يصف هذا البروتوكول كروماتوغرافيا استبعاد الحجم ، وهي تقنية سهلة وقابلة للتكرار لإثراء المتفطرة السلية الحويصلات خارج الخلية من supernatants الثقافة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول كروماتوغرافيا استبعاد الحجم ، وهي تقنية سهلة وقابلة للتكرار لإثراء المتفطرة السلية الحويصلات خارج الخلية من supernatants الثقافة.
ظهر دور الحويصلات خارج الخلية (EVs) في سياق العدوى البكتيرية كوسيلة جديدة لفهم فسيولوجيا الميكروبات. على وجه التحديد ، تلعب المركبات الكهربائية المتفطرة السلية (Mtb) دورا في التفاعل بين المضيف والممرض والاستجابة للإجهاد البيئي. كما أن المركبات الكهربائية Mtb مستضدية للغاية وتظهر إمكانات كمكونات للقاح. الطريقة الأكثر شيوعا لتنقية المركبات الكهربائية Mtb هي الطرد المركزي المتدرج الكثافة. هذه العملية لها العديد من القيود ، بما في ذلك الإنتاجية المنخفضة ، والعائد المنخفض ، والاعتماد على المعدات باهظة الثمن ، والتحديات التقنية ، ويمكن أن تؤثر سلبا على التحضير الناتج. كروماتوغرافيا استبعاد الحجم (SEC) هي طريقة بديلة ألطف تحارب العديد من قيود الطرد المركزي الفائق. يوضح هذا البروتوكول أن SEC فعالة في إثراء Mtb EV وتنتج مستحضرات Mtb EV عالية الجودة لزيادة الإنتاجية بطريقة سريعة وقابلة للتطوير. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المقارنة مع الطرد المركزي الفائق المتدرج للكثافة من خلال إجراءات القياس الكمي والتأهيل توضح فوائد SEC. في حين أن تقييم كمية EV (تحليل تتبع الجسيمات النانوية) ، والنمط الظاهري (المجهر الإلكتروني للإرسال) ، والمحتوى (النشاف الغربي) مصمم خصيصا ل Mtb EVs ، يمكن تطبيق سير العمل المقدم على المتفطرات الأخرى.
قد يكون إطلاق الحويصلة خارج الخلية (EV) بواسطة مسببات الأمراض هو المفتاح لفتح تقنيات جديدة للسيطرة على الأمراض المعدية1. المتفطرة السلية (Mtb) هي عامل ممرض ذو عواقب عالية ، حيث تصيب ما يقرب من ثلث سكان العالم وتودي بحياة الملايين من الناس كل عام2. إنتاج EV بواسطة Mtb موثق جيدا ولكنه بعيد المنال في التكوين الحيوي والأدوار المتنوعة (أي المحفزات المناعية ، المثبطة للمناعة ، اكتساب الحديد والمغذيات) لهذه المركبات الكهربائية في سياق العدوى3،4،5. كشفت الجهود المبذولة لفهم تكوين Mtb EVs عن 50-150 نانومتر من الكرات المغلقة بالغشاء الدهني المشتقة من غشاء البلازما الذي يحتوي على الدهون والبروتينات ذات الأهمية المناعية 3,6. كشف التحقيق في دور Mtb EVs في علم وظائف الأعضاء البكتيرية عن أهمية تعديل EV البكتيري استجابة للإجهاد البيئي للبقاء على قيد الحياة5. كانت دراسات التفاعل بين المضيف ومسببات الأمراض أكثر تعقيدا في تفسيرها ، لكن الأدلة تشير إلى أن Mtb EVs يمكن أن تؤثر على الاستجابة المناعية للمضيف وقد تكون بمثابة مكون تطعيم فعال 3,4,7.
اعتمدت معظم الدراسات التي أجريت على المركبات الكهربائية Mtb حتى الآن على الطرد المركزي المتدرج للكثافة لتخصيب الحويصلة8. وكان ذلك فعالا بالنسبة للدراسات الصغيرة النطاق؛ ومع ذلك ، فإن هذه التقنية لديها العديد من التحديات التقنية واللوجستية. تجمع مهام سير العمل البديلة بين الطرد المركزي متعدد الخطوات ، لإزالة الخلايا الكاملة والحطام الكبير ، مع خطوة الطرد المركزي الفائق النهائية لتكوير المركبات الكهربائية. يمكن أن تختلف هذه المنهجية في الكفاءة ، وغالبا ما تؤدي إلى انخفاض الغلة والتنقية المشتركة للجزيئات الحيوية غير الحويصلة القابلة للذوبان مع التأثير أيضا على سلامة الحويصلة9. بالإضافة إلى ذلك ، تستغرق هذه العملية وقتا طويلا ومكثفة يدويا ومحدودة للغاية في الإنتاجية بسبب قيود المعدات.
