 더 큰 비드와 무작위 유착을 통해 형성되었을 수 있는 비드를 효과적으로 걸러냈습니다. 비드 슬러리가 마우스의 기관 내 접종을 위해 주사기와 연결된 튜브를 통과할 때 비드 또는 박테리아 손실을 방지하려면 유리 주사기, 24G 금속 공급 바늘 및 금속 연결 튜브를 사용하는 것이 중요합니다.

이 방법의 주요 한계는 재현 가능한 비드 부담 및 폐 이식을 달성하기 위한 비드 준비 및 기관 내 접종의 기술적 복잡성입니다. 세부 사항에 대한 주의와 문제 해결 능력이 필요합니다. 또한, 이 모델은 표준 치료 항생제와 Mab 환자에게 투여되는 가장 빈번한 항생제 조합의 효능을 테스트하여 완전히 검증되지 않았습니다.

현재, 환자에 대한 단일 제제 및 약물 조합의 효능을 모델9로 합리적으로 예측할 수 있을 정도로 만성 Mab 감염에 대한 마우스 모델은 검증되지 않았습니다. 한천 비드 내장 C57BL/6 마우스 시스템은 항균 치료 15,19,23의 효능을 테스트하기 위해 활용되었습니다. 한천 비드 포매티드 C57BL/6 마우스 시스템에 가장 가까운 대안은 C3HeB/FeJ 마우스 모델로, 이는 지속적인 만성 감염을 달성하기 위해 덱사메타손 면역억제에 의존합니다24,25. 여기에 설명된 프로토콜의 장점은 (i) 완전한 면역 역량이 있고 가장 저렴한 C57BL/6 마우스를 사용할 수 있고, (ii) 잘 특성화된 유형 균주 ATCC 19977로 생산적이고 만성적인 감염을 얻을 수 있으며, (iii) 화학적으로 유도된 면역 억제 요건이 없어 매일 덱사메타손 주사의 필요성을 우회하여 잠재적인 약물 간 상호 작용 및 폐 면역 병리학에 미치는 영향을 피할 수 있다는 것입니다.

신약 후보 물질 및 약물 요법을 평가하기 위한 만성 Mab 감염에 대한 검증된 마우스 모델이 없다는 점을 감안할 때 8,9, 여기에 설명된 기술은 이 분야를 발전시키고, 전임상 효능 데이터의 예측 가치를 개선하고, 내구성 있는 치료법을 제공할 수 있는 잠재력이 가장 높은 약물 요법의 우선 순위를 지정하고, Mab 폐 질환에 대한 약물 발견 및 개발을 전반적으로 가속화할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 방법은 다른 폐 병원체에 적용할 수 있으며 녹농균 또는 헤모필루스 인플루엔자에 대한 확고한 실적이 있습니다. 여기에 설명된 프로토콜의 주요 목적은 구현의 용이성과 우수한 실험실 간 재현성을 보장하기 위해 충분한 세부 정보와 권장 사항을 제공하는 것입니다.

공개

저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다

감사의 말

이 연구는 낭포성 섬유증 재단(Cystic Fibrosis Foundation)의 자금 지원을 받았으며, TD 및 VD에 DICK24XX0상을 수여했으며, NIH-NIAID에서 TD 및 VD에 R01-AI132374를 지원했습니다.

