לדוגמא Galleria mellonella Waxworm זיהום קנדידה המופץ
Summary
Mellonella גלריה (galleria) משמש מודל הגעה עבור המופץ קנדידה. כאן, אנחנו מפרטים את הזיהום פרוטוקול ולספק נתונים התומכים לאפקטיביות של הדגם.
Abstract
המינים קנדידה commensals פטרייתי הנפוץ של בני האדם colonizing את העור משטחים הרירית, מערכת העיכול. בתנאים מסוימים, קנדידה יכולה והדבר נישות הטבעי שלהם וכתוצאה מכך מתישה זיהומים הרירית כמו טוב כמו סכנת חיים זיהומים מערכתית, המהווים מוקד מרכזי של החקירה בשל שיעורי התמותה גבוהים המשויך שלהם. מודלים חייתיים של זיהום המופץ קיימות עבור הלומדים התקדמות המחלה, לנתח את המאפיינים של קנדידה פתוגניות. אלה, המודל זיהום waxworm mellonella גלריה (galleria) מספק כלי ניסיוני חסכונית עבור תפוקה גבוהה חקירות של התקפה אלימה מערכתית. רבים אחרים בקטריאליים ו האיקריוטים מדבקים ביעילות נחקרו ב mellonella ג להבין פתוגניות, שהופך אותו מערכת מודל נפוצה ומקובלת. ובכל זאת, וריאציה של השיטה שבה נעשה שימוש כדי להדביק את mellonella ג יכול לשנות תוצאות פנוטיפי ומסבכים פרשנות של התוצאות. כאן, אנחנו חלוקה לרמות את היתרונות והחסרונות של המודל waxworm ללמוד פתוגנזה קנדידה מערכתית ואף פירוט גישה לשיפור הפארמצבטית. התוצאות שלנו להאיר את הטווח של קינטיקה התמותה ב mellonella ג , לתאר את המשתנים אשר יכול לווסת קינטיקה אלה. בסופו של דבר, שיטה זו ניצבת גישה אתית, מהירה וחסכונית ללמוד התקפה אלימה במודל של קנדידה המופץ.
Introduction
קנדידה המינים נפוצים commensals אדם המסוגלים מתעוררים כמו פתוגנים אופורטוניסטים ב immunocompromised קשות ומטופלים dysbiotic. למרות קנדידה מינים רבים יכולים לגרום למחלות, ג אלביקנס הוא הגורם הנפוץ ביותר של קנדידה המופץ1,2. מחלה מערכתית נובעת אלביקנס ג גישה לזרם הדם דרך גם חדירה ישירה של מחסומי מארח קודם לכן מגבילים או מבוא-אתרי כירורגי ולפרצות אחרות של גוף3. קנדידה מינים לנצל מגוון של תהליכים פתוגניים לגרום למחלה מערכתית בתוך המארח כולל filamentation, ביופילמים, התחמקות תא החיסון ואת הבריחה של ברזל ניקוי4. גישות במבחנה לחקור מנגנונים פתוגניים בודדים, אך מודלים חייתיים לספק את האפשרות הטובה ביותר לחקור את מכלול של המחלה התוצאה5,6. מחקרים קודמים מפורטות מקרים רבים של המבטיח במבחנה חקירות של התקפה אלימה נכשל להתרבות ויוו7,8. לפיכך, מודלים בעלי חיים נדרשים עדיין להעריך התקפה אלימה ויוו. רוב הדגמים המחלה להסתמך על עכברים לשמש פונדקאית עבור זיהומים האדם למרות חוסר אלביקנס ג ליישב באופן טבעי מערכות מאתר כמו commensal9. הגעה מודלים של קנדידה המופץ כוללים את תולעים נימיות Caenorhabditis elegans, הפרי לטוס דרוזופילה melanogaster, את waxworm mellonella גלריה (galleria), למרות חששות לגבי ההבדלים הבסיסיים ב. אנדרופינים, חום הגוף המארח והנתיבים של חשיפה יש הקשו שלהם הסכמה רחבה10,11.
