Rola fagocytów w zakażeniu Streptococcus pneumoniae - badania na organizmie modelowym Danio rerio.

Zebrafish larvae have been widely used as a model organism in biomedical research due to particular set of features, such as amenability to genetic manipulation and relatively high homology of multiple genes with humans. Their optical transparency during early life stages allows visualization of the different structures including immune cells – macrophages and neutrophils to examine their biology and host-pathogen interactions in vivo. A Gram-positive, facultative anaerobic bacterium Streptococcus pneumoniae is one of the major human pathogens causing invasive diseases such as pneumonia, otitis media, or meningitis. It has been described that bacterial polysaccharide capsule is an important virulence factor promoting bacterial evasion of phagocytosis. The aim of this study was to confirm the effectiveness of antisense morpholino oligomers- and CRISPR/Cas9-mediated knockdown of irf8 and atp6v0ca genes respectively which are associated with cellular response and have been used in previous experiments. Another objective of the study was to determine the role of professional phagocytes in response to infection with either encapsulated or unencapsulated S. pneumoniae strains using the larval zebrafish model. The analysis of gene inhibition techniques revealed their high efficiency. Confocal observations and subsequent quantification showed that macrophages are primarily responsible for internalization of pneumococci and the protective role of phagosome acidification in the elimination of internalized pneumococci by macrophages. Interestingly, the encapsulated bacteria were able to evade phagocytosis, whereas the unencapsulated counterparts were easily engulfed and neutralized. In summary, the presented study validate techniques used to knockdown genes and illustrates the role of macrophages as a key effectors of antibacterial host defence in the zebrafish infection model.

Larwy danio pręgowanego są szeroko wykorzystywane jako organizm modelowy w badaniach biomedycznych ze względu na ich szczególny zestaw cech, takich jak podatność na manipulacje genetyczne i stosunkowo wysoka homologia wielu genów z ludźmi. Ich przezroczystość optyczna na wczesnych etapach życia umożliwia wizualizację różnych struktur, w tym komórek odpornościowych – makrofagów i neutrofili, w celu badania ich biologii oraz interakcji gospodarz-patogen in vivo. Gram-dodatnia, fakultatywnie beztlenowa bakteria Streptococcus pneumoniae jest jednym z głównych ludzkich patogenów wywołujących wiele chorób, takich jak zapalenie płuc, zapalenie ucha środkowego czy zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych. Opisano, że polisacharydowa otoczka bakteryjna jest ważnym czynnikiem wirulencji sprzyjającym unikaniu fagocytozy przez te bakterie. Celem pracy było potwierdzenie skuteczności wyciszenia genów związanych z odpowiedzią komórkową - irf8 i atp6v0ca odpowiednio za pośrednictwem antysensownych oligomerów morfolino i CRISPR/Cas9, a także określenie roli profesjonalnych fagocytów w odpowiedzi na zakażenie szczepem S. pneumoniae posiadającym lub pozbawionym otoczki, w badaniach wykorzystujących jako organizm modelowy larwy danio. Przeprowadzona analiza wydajności inhibicji genów wykazała ich wysoką skuteczność. Obserwacje konfokalne a następnie analiza ilościowa obrazów ujawniły, że to makrofagi są przede wszystkim odpowiedzialne za internalizację pneumokoków. Wykazano także protekcyjną rolę zakwaszenia fagosomu w eliminacji internalizowanych pneumokoków w makrofagach. Co ciekawe, bakterie posiadające otoczkę były w stanie uniknąć fagocytozy, podczas gdy patogeny jej pozbawione były łatwo pochłaniane i neutralizowane.Podsumowując, prezentowana praca potwierdza wydajność technik stosowanych do wyciszania genów i ilustruje rolę makrofagów jako kluczowy element obrony przeciwbakteryjnej gospodarza w modelu infekcji danio pręgowanego.