المقدمة هنا هو وصف موحد من التقنيات التي يمكن استخدامها لتطوير وتحويل وإدارة، واختبار بروتين تعبير مغاير للخميرة الخباز بروبيوتيك boulardii.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
المقدمة هنا هو وصف موحد من التقنيات التي يمكن استخدامها لتطوير وتحويل وإدارة، واختبار بروتين تعبير مغاير للخميرة الخباز بروبيوتيك boulardii.
تطوير العلاج الفموي المؤتلف سيسمح بمزيد من الاستهداف المباشر للجهاز المناعي المخاطي وتحسين القدرة على مكافحة اضطرابات الجهاز الهضمي. إن تكييف خميرة البروبيوتيك على وجه الخصوص لهذا النهج يحمل العديد من المزايا. لا تملك هذه السلالات القدرة على تصنيع مجموعة متنوعة من البروتينات غير المتجانسة المعقدة فحسب ، بل إنها قادرة أيضا على البقاء على قيد الحياة وحماية تلك البروتينات أثناء العبور عبر الأمعاء. ومع ذلك ، فإن هذا النهج يتطلب خبرة في العديد من التقنيات المختبرية المتنوعة التي لا تستخدم عادة جنبا إلى جنب. علاوة على ذلك ، على الرغم من أن البروتوكولات الفردية لتحويل الخميرة تتميز بشكل جيد بسلالات المختبر شائعة الاستخدام ، إلا أنه يتم التركيز هنا على الأساليب البديلة وأهمية تحسين التحول لسلالات البروبيوتيك الأقل تميزا. سيساعد تفصيل هذه الأساليب في تسهيل المناقشة حول أفضل الأساليب لاختبار خميرة البروبيوتيك كوسائل توصيل المخدرات عن طريق الفم وتعمل بالفعل على تعزيز تطوير هذه الاستراتيجية الجديدة لعلاج الجهاز الهضمي.
الكائنات الحية الدقيقة بروبيوتيك وسيلة للفضول المحتملة للبكفاءة واقتصاديا تقديم البروتينات مغاير إلى الجهاز الهضمي. هذه الكائنات قادرة على قيد الحياة المرور عبر الجهاز الهضمي بعد لا استعمار النتيجة 1، مما الجرعات التي تسيطر عليها والحد من التعرض للدواء أعربت. وعلاوة على ذلك، فإن القدرة على مهندس بسهولة هذه الكائنات لإنتاج البروتين مغاير على نطاق واسع يجعل لهم بديل اقتصادي لجزيئات تسليم الاصطناعية. ومع ذلك، وضع مثل هذا النهج، كما ثبت مؤخرا باستخدام سلالة العوز الغذائي في خميرة بروبيوتيك boulardii 2، يتطلب معرفة التقنيات المخبرية لا جنبا إلى جنب تقليديا ضمن دراسة معينة، بدءا من الخميرة وعلم الأحياء الجزيئي لتقنيات التعامل مع الحيوانات وأساليب المناعية. وهكذا على الرغم من أن الإجراءات الفردية صفها هنا ليست في حد ذاتها جديدةبروتوكولات المختبر، والهدف من هذا المخطوط هو تقديم مقدمة موحد لالتقنيات اللازمة للاختبار التجريبي من الخميرة بروبيوتيك بوصفها وسائل إيصال المخدرات إلى الجهاز الهضمي الفئران. تقدم هو عبارة عن تجميع من بروتوكولات أساسية ل: 1) توليد سلالات متحولة بعامل نمائي من الخميرة التي يمكن بسهولة التلاعب بها وراثيا. 2) التحول من الثقافات الخميرة للتعبير عن بروتين مغاير. 3) إدارة الخميرة المؤتلف إلى الأمعاء من خلال أنبوب تغذية عن طريق الفم. و4) استعادة قابلة للحياة الخميرة بروبيوتيك المؤتلف من الأمعاء الفئران وتقييم بروتين تعبير مغاير لها.