לאחרונה, המודל זיהום mellonella ג waxworm אומץ כדי דגם פתוגניות של מגוון רחב של חיידקים ופטריות פתוגנים12,13,14. היתרונות של מודל זה כוללים שלה בעלות נמוכה יחסית, עלתה התפוקה, להקל על השימוש, להפחית חששות אתיים לגבי בעלי חיים בחסד לעומת מודלים מאתר. לחוקרים, זה מיתרגם יכולת מוגברת כדי לבדוק מרובות משתנים מרווחי ביטחון חזקה יותר, מהירה יותר ניסויים, מעקף של פרוטוקולים בעלי חיים. Mellonella ג שימש כפלטפורמה להעריך במהירות אלביקנס ג התקפה אלימה בעקבות ההפרעות של גנים הדרושים עבור biofilm היווצרות filamentation, ג’ין רגולציה על פני מבודד קלינית11,15 ,16. מחקרים שנעשו לאחרונה שילבו החקירה של פטריות יעילות שימוש mellonella ג כדי להעריך את פרמקוקינטיקה של פעילות סמים והתנגדות תחת ויוו הגדרות, שהן מאתגרת אחרת, זמן רב 17,18. ובכל זאת, מחקרים של התקפה אלימה אלביקנס ג ב mellonella ג יש כבר מורכב על ידי רמות גבוהות הדיווחים של וריאציה בתוך ניסויים ופרוטוקולים לא עקביים בין קבוצות המחקר המייצרים פנוטיפים התקפה אלימה שונות בין עכברים, waxworms11,13,19,20,21. פה, אנו מכינים mellonella ג פרוטוקול לתקנן אלביקנס ג זיהומים, עלייה הפארמצבטית בניסויים התקפה אלימה, ומדגימים עקביות עם מחקרים שתואר לעיל של התקפה אלימה ב מאתר מודלים.
מחקרים קודמים הראו כי אלביקנס ג ההזדווגות, כמו סוג לוקוס (MTL) בכרומוזום 5 מסדיר תא זהות, הזדווגות כשירות הדומה האפייה ו פטריות אחרות Ascomycete22. הרוב המכריע של אלביקנס ג מבודד משפחתית ולא משפחתית הטרוזיגוטיים- MTL מיקומה, קידוד אחד מכל סוג של MTL ו- MTLα אללים (MTL/α), והם סטרילי כתוצאה מכך15, 23 , 24. אובדן אחד אללים MTL דרך אובדן של heterozygosity (LOH) או מוטציה מוביל homozygous MTL או שמקודדים α MTLיכולות לעבור מתג פנוטיפי מהמדינה ‘לבן’ סטרילי ההזדווגות המוסמכת המדינה ‘אטום’25. העבודות הקודמות הדגישה כי אובדן הטרוזיגוטיות MTL גם מקטין התקפה אלימה במודלים מאתר של זיהום סיסטמי על פני רקעים זן שונה26. כאן, אנו מפרטים לדוגמא קנדידה המופץ באמצעות ערכה ניסוי דומה גנטית כדי לתאר את התרומה הטרוזיגוטיות MTL לאלימות ולגרימת ב mellonella ג mellonella ג . אנחנו מראים MTL תצורה השפיעו אלביקנס ג פתוגניות, איפה MTLα זנים היו פחות ארסית ביחס MTL/αוהן MTL תאים, בדומה לממצאי בתוך זיהום מאתר דגם26.
Protocol
Representative Results
Discussion
המודל waxworm mellonella ג עומד ככלי יעיל עבור ניתוח לשחזור וברכבות של התקפה אלימה אלביקנס ג . פרוטוקול מפורט זה נשענת על משלוח עקבי של מנה זיהומיות מוגדר לאותו אתר ברחבי אוסף של הזחלים. מינון זיהומיות יש השפעה עמוקה על התמותה mellonella ג ואילו השימוש הזחלים שלהם ההגעה הראשונית בין 10 ימי?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים רוצה להכיר בסיוע ווושינגטון פמלה אנדרסון לאה בהשגת Galleria mellonella לשימוש במחקר זה.