يصف البروتوكول الحالي تقنية بديلة للطرد المركزي الفائق التدرج الكثافة: كروماتوغرافيا استبعاد الحجم (SEC). وقد تم إثبات هذه الطريقة للمتفطرات البيئية ، وفي العمل الحالي ، تم استقرائها إلى Mtb10. يمكن للعمود المتاح تجاريا وجامع الكسور التلقائي تحسين الاتساق في التحضير الحويصلي وتقليل الحاجة إلى معدات محددة ومكلفة. من الممكن أيضا إكمال هذا البروتوكول في جزء صغير من الوقت مقارنة بالطرد المركزي المتدرج للكثافة ، مما يزيد من الإنتاجية. هذه التقنية أقل تحديا من الناحية الفنية ، مما يجعل من السهل إتقانها ، ويمكن أن تزيد من قابلية التكرار بين / داخل المختبر. أخيرا ، تتمتع SEC بكفاءة فصل عالية وهي لطيفة ، مما يحافظ على سلامة الحويصلات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وافقت اللجنة المؤسسية للسلامة الأحيائية بجامعة ولاية كولورادو على هذه الدراسة (19-046B). تم تنفيذ زراعة المتفطرة السلية وحصاد المواد الفائقة للزراعة الغنية بالمركبات الكهربائية من قبل موظفين مدربين في مختبر عالي الاحتواء. تم نقل المواد من منطقة الاحتواء العالي بعد تنفيذ طريقة تعطيل صالحة وتأكيدها والموافقة عليها من قبل سياسات السلامة الأحيائية المؤسسية. أثناء تكرار البروتوكول ، إذا لم تكن طريقة التعطيل أو الترشيح المعقم التي تم التحقق منها ممكنة ، فيجب تنفيذ الإجراءات التالية في مختبر عالي الاحتواء.
1. إعداد النفط الخام Mtb EV التركيز
ملاحظة: للاطلاع على الإجراءات التفصيلية بشأن زراعة Mtb وإعداد بروتين ترشيح الثقافة (CFP) ، انظر المراجع11،12. يوصى بأن تكون وسائط الزراعة البكتيرية خالية من مكملات النمو التي تحتوي على مكونات تحتوي على EV أو بروتينية ، مثل Oleic Albumin Dextrose Catalase (OADC) ، والمنظفات مثل Tween. يوصى أيضا بفحص جودة المستنبتة البكتيرية و CFP المحصود لضمان موت الخلايا المحدود وتحلل13,14.
2. كروماتوغرافيا استبعاد الحجم لإثراء المركبات الكهربائية Mtb من CFP
ملاحظة: الإجراء التالي محدد لاستخدام 3 ملغ من 100R Mtb CFP مع عمود SEC وجامع الكسور التلقائي (AFC، انظر جدول المواد). يمكن تكييفه مع تركيزات البدء الأخرى وأنواع الأعمدة باتباع مواصفات الشركة المصنعة. بالإضافة إلى ذلك ، يوصى المستخدمون بقراءة وفهم دليل مستخدم جامع الكسور التلقائي.
