Brühe Microdilution In Vitro Screening: eine einfache und schnelle Methode, um neue Antimykotika Verbindungen erkennen

Zusammenfassung

Eine einfach und anpassungsfähig Brühe Microdilution Methode für das screening von Antimykotika Verbindungen und Extrakte.

Zusammenfassung

Pilzinfektionen sind in den letzten Jahrzehnten eine wichtige medizinische Voraussetzung geworden, aber die Anzahl der verfügbaren Antimykotika ist begrenzt. In diesem Szenario ist die Suche nach neuen Antimykotika notwendig. Das Protokoll berichtet hier beschreibt eine Methode, um Bildschirm Peptide für ihre antimykotischen Eigenschaften. Es basiert auf der Microdilution-Empfindlichkeitstest Brühe aus den Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) M27-A3-Richtlinien mit Modifikationen an der Erforschung der antimikrobielle Peptide als potenzielle neue Antimykotika. Dieses Protokoll beschreibt einen funktionelle Assay zur Beurteilung der Aktivität von Antimykotika Verbindungen und kann leicht geändert werden, um einer bestimmten Klasse von Molekülen unter Untersuchung zu entsprechen. Da die Assays in 96-Well-Platten mit kleinen Volumina durchgeführt werden, kann eine großangelegte Screening in kürzester Zeit abgeschlossen werden, vor allem, wenn in einer Automatisierung durchgeführt. Dieses Verfahren wird veranschaulicht, wie ein standardisierte und einstellbare klinisches Protokoll die Bank-Arbeit Verfolgung neuer Moleküle, die Therapie von Pilzerkrankungen zu verbessern helfen kann.

Einleitung

Pilzinfektionen sind geworden ein wichtiges medizinisches Anliegen in den letzten Jahrzehnten haben erheblich zugenommen, vor allem auf einen Anstieg der Zahl von immungeschwächten Personen wie diejenigen in der Krebsbehandlung und Menschen mit HIV/AIDS oder transplantierten Organe^1,2. Jedoch beitragen eine sehr begrenzte Auswahl an verfügbaren Antimykotika und die zunehmende Zahl von Berichten über Pilzresistenz dazu zu den großen Problemen bezüglich der Therapie der systemischen Mykosen³.

Eine potenzielle Quelle für neue antimykotische Substanzen sind antimikrobielle Peptide (AMPs), kleine kationischen Peptide, die von vielen Organismen als Bestandteil ihrer angeborenen Immunantwort auf eine Infektion⁴produziert. Die Screening-Methode, diese Verbindungen gegen Pilzerreger zu testen ist jedoch nicht standardisiert. Verschiedene Verfahren wurden zur antimykotische Aktivität des AMPs, manchmal für das gleiche Modell Mikroorganismus^5,6,7zu beurteilen. Diese Unterschiede und den Mangel an Details in einigen Protokollen erschweren Vergleiche zwischen Verbindungen und behindert Reproduzierbarkeit.

Eine Möglichkeit, die Prüfung von neuen Medikamenten-Kandidaten zu standardisieren soll pilzbefallverhütende Anfälligkeit in klinischen Umgebungen, wie z. B. die klinische Definition verwendet und Laboratory Standards Institute (CLSI) M27-A3 Leitlinien folgen. Jedoch diese antimykotische Sensitivitätstests sind zu restriktiv, und nehmen nicht in Betracht-Variante im Stoffwechsel über Arten, da sie nur für wenige ausgewählte Agenten errichtet wurden. Zum Beispiel nehmen sie nicht zu berücksichtigen die metabolischen Bedürfnisse nicht gärenden Hefen.