أولا، على الرغم من أن العديد من الأساليب الإيجابية والسلبية اختيار جود للتلاعب أنواع من الخميرة، واختيار السلبية مثل من خلال استخدام علامات بعامل نمائي يزيد كلا من الكفاءة والسهولة التي الخميرة يمكن أن تتحول ومختارة. اختيار الإيجابية للtransformants باستخدام المضادات الحيوية، بالتعاونntrast، ويزيد بشكل كبير من تكلفة الخميرة التلاعب. وعلاوة على ذلك، يمكن اختيار من الخميرة على وسائل الاعلام الصلبة التي تحتوي على المضادات الحيوية تسمح لزيادة نمو المستعمرات الخلفية هو دون تغيير النسبية لاختيار من الخميرة بعامل نمائي على انخفاض الاصطناعية من وسائل الاعلام الصلبة (الملاحظات غير منشورة). الخميرة العوز الغذائي لسلالات التي تفتقر إلى الانزيمات الهامة لتركيب الأحماض الأمينية الأساسية أو اليوراسيل. هذه الخميرة يمكن أن تنمو إلا إذا استكملت مع الأيض في عداد المفقودين أو الجينات الأيض، مما يمكن اختيار السلبية عند مطلي الخميرة على انخفاض الاصطناعية من وسائل الإعلام التي تفتقر إلى التمثيل الأيضي الأساسي. العديد من خميرة تستخدم عادة سلالات مختبر الخباز هي في الواقع بالفعل طفرات العوز الغذائي 3. الصناعية والسريرية، وسلالات الخميرة بروبيوتيك، ومع ذلك، وعادة ما تكون بدئية الاغتذاء مع القدرة على تجميع كل العناصر الغذائية اللازمة. لتمكين التلاعب الجيني أكثر كفاءة هذه الخميرة، الجينات بعامل نمائي يمكن استهداف انتقائيلتوليد سلالات التي يمكن اختيارها دون المضادات الحيوية. استهداف معين من الجينات علامة بعامل نمائي يمكن أن يتحقق من خلال تعطيل الجينات بوساطة PCR-الاعتماد على إعادة التركيب مثلي أو أكثر في الآونة الأخيرة من خلال كريسبر / Cas9 تستهدف 4-6. بدلا من ذلك، يمكن أن الطفرات الأشعة فوق البنفسجية تولد بسرعة طفرات العوز الغذائي حتى في سلالات الخميرة التي تحول مع البلازميدات متعددة يصعب من الناحية الفنية 7. في حين وصفت PCR استهداف وكريسبر / Cas9 على نطاق واسع في أماكن أخرى، قدم في جزء واحد من هذا المخطوط هو بروتوكول مفصلة وصف نهج الطفرات الأشعة فوق البنفسجية لخلق سلالات بعامل نمائي من شأنها أن تسمح لاختيار السلبية بدلا من اختيار المضادات الحيوية الإيجابية من transformants الخميرة.