Materials
| Galleria mellonella | Snackworms.com | Buy twice as many worms as expected to use | |
| 10 uL, Model 1701 N SYR Cemented needle, 26G, type 2 syringe | Hamilton | 80000 | |
| Petri dish, 100X15 mm, 500 pack | Fisher | FB0875712 | |
| Microcentrifuge tube, 1.7 mL, 500 pack | VWR | 87003-294 | |
| Phosphate Buffered Saline (Biotechnology grade), 500 mL | VWR | 97062-818 | |
| Ethanol absolute, ≥99.5% pure, 500 mL | Millipore Sigma | EM-EX0276-1S | |
| autoclaved ddH2O |
References
- Kauffman, C. A., et al. Prospective multicenter surveillance study of funguria in hospitalized patients. The National Institute for Allergy and Infectious Diseases (NIAID) Mycoses Study Group. Clinical Infectious Diseases. 30 (1), 14-18 (2000).
- Horn, D. L., et al. Epidemiology and outcomes of candidemia in 2019 patients: data from the prospective antifungal therapy alliance registry. Clinical Infectious Diseases. 48 (12), 1695-1703 (2009).
- Pfaller, M. A., Diekema, D. J. Epidemiology of invasive candidiasis: a persistent public health problem. Clinical Microbiology Reviews. 20 (1), 133-163 (2007).
- Sardi, J. C., Scorzoni, L., Bernardi, T., Fusco-Almeida, A. M., Mendes Giannini, M. J. Candida species: current epidemiology, pathogenicity, biofilm formation, natural antifungal products and new therapeutic options. Journal of Medical Microbiology. 62, 10-24 (2013).
- Segal, E., Frenkel, M. Experimental in Vivo Models of Candidiasis. J Fungi (Basel). 4 (1), (2018).
- Conti, H. R., Huppler, A. R., Whibley, N., Gaffen, S. L. Animal models for candidiasis. Current Protocols in Immunology. 105, 11-17 (2014).
- Heymann, P., et al. The siderophore iron transporter of Candida albicans (Sit1p/Arn1p) mediates uptake of ferrichrome-type siderophores and is required for epithelial invasion. Infection and Immunity. 70 (9), 5246-5255 (2002).
- Priest, S. J., Lorenz, M. C. Characterization of Virulence-Related Phenotypes in Candida Species of the CUG Clade. Eukaryotic Cell. 14 (9), 931-940 (2015).
- Savage, D. C., Dubos, R. J. Localization of indigenous yeast in the murine stomach. J Bacteriol. 94 (6), 1811-1816 (1967).
- Ewbank, J. J., Zugasti, O. C. elegans: model host and tool for antimicrobial drug discovery. Disease Models & Mechanisms. 4 (3), 300-304 (2011).
- Amorim-Vaz, S., Delarze, E., Ischer, F., Sanglard, D., Coste, A. T. Examining the virulence of Candida albicans transcription factor mutants using Galleria mellonella and mouse infection models. Frontiers in Microbiology. 6, 367 (2015).
- Harding, C. R., Schroeder, G. N., Collins, J. W., Frankel, G. Use of Galleria mellonella as a model organism to study Legionella pneumophila infection. Journal of Visualized Experiments. (81), e50964 (2013).
- Jacobsen, I. D. Galleria mellonella as a model host to study virulence of Candida. Virulence. 5 (2), 237-239 (2014).
- Tsai, C. J., Loh, J. M., Proft, T. Galleria mellonella infection models for the study of bacterial diseases and for antimicrobial drug testing. Virulence. 7 (3), 214-229 (2016).
- Hirakawa, M. P., et al. Genetic and phenotypic intra-species variation in Candida albicans. Genome Research. 25 (3), 413-425 (2015).
- Dunn, M. J., Kinney, G. M., Washington, P. M., Berman, J., Anderson, M. Z. Functional diversification accompanies gene family expansion of MED2 homologs in Candida albicans. PLoS Genetics. 14 (4), (2018).