Dieses Protokoll ermöglicht die Beurteilung der Tätigkeit des Interessenten antimykotische Substanzen und hier für die Suche nach antimykotische Peptide eingeführt. Es basiert auf der Brühe Microdilution Empfindlichkeitstest aus der CLSI M27-A3-Richtlinien mit Modifikationen, die das Screening von neuen Verbindungen^8,9zu optimieren. Diese Änderungen ermöglichen den Einsatz von geringen Mengen an Substanz, Temperatur- oder erste Inokulum und verschiedene Medien für ein optimales Wachstum der Pretest, während die Ergebnisse anhand von Referenz-Antimykotika als Steuerelemente Standardisierung. Diese Methode, mit der Verwendung von Multi-gut Kultur Platten ermöglicht es schnell und zuverlässig eine große Anzahl von Verbindungen auf den Bildschirm.

Aufgrund seiner Flexibilität kann dieses Protokoll mit unterschiedlichen chemischen Klassen von Verbindungen und gegen andere Mikroorganismen, mit wenigen Anpassungen verwendet werden.

Protokoll

(1) Lösungen und Medien

1. Bereiten Sie 2 X Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 Medium, Phosphat gepufferte Kochsalzlösung (PBS), Sabouraud-Dextrose-Bouillon und Sabouraud-Dextrose-Agar nach Tabelle 1.

(2) Pilz Inokulum Wachstumsbedingungen

1. Speichern Sie alle Pilzstämmen als gefrorene Bestände in 35 % Glycerin bei-80 ° C, bis benötigt.
2. Führen Sie die folgenden Schritte vor jedem Experiment.
   1. Für Candida Albicans -Stämme:
      1. Ein Lager Fläschchen Auftauen und 200 µL bis 10 mL der Sabouraud-Dextrose-Bouillon in einem sterilen 50 mL Polypropylen-Rohr mit einer Kappe und Kultur über Nacht bei 30 ° C unter Rühren (200 u/min) zu übertragen. Denken Sie daran, neigen die Röhre und lassen Sie die Kappe leicht geöffnet für bessere Belüftung der Kultur.
   2. Für Cryptococcus Neoformans Stämme:
      1. Kratzen Sie die Eisfläche des ein Lager Fläschchen. Die Zellen auf Sabouraud-Dextrose-Agar-Platten Teller und inkubieren Sie für 48 h bei 30 ° C. Halten Sie nach sichtbares Wachstum der isolierten Kolonien die Platten in den Kühlschrank (4 ° C) für bis zu 15 Tage mit Paraffin Film versiegelt.
      2. Eine mittlere isolierte Kolonie von der Platte mit einem sterilen Zahnstocher oder sterilen Impfkeimen Schleife zu sammeln und 10 mL der Sabouraud-Dextrose-Brühe in einem sterilen 50 mL konische Röhrchen zu impfen. Inkubieren Sie für ca. 24 h bei 30 ° C unter Rühren (200 u/min).
      3. Überschreiten Sie die 24 h Inkubation nicht. Denken Sie daran, neigen die Röhre und lassen Sie die Kappe leicht geöffnet für bessere Belüftung. Es ist immer gut, die Wachstumsphase der Zellen vor jedem Test zu standardisieren, da dies ein wichtiger Faktor Antibiotikaresistenzen.
         Hinweis: Beide Pilze wurden bei 30 ° C für die rasche Vermehrung in unseren Experimenten angebaut, aber die Temperatur kann geändert werden, um die Ziele der Studie, zum Beispiel klinische Behandlung (37 ° C). Am wichtigsten ist, sollte dieser erste Inkubationszeit im Voraus für jeden Pilz Isolat eingerichtet und erhalten während der Tests auf Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