الخطوة الضرورية التالية في استخدام هذه السلالات بعامل نمائي للتسليم عن طريق الفم من بروتين مغاير هي خميرة التحول مع البلازميد. منذ التحول الناجح الأول من عمريspheroplasts ر ذكرت لخميرة الخباز في عام 1978 8، تم التعرف على العديد من التعديلات لزيادة الكفاءة والسهولة التي أنواع من الخميرة يمكن تعديلها وراثيا. استخدام Electroporation للللتحول الناجح من الحمض النووي في س. ووصف الخباز لأول مرة في عام 1985 (9) ومنذ ذلك الحين تم تحسينها من خلال إضافة حضانة 1 M السوربيتول إلى خلايا الدعم osmotically 10. وقد تبين كفاءة Electroporation للوعلاوة على ذلك تعتمد على أنواع من الخميرة والتوتر، عدد الخلايا ومرحلة النمو، وحجم Electroporation لل، والقوة الميدانية، ومخازن محددة 11. الليثيوم خلات (LiOAc) التحول، ووصف في الأصل من قبل إيتو وآخرون 12، من بين بروتوكولات التحول الأكثر شيوعا كما أنه لا يتطلب أي معدات خاصة. وأظهرت التحليلات الإضافية أن كفاءة LiOAc التحول الخميرة يزيد كثيرا عندما يتم جمع الخلايا في منتصف سجل مرحلةالنمو والحرارة صدمة في وجود البولي ايثيلين جلايكول (PEG) والحمض النووي في 42 ° C 12. حضانة من الخميرة سليمة كاملة مع PEG أمر ضروري للتحول كفاءة، ربما من خلال تحسين مرفق من الحمض النووي لغشاء الخلية وكذلك عن طريق التأثيرات الأخرى على الغشاء 13. كما الليثيوم نفسه يزيد من نفاذية خلايا سليمة (14). على الرغم من أن معظم المختبرات س. يمكن بسهولة سلالات الخباز أن تتحول باستخدام LiOAc التحول 3، أنواع الخميرة الأخرى قد تحولت بشكل أكثر كفاءة باستخدام بروتوكولات بديلة. Pichia pastoris، على سبيل المثال، هو الأكثر حولت بكفاءة عن طريق Electroporation للبدلا من LiOAc تحول 13. ومن الأهمية بمكان، بالتالي، لاختبار متعددة طرق التحول ولتحسين فترات الحضانة وتركيزات كاشف عند محاولة تعديل وراثيا سلالة الخميرة uncharacterized. وبالتالي هذا المخطوط يصف كل من LiOAc آرansformation و electroporation عن تقنيات لتحويل متحولة العوز الغذائي والنوع البري س. boulardii. وتوجه القراء المهتمين إلى الاستعراضات التي جرت مؤخرا لتوصيف دقيق لتطور خميرة التحول، بروتوكولات بديلة، وإجراء المزيد من المناقشات آليات العمل الممكنة 13،15. التحول من الخميرة مع ترميز البلازميد بروتين كشفها بسهولة ضروري علاوة على ذلك لاختبار المصب من أجل ضمان التعبير السليم وظيفة البروتين مغاير. يمكن اختيار البروتينات المختلفة لا تعد ولا تحصى تبعا للغرض النهائي للدراسة العلاجية والأجسام المضادة المتاحة للكشف عن البروتين immunoblotting، ELISA، وغيرها من التقنيات. بروتوكولات لهذه التقنيات قد تم وصفها بدقة في أي مكان آخر 16،17، ويمكن استخدامها لتحديد مستويات الإنتاج البروتين مغاير من الخميرة تتحول بالمقارنة مع منحنيات القياسية. لأغراض التظاهر ولاظهارإنتاج الناجح لبروتين يستخدم جدا عادة في الأحياء الخميرة، تقدم هذه المخطوطة التحول مع البروتين ترميز البلازميد فلوري الأخضر (GFP)، والذي يسمح للكشف لاحقا باستخدام المجهر مضان.
نفس القدر من الأهمية لإنتاج الكائنات الحية بروبيوتيك التي تعبر عن بروتين مغاير هو الإدارة السليمة والكشف عن هذه الكائنات الدقيقة داخل أنسجة الجهاز الهضمي، كما هو موضح في الأجزاء الثلاثة والأربعة. إدارة الخميرة المؤتلف من خلال أنبوب تغذية عن طريق الفم تسمح لتوريد كميات رقابة من الخميرة مباشرة إلى المعدة، والتي من C57BL / 6 الفئران غير قادرين على التقيؤ 18 بشكل طبيعي. ومع ذلك، غير لائق التعامل مع الحيوانات وأنبوب تغذية يمكن أن يؤدي إلى تلف المريء وثقب، انثقاب المعدة، وإدارة القصبة الهوائية، والالتهاب الرئوي التنفسي 19،20. تقنية الفقراء والخبرة يمكن أن تزيد علاوة على ذلك التباين في الاستجابات المناعية الفئران ودورة الفتشوب التجريبيةLTS، التي نسبت إلى إجهاد الحيوان على أنبوب تغذية عن طريق الفم 21،22. الممارسة في الأسلوب السليم يمكن أن يخفف بالتالي ليس فقط عدم الراحة الحيوان، ولكن يمكن أيضا زيادة دقة النتائج التجريبية. توضح هذه المخطوطة وتوضح التعامل مع الحيوانات وأنبوب تغذية عن طريق الفم لإعطاء جرعات تسيطر عليها من الخميرة المؤتلف.