자료

NameCompanyCatalog NumberComments
125-mL bottleCorning8388Sterile
3 x 3 Tube Holding RackFisher5972-0030PKDisinfected prior to use
3D Printed Mouse StandTransworld Marketing custom designed and producedDisinfected prior to use
48-well dilution PlateCelltreat 229192Sterile
50-mL centrifuge tubesGreiner Bio-One227261Sterile
Anesethia MachineE-Z SystemsEZ-AF9000 SYSTEMn/a
Avanti J-15R Beckman Coulter B99517Centrifuge
Barrier Pipette Tips in Lift-off Lid Rack 1000GThermo Scientific ART 21-236-2ASterile
Biohazard bagFisherbrand22-044561
Connector Ring pluriSelect41-50000-03
Cotton-Tipped ApplicatorsPuritan 22-029-571Sterile
Disposable Inoculation Loops Yellow Sterile 100 in ziplock bagCole-Parmer Essentials 03-391-562Sterile
Disposable Poly-Lined Towel DrapeDynarex19-310-671Sterile
Dulbecco's Phosphate-Buffered SalineThomas Scientific21-031-CMSterile
FunnelpluriSelect42-50000Sterile
GE Ultrospec 10Sigma-AldrichGE80211630Spectrophotometer
Gentlemacs Tissue DissociatorMiltenyi Biotec130-096-427Not heat activated
Hamilton Syringe Hamilton 80801Disinfected prior to use
Heavy Mineral OilSigma-Aldrich330760-1LSterile
Isoflurane solution 250 ml bottleCovetrus29405Skin Corrosion/Irritation: Category 2, Serious Eye Damage/Eye Irritation: Category 2A, Specific target organ systemic toxicity (single exposure): Category 3
May cause drowsiness and dizziness, Causes serious eye irritation, Causes skin irritation. Do not inhale, use in well ventilated area.
M Tubes (gentleMACS)Miltenyi Biotec130-096-335Sterile
Magnetic stirrer MR Hei-Connect Heidolph505-40000-13-1
Magnetic stirring barThomas Scientific 1181L08Sterile
Mechanical Pipet 100–1000 µL Gilson PIPETMAN L FA10006MDisinfected prior to use
Mechanical Pipet 20–200 µL Gilson PIPETMAN L FA10003MGDisinfected prior to use
Metal Animal Feeding Needle 24 GBraintree ScientificN-VP 24G-1SMust be sterilized (autoclaved)
Middlebrook 7H10 AgarSigma-AldrichM0303-500GSterilized (autoclaved)
Middlebrook 7H11 AgarThermo FisherR4554002Sterilized (autoclaved)
Middlebrook 7H9 mediumBeckton Dickinson271310Sterilized (autoclaved)
Mouse Stand PartsTriMech Solutions SRV-AMS-FDMDisinfected prior to use
Nonabsorbable Silk SutureFisher Scientific18020-50n/a
OADC Liquid Enrichment for use with Middlebrook Media 500 mlThermo Scientific Remel R450605Sterile
PBS (10x), pH 7.4 Sterile Filtered 500 mLGibco70-011-044Sterile
Peroxiguard WipesPeroxigard29221n/a
Petri Dishes with Clear Lid Round 100mmx 15mmFisherbrand FB0875712Sterile
PluriStrainer 200 mmpluriSelect43-50200-03Sterile; cell strainer
Roller bottlesCorning430165Sterile
Serological pipetteCorning4489Sterile
Spectrophotometer cuvettes 1.5 mLFisher Scientific14955127Sterilized (autoclaved)
Syringe stoppers or clips (nylon)Trimech SRV-AMS-MJFDisinfected prior to use
Tryptic Soy BrothSigma-AldrichT8907-500GSterile
Tween 80 Fisher170793Filter sterilized 
Wide Bore Filtered Pipette Tips Lift-off Lid Rack 200G Thermo Scientific ART21-236-1ASterile