3. Nach Pilzwachstum sammeln Sie die Zellen durch Zentrifugieren die konische Rohre bei 1.200 x g für 5 min bei Raumtemperatur. Verwerfen Sie den Überstand und 10 mL PBS.
4. Die Zellen und die Zentrifuge bei 1.200 x g für 5 min bei Raumtemperatur wieder aufzuwirbeln.
5. Wiederholen Sie die PBS waschen und Zentrifugation noch zweimal. Nach der dritten Wäsche Aufschwemmen der Zellen in 5 mL (entsprechend der Größe der Pellets) 2 X RPMI-1640 Medium.
6. 1 mL einer Verdünnung 1: 100 oder 1:1,000 in einem Microcentrifuge Schlauch (abhängig von der Trübung der Zellsuspension) vorzubereiten.
7. Aliquoten 10 µL dieser Verdünnung, legen Sie sie in einer Hemocytometer-Kammer und die totale Anzahl der Zellen in den vier Quadranten unter dem Mikroskop. Berechnen Sie die Konzentration durch die Formel: (total Zelle Nummer/4) x Verdünnung Faktor X 10⁴ (Kammer Verdünnung konstant).
   1. Sollte eine 100 % Rentabilität Rentabilität zählt und Wachstum Bedingungen für das Isolat untersucht systematisch korreliert haben.
      Hinweis: Die Standardisierung und Qualitätssicherung der Lebensfähigkeit zählt können durch Rücken-Plating in Übereinstimmung mit den Europäischen Ausschuss für antimikrobielle Empfindlichkeit Testing (EUCAST) antimykotische minimalen inhibitorischen Konzentration (MIC) Methode für Hefen^{10 erfolgen} .
   2. Wenn die Wachstum/Lebensfähigkeit Korrelation nicht für das Isolat unter Studie nachgewiesen, Messen Sie die pilzartige Lebensfähigkeit durch lebende Zellen in einem Hemocytometer mit Hilfe der Farbstoffe, die selektiv abgestorbene Zellen, wie z. B. Phloxine B¹¹, Trypan Blau ^{Farbe zählen 12}, oder Janus Grün¹³. Verwenden Sie die Pilzzellen für dieses Protokoll nur, wenn die Lebensfähigkeit der Bevölkerung zu diesem Zeitpunkt 90 % oder höher.
      Hinweis: Tot/lebendig Farbstoffe funktionieren nicht gut mit dem Pilz der Wahl. Bitte testen sie vor dem Gebrauch. Beispielsweise funktioniert die Trypan blau färben nicht gut mit C. Neoformans.
8. Danach bereiten die Zellsuspensionen in 2 X RPMI-1640-Mittel (2 X angepasst Inokulum in RPMI-1640 Medium). 96-Well Platten sollten Sie ein Volumen von 5 mL für jede Platte.
   1. Bereiten Sie alle C. Albicans Stämme ein Lager Zellsuspension von 4 x 10³ Zellen/mL. Diese Konzentration ist 2 X der letzte Zelle Konzentration in jede Vertiefung (2 x 10³ Zellen/mL).
   2. C. Neoformans Stämme Vorbereitung einer Aktie Kultur von Zellen 2 x 10⁴ Zellen/mL. Diese Konzentration ist zweimal die endgültige Zellkonzentration in jede Vertiefung (1 x 10⁴ Zellen/mL).
   3. Andere Pilze-test eine bekannte Antimykotika, welche Konzentration ideal für die besondere Untersuchung in Bezug auf die Inkubationszeit werden. Berücksichtigen Sie Stoffwechsel und die doppelte Zeit des Pilzes.