- Astvad, K. M. T., Meletiadis, J., Whalley, S., Arendrup, M. C. Fluconazole Pharmacokinetics in Galleria mellonella Larvae and Performance Evaluation of a Bioassay Compared to Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry for Hemolymph Specimens. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 61 (10), (2017).
- Mesa-Arango, A. C., et al. The non-mammalian host Galleria mellonella can be used to study the virulence of the fungal pathogen Candida tropicalis and the efficacy of antifungal drugs during infection by this pathogenic yeast. Med Mycol. 51 (5), 461-472 (2013).
- Brennan, M., Thomas, D. Y., Whiteway, M., Kavanagh, K. Correlation between virulence of Candida albicans mutants in mice and Galleria mellonella larvae. FEMS Immunology and Medical Microbiology. 34 (2), 153-157 (2002).
- Fuchs, B. B., O’Brien, E., Khoury, J. B., Mylonakis, E. Methods for using Galleria mellonella as a model host to study fungal pathogenesis. Virulence. 1 (6), 475-482 (2010).
- Kavanagh, K., Fallon, J. P. Galleria mellonella larvae as models for studying fungal virulence. Fungal Biology Reviews. 24 (1-2), 79-83 (2010).
- Hull, C. M., Johnson, A. D. Identification of a mating type-like locus in the asexual pathogenic yeast Candida albicans. Science. 285 (5431), 1271-1275 (1999).
- Legrand, M., et al. Homozygosity at the MTL locus in clinical strains of Candida albicans: karyotypic rearrangements and tetraploid formation. Molecular Microbiology. 52 (5), 1451-1462 (2004).
- Lockhart, S. R., et al. In Candida albicans, white-opaque switchers are homozygous for mating type. Genetics. 162 (2), 737-745 (2002).
- Miller, M. G., Johnson, A. D. White-opaque switching in Candida albicans is controlled by mating-type locus homeodomain proteins and allows efficient mating. Cell. 110 (3), 293-302 (2002).
- Wu, W., Lockhart, S. R., Pujol, C., Srikantha, T., Soll, D. R. Heterozygosity of genes on the sex chromosome regulates Candida albicans virulence. Molecular Microbiology. 64 (6), 1587-1604 (2007).
- Herrero, A. B., et al. KRE5 gene null mutant strains of Candida albicans are avirulent and have altered cell wall composition and hypha formation properties. Eukaryotic Cell. 3 (6), 1423-1432 (2004).
- Hall, R. A., et al. The Mnn2 mannosyltransferase family modulates mannoprotein fibril length, immune recognition and virulence of Candida albicans. PLoS Pathogens. 9 (4), 1003276 (2013).
- Wojda, I. Immunity of the greater wax moth Galleria mellonella. Journal of Insect Science. 24 (3), 342-357 (2017).
- Bergin, D., Reeves, E. P., Renwick, J., Wientjes, F. B., Kavanagh, K. Superoxide production in Galleria mellonella hemocytes: identification of proteins homologous to the NADPH oxidase complex of human neutrophils. Infection and Immunity. 73 (7), 4161-4170 (2005).
- Lange, A., et al. Genome Sequence of Galleria mellonella (Greater Wax Moth). Genome Announcements. 6 (2), (2018).
- Krappmann, S. Lightning up the worm: How to probe fungal virulence in an alternative mini-host by bioluminescence. Virulence. 6 (8), 727-729 (2015).
- Chowdhary, A., Voss, A., Meis, J. F. Multidrug-resistant Candida auris: ‘new kid on the block’ in hospital-associated infections. Journal of Hospital Infection. 94 (3), 209-212 (2016).
- Delarze, E., Ischer, F., Sanglard, D., Coste, A. T. Adaptation of a Gaussia princeps Luciferase reporter system in Candida albicans for in vivo detection in the Galleria mellonella infection model. Virulence. 6 (7), 684-693 (2015).