참고문헌

  1. Dartois, V., Dick, T. Drug development challenges in nontuberculous mycobacterial lung disease: Tb to the rescue. J Exp Med. 219 (6), e20220445(2022).
  2. Martiniano, S. L., Nick, J. A., Daley, C. L. Nontuberculous mycobacterial infections in cystic fibrosis. Clin Chest Med. 43 (4), 697-716 (2022).
  3. Maurer, F. P., et al. Lack of antimicrobial bactericidal activity in mycobacterium abscessus. Antimicrob Agents Chemother. 58 (7), 3828-3836 (2014).
  4. Wu, M. L., Aziz, D. B., Dartois, V., Dick, T. Ntm drug discovery: Status, gaps and the way forward. Drug Discov Today. 23 (8), 1502-1519 (2018).
  5. Egorova, A., Jackson, M., Gavrilyuk, V., Makarov, V. Pipeline of anti-mycobacterium abscessus small molecules: Repurposable drugs and promising novel chemical entities. Med Res Rev. 41 (4), 2350-2387 (2021).
  6. Nuermberger, E. Using animal models to develop new treatments for tuberculosis. Semin Respir Crit Care Med. 29 (5), 542-551 (2008).
  7. Nuermberger, E. L. Preclinical efficacy testing of new drug candidates. Microbiol Spectr. 5 (3), (2017).
  8. Nicola, F., Cirillo, D. M., Lore, N. I. Preclinical murine models to study lung infection with mycobacterium abscessus complex. Tuberculosis (Edinb). 138, 102301(2023).
  9. Dartois, V., et al. Preclinical murine models for the testing of antimicrobials against mycobacterium abscessus pulmonary infections: Current practices and recommendations. Tuberculosis (Edinb). 147, 102503(2024).
  10. Obregon-Henao, A., et al. Susceptibility of mycobacterium abscessus to antimycobacterial drugs in preclinical models. Antimicrob Agents Chemother. 59 (11), 6904-6912 (2015).
  11. Lerat, I., et al. In vivo evaluation of antibiotic activity against mycobacterium abscessus. J Infect Dis. 209 (6), 905-912 (2014).
  12. Saliu, F., et al. Chronic infection by nontypeable haemophilus influenzae fuels airway inflammation. ERJ Open Res. 7 (1), (2021).
  13. Rodgers, A. M., et al. Biologically relevant murine models of chronic pseudomonas aeruginosa respiratory infection. Pathogens. 12 (8), 1053(2023).
  14. Hoover, J. L., et al. A robust pneumonia model in immunocompetent rodents to evaluate antibacterial efficacy against s. Pneumoniae, h. Influenzae, k. Pneumoniae, p. Aeruginosa or a. Baumannii. J Vis Exp. (119), e55068(2017).
  15. Lore, N. I., et al. The aminoglycoside-modifying enzyme eis2 represents a new potential in vivo target for reducing antimicrobial drug resistance in mycobacterium abscessus complex. Eur Respir J. 60 (6), 2201541(2022).
  16. Riva, C., et al. A new model of chronic mycobacterium abscessus lung infection in immunocompetent mice. Int J Mol Sci. 21 (18), 6590(2020).
  17. Chang, V., Phillips, P. P. J., Imperial, M. Z., Nahid, P., Savic, R. M. A comparison of clinical development pathways to advance tuberculosis regimen development. BMC Infect Dis. 22 (1), 920(2022).
  18. Yang, S. J., et al. Pathological granuloma fibrosis induced by agar-embedded mycobacterium abscessus in c57bl/6jnarl mice. Front Immunol. 14, 1277745(2023).
  19. Poerio, N., et al. Combined host- and pathogen-directed therapy for the control of mycobacterium abscessus infection. Microbiol Spectr. 10 (1), e0254621(2022).
  20. Pearce, C., et al. Inhaled tigecycline is effective against mycobacterium abscessus in vitro and in vivo. J Antimicrob Chemother. 75 (7), 1889-1894 (2020).
  21. De Groote, M. A., et al. Gm-csf knockout mice for preclinical testing of agents with antimicrobial activity against mycobacterium abscessus. J Antimicrob Chemother. 69 (4), 1057-1064 (2014).
  22. Facchini, M., De Fino, I., Riva, C., Bragonzi, A. Long term chronic pseudomonas aeruginosa airway infection in mice. J Vis Exp. (85), e51019(2014).
  23. Degiacomi, G., et al. The novel drug candidate vomg kills mycobacterium abscessus and other pathogens by inhibiting cell division. Int J Antimicrob Agents. 64 (4), 107278(2024).
  24. Rimal, B., et al. T405, a new penem, exhibits in vivo efficacy against m. Abscessus and synergy with beta-lactams imipenem and cefditoren. Antimicrob Agents Chemother. 66 (6), e0053622(2022).
  25. Maggioncalda, E. C., Story-Roller, E., Ammerman, N. C., Nuermberger, E. L., Lamichhane, G. Progressive mycobacterium abscessus lung infection in c3heb/fej mice associated with corticosteroid administration. bioRxiv. , (2018).

재인쇄 및 허가

JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기

허가 살펴보기

더 많은 기사 탐색

This article has been published

Video Coming Soon

당사 웹 사이트에서는 사용자의 경험을 향상시키기 위해 쿠키를 사용합니다.

당사 웹 사이트를 계속 사용하거나 '계속'을 클릭하는 것은 당사 쿠키 수락에 동의하는 것을 의미합니다.