(3) Peptide (unbekannter Agent)

1. Die gefriergetrockneten Peptide bei-20 ° C zu speichern und in entionisiertem Wasser vor jedem Experiment auflösen. Die maximale Speicherdauer einmal in Wasser aufgelöst hängt von der Art der jedes Peptid.
2. Bereiten Sie Aliquote zweimal die höchste Endkonzentration im Test (2 X) getestet. Im Idealfall bereiten Sie eine kleine Anzahl von aliquoten mit genügend Peptid für einmaligen Gebrauch, Frost-Tau-Zyklen zu vermeiden.
   Hinweis: Die Wahl der Konzentration sollte auf Literatur und die Eigenschaften des Peptids beruhen. Es wird empfohlen, die serielle Verdünnungen mit ca. 100 µM des Peptids, starten und dann verringern oder erhöhen diese Konzentrationsbereich abhängig von den erzielten Ergebnissen.

(4) Referenz Antimykotika (Positivkontrolle)

1. Für diejenigen mit Wasser verdünnt: bereiten Sie eine 2 X Lösung der höchsten Konzentration der Analyse (siehe Abschnitt 5: antimykotische Assay für die Verdünnung Schritte).
   1. C. Albicans Stämme Vorbereitung einer Lösung aus 128 µg/mL von Fluconazol oder 128 µg/mL Caspofungin. Die Platte Konzentration für beide werden 64 µg/mL.
   2. Bereiten Sie für C. Neoformans Stämme eine Lösung von 32 µg/mL Amphotericin B (wasserlösliche Lösung). Die Platte Konzentration werden 16 µg/mL.
      Hinweis: Normalerweise wird Amphotericin B verdünnt in Dimethyl Sulfoxid (DMSO), da dieser Anti-Pilz schlecht löslich in Wasser. Allerdings gibt es wasserlösliche Amphotericin B Präparate im Handel erhältlich.
2. Für Antimykotika in einem organischen Lösungsmittel verdünnt: Vorbereiten einer 100 X Stammlösung in DMSO, dann bis 10 X im Wasser für den Gebrauch zu verdünnen.
   Hinweis: Dadurch wird im Brunnen, die Endkonzentration von DMSO 1 % nicht überschreiten. Ein Brunnen, wo der Pilz in Medien mit 1 % DMSO wächst als Kontrolle erforderlich ist, angesichts der Tatsache, dass einige Pilze diese Konzentration des Lösungsmittels nicht gut vertragen. Denken Sie daran, dass DMSO lichtempfindlich ist, also die Platte mit Folie abdecken oder legen Sie sie in eine dunkle Kammer für die Dauer der Inkubationszeit.

5. antimykotische Assay

Hinweis: In-vitro- antimykotische Assays sind basierend auf der Brühe Microdilution Empfindlichkeitstest von Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) M27-A3-Richtlinien mit einigen Änderungen durchgeführt.

1. Bereiten Sie eine zweifache serielle Verdünnung jedes Peptid und Steuern Sie Antimykotika in Polystyrol 96-Well-Mikrotiterplatten zu einem Endvolumen von 50 µL.
   1. Mit einer Pipette 100 µL Antimykotika/Peptid in der 2 X-Konzentration der höchsten gewünschten Endkonzentration in Spalten 1-3, in Zeile A. hinzufügen
   2. Fügen Sie mithilfe einer Mehrkanal-Pipette 50 µL steriles Wasser in die andere Vertiefungen, in Reihen B bis H.
   3. 50 µL der Brunnen mit der höchsten Konzentration (Reihe A) zu entfernen, an der nächsten gut des nächsten Concentration (Zeile B) übertragen und homogenisieren.
   4. Wiederholen Sie die Schritte bis zu den Brunnen mit der niedrigsten Konzentration und verwerfen Sie 50 µL des Brunnens (Reihe H) zu. Lassen Sie Spalten 11 und 12 (Reihen A, B, C) mit nur Wasser für Blindkontrolle oder negativ/Wachstumskontrolle.
   5. Fügen Sie 50 µL 2 X eingestellte Inokulum in RPMI-1640 Medium in jede Vertiefung (Spalten 1 bis 3 und Spalte 11 (negativ/Wachstumskontrolle)); die Endkonzentration für C. Albicans werden 2 x 10³ Zellen/mL und die Endkonzentration für C. Neoformans Stämme 10⁴ Zellen/mL werden.
   6. Bereiten Sie leere Kontrollen (50 µL Wasser + 50 µL 2 X RPMI-1640 Medium ohne Zellen) und negativ/Wachstumskontrolle (50 µL Wasser + 50 µL eingestellt Inokulum 2 X RPMI-1640 Medium ohne Antimykotika) und Last in der well-Platte wie beschrieben oben.
2. Wiederholen Sie die Prozedur für jede Verbindung getestet werden und die gewählten antimykotische Kontrolle (Spalten 4-10).
   Hinweis: Die serielle Verdünnungen können vertikal durchgeführt werden, als das Experiment unten oder horizontal in der Platte (d