3. القياس الكمي للمركبات الكهربائية Mtb
4. تأهيل المركبات الكهربائية Mtb
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تركيز بروتين ترشيح الثقافة (CFP) من المتفطرة السلية (Mtb) ، وتحديد كميته ، ثم تم تطبيق 3 ملغ من المواد على عمود كروماتوغرافيا استبعاد الحجم (SEC). تم تعداد تركيزات البروتين والجسيمات بواسطة BCA و NTA ، على التوالي. وترد في الجدول 1 النطاقات المتوقعة لاستعادة البروتين والجسيمات بالإضافة إلى القيم الدقيقة التي تم الحصول عليها لهذه النتائج. قد تشير القيم الأعلى بكثير من هذه النطاقات إلى مشكلات التلوث أو سلامة العمود. تشير القيم الأقل بكثير إلى مشاكل في خطوات الترشيح الفائق ، وبالتالي يجب مقارنة ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المتفطرة السلية الحويصلات خارج الخلية هي خزانات مستضدية للغاية ، والتي تقدمها كوسيلة جذابة لتطوير أدوات التشخيص واللقاحات المستقبلية4،19،20. تاريخيا ، تم استخدام الطرد المركزي الفائق التدرج للكثافة لفصل Mtb EVs عن المواد الأخرى القابلة للذوبان والمفرزة8. في حين أن هذه العملية فعالة ، إلا أنها تستغرق وقتا طويلا ، وتمثل تحديا تقنيا ، وقد تؤثر على سلامة مستحضرات EV الناتجة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
نود أن نشيد بالدعم المقدم من الجائزة التجريبية لكلية الطب البيطري والعلوم الطبية الحيوية وبرنامج البحوث المشتركة لمجلس أبحاث الكلية إلى NKG والتمويل المقدم من ATCC (الجائزة رقم 2016-0550-0002) إلى KMD. نود أيضا أن نشيد بآن سيمبسون على الدعم الفني و BEI Resources و NIAID و NIH على الكواشف التالية: Monoclonal Anti-Mycobacterium tuberculosis LpqH (Gene Rv3763) ، IT-54 (المنتجة في المختبر) ، NR-13792 ، Monoclonal Anti-Mycobacterium tuberculosis GroES (Gene Rv3418c) ، Clone IT-3 (SA-12) (المنتجة في المختبر) ، NR-49223 ، و Monoclonal Anti-Mycobacterium tuberculosis LAM ، Clone CS-35 (المنتجة في المختبر) ، NR-13811.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 20x MES SDS تشغيل العازلة | ThermoFisher Scientific | NP0002 | |
| 96 لوحة البئر | Corning | 15705-066 | |
| مجمع الكسور الأوتوماتيكي | IZON Science | AFC-V1-USD | |
| BenchMark سلم البروتين الملون | مسبقا Invitrogen | 10748010 | |
| جهاز طرد مركزي | Beckman Coulter | Allegra 6R | |
| Centricon Plus - 70 مرشح طرد مركزي ، 100 كيلو دالتون قطع | Millipore Sigma | UFC710008 | جهاز الترشيح الفائق المستخدم في الخطوة 1.1 |
| نظام النشاف الكهربائي | ThermoFisher Scientific | 09-528-135 | |
| EM درجة علوم المجهر الإلكتروني Paraformaldehyde | 15714-S | ||
| Formvar / Carbon 200 شبكة شبكات النحاس | علوم المجهر الإلكتروني | FCF200H-Cu-TA | |
| الماعز المضادة للفأر IgG H& L (الفوسفاتيز القلوي) ، جزيء كامل ، 1 مل | AbCam | ab6790 | الجسم المضاد الثانوي |
| JEM-1400 مجهر إلكتروني ناقل | الحركة JOEL | ||
| Micro BCA Protein Assay | Kit ThermoFisher Scientific | 23235 | |
| قارئ Microplate | BIOTEK | Epoch | |
| أحادي النسيلة المضاد المتفطرة السلية< / em> GroES (الجين Rv3814c) | BEI Resources | NR-49223 | الجسم المضاد |
| الأولي أحادي النسيلة المضاد المتفطرة السلية< / em> LpqH (الجين Rv3763) | BEI Resources | NR-13792 | الجسم المضاد |
| الأولي أحادي القولون المضاد المتفطرة السلية< / EM> LAM ، استنساخ CS-35 | BEI Resources | NR-13811 | الجسم المضاد الأولي |
| NanoClean 1070 | Fischione Instruments | لتنظيف البلازما لشبكة TEM | |
| Nanosight مجهزة بمضخة حقنة وكمبيوتر مع برنامج NanoSight NTA | Malvern Panalytical | NS300 | |
| غشاء النيتروسليلوز ، لفة ، 0.2 & m | BioRad | 1620112 | |
| NuPAGE 4-12٪ Bis-Tris Protein Gels | ThermoFisher Scientific | NP0323BOX | |
| محلول ملحي مخزن بالفوسفات ، 1X بدون كالسيوم ومغنيسيوم | Corning | 21-040-CV | |
| بيرس BCA فحص البروتين | كيت ThermoFisher Scientific | 23225 | |
| PowerPac Basic Power Supply | BioRad | 1645050 | |
| qEV الأصلي 35 نانومتر 5 / عبورة | IZON Science | SP5-USD | SEC عمود |
| SDS عينة عازلة | Boster | AR1112 | وصفة داخلية مستخدمة في هذا الإجراء ، ومع ذلك فإن هذا المنتج مكافئ |
| لغرفة جل SDS-PAGE | ThermoFisher Scientific | EI0001 | |
| Sigmafast BCI / NBT | Millipore Sigma | B5655 | |
| Silver Stain Plus Kit | BioRad | 1610449 | البروتوكول الداخلي المستخدم في هذا الإجراء ، ومع ذلك فإن هذه المجموعة مكافئة |
| لعلوم المجهر | الإلكتروني لأسيتات اليورانيل | 22400 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.