وأخيرا، من المهم جدا لتأكيد التسليم الناجح الخميرة المؤتلف من خلال تحليل الأنسجة اللمفاوية وجود الخميرة والبروتينات مغاير. الأنسجة المناعية الجهاز الهضمي التي يمكن أن معظم بسهولة ومتوقع أن تدرس لوجود الخميرة هي البقع باير ل. بقع باير هي الأجهزة اللمفاوية الثانوية على طول الأمعاء الدقيقة التي هي المواقع الرئيسية من الاستجابة المناعية المخاطية تحريض 23. يتم نقل مولدات المضادات من التجويف transcellularly من خلال microfold (M) الخلايا في البشرة ويتم إطلاقها في البقع باير، وبالتالي فضح أرفقد مستضد الخلايا المعوية محتويات اللمعية. على الرغم من امتصاص الجسيمات عبر الظهارة المعوية يمكن أيضا أن يتحقق من الخلايا الكأسية، وقد ثبت أن هذه الخلايا أن تأخذ فقط حتى الجسيمات أقل من 0.02 ميكرون في القطر 24. تمديد التشعبات بطريق الظهارة من CD103 + الخلايا الجذعية (DC) أيضا تناول جزيئات صغيرة من الأمعاء التجويف 25. ومع ذلك، هناك حاليا أي تقارير التي تبين أن CD103 + البلدان النامية يستغرق جزيئات أكبر من البكتيريا. وهكذا، الخميرة بروبيوتيك سليمة، من الحجم المتوسط بين 3-6 ميكرون في القطر، من المرجح أن يتم تناولها من قبل الخلايا M وتحويلها إلى بقع على باير ل. وصفت هنا هو بروتوكول لجمع وفحص بقع باير لالخميرة المؤتلف قابلة للحياة، على الرغم من أن هذا الإجراء يمكن أيضا أن تتكيف بسهولة لتقييم امتصاص البكتيريا بروبيوتيك.
وباختصار، تقييم الخميرة بروبيوتيك المؤتلف للتسليمالبروتينات rapeutic إلى الأمعاء تتطلب إجادة في التقنيات المخبرية التي تمتد البيولوجيا الجزيئية إلى التعامل مع الحيوان وعلم المناعة. المقدمة هنا هي بروتوكولات ل1) توليد وفحص سلالات الخميرة بعامل نمائي والتي يمكن بسهولة اختيار سلبا بدون المضادات الحيوية، 2) بروتوكولات بديلة لتحويل الخميرة ويمكن التعبير عن بروتين مغاير، 3) مظاهرات تقنيات التعامل مع الحيوانات السليمة وأنبوب تغذية عن طريق الفم ل تسليم المعدي من الخميرة المؤتلف، و4) بروتوكولات لتشريح التصحيح باير والكشف عن الخميرة المؤتلف قابلة للحياة والبروتين مغاير وظيفية. جنبا إلى جنب، وهذه البروتوكولات يسمح لتوليد واختبار الخميرة سلالة الكائنات الحية المجهرية قادرة على تقديم البروتين العلاجي مغاير إلى الجهاز الهضمي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. الأشعة فوق البنفسجية الطفرات لتوليد العوز الغذائي سلالات الخميرة
التحول 2. الخميرة
3. بالتزقيم عن طريق الفم من الفئران مع الخميرة المحولة
4. حصاد بقع الفئران باير وعزل المستعمرات الخميرة الصالحة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
جيل من منحنى البقاء على قيد الحياة بعد اشعة فوق البنفسجية يتطلب الطلاء من خلايا الخميرة المخفف بحيث مستعمرة مميزة (كفو) قادرة على تشكيل. كل عينة 500 ميكرولتر التي تم جمعها على النحو المبين أعلاه يحتوي على حوالي 5 × 10 6 خلايا. ومع ذلك، أكثر من 100 المستعمرات في لوحة يصعب التمييز بدقة. تصفيح عينة غير مخفف وكذلك مسلسل 1:10 التخفيفات من خلايا المشع مما يضمن كفو يمكن حصرها في كل جرعة الأشعة فوق البنفسجية، كما هو موضح في الشكل 1.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
معا، وبروتوكولات تصف الوثيقة الخطوات الأساسية اللازمة لتطوير واختبار بعامل نمائي سلالات الخميرة بروبيوتيك للتسليم من البروتين العلاجي مغاير إلى الأمعاء. هذا التلاعب واختبار الخميرة بروبيوتيك المؤتلف يتطلب تقنيات والموارد التي أي مختبر الفردية حاليا قد لا تكون مألوفة. وهكذا، على الرغم من أن العديد من الدراسات السابقة قد وصف البروتوكولات المذكورة أعلاه لعدة الخميرة والفأر السلالات، وهذه الأساليب لها عدم قدمت المعرفة المؤلفين في شكل مفصل، موحدة. وعلاوة على ذلك، فإن هذا المخطوط يضع ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
يعترف واضعو التمويل من خلال مركز الطفل للمناعة واللقاحات وجائزة مبتكر جديد المعاهد الوطنية للصحة (1DP2AI112242-01) منحت لتريسي J. الحمل. أشكر الكتاب أيضا ناتاليا P. Degtyareva للمساهمة سخية من rad1 س. الخباز.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| SmartSpec 3000 مقياس الطيف | BioRad | 170-2501 | مثال على مقياس الطيف الضوئي لتحديد تركيز الخلية و OD600< / sub> من مزارع الخميرة نيو |
| برونزويك الأسطوانة | Eppendorf | M1053-4004 | مثال على أسطوانة الأسطوانة لحضانة ثقافة الخميرة |
| UV Stratalinker 2400 | Stratagene | 400075-03 | مثال على stratalinker |
| ستيوارت كولوني كاونتر SC6PLUS | 11983044 | فيشر لوحة علمية | حامل مع سجلات تكبير المستعمرة العد على استشعار الضغط من القلم |
| Scienceware Colony Counter | F378620002 | Bel-Art Scienceware | باليد مستعمرة عداد القلم |
| نسخة طبق الأصل جهاز طلاء | Fisherbrand | 09-718-1 | مثال على حامل الطلاء المقلدة والوسادات & nbsp ؛ |
| مربعات Velveteen | Fisherbrand | 09-718-2 | |
| موزعات الخلايا المعقمة على شكل L | Fisherbrand | 14665230 | |
| حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، تقطعت بهم السبل من خصيتين السلمون | Sigma-Aldrich | D7656-1ML | مثال على الحمض النووي الناقل للخميرة LiOAc تحويل |
| إبر التزقيم | Braintree Scientific | N-PK & nbsp ؛ 002 | بالنسبة للفئران 15-20 جم ، فإن الإبرة المقترحة هي مقياس 22 (كرة 1.25 مم) ، 1 في إبرة تزقيم طويلة ومستقيمة قابلة لإعادة الاستخدام. للفئران التي يزيد وزنها عن 20 ؛ يمكن استخدام إبر تزقيم مستقيمة أو منحنية بمقياس 20 أو أكبر |
| 1 مل حقنة درنة معقمة ذات طرف انزلاقي يمكن التخلص | Becton Dickinson | BD 309659 | |
| ملقط حاد مثل علوم المجهر الإلكتروني 7 بوصات (178 مم) طرف مسنن ، ملقط قبضة عريضة | علوم المجهر الإلكتروني | 77937-28 | مثال على ملقط حاد مطلوب للتشريح ؛ |
| مقص تشريح مستقيم ومنحني | علوم المجهر الإلكتروني | 72966-02 و 72966-03 | أمثلة على المقص اللازم لتشريح |
| تقنيات IMDM | Life 12440053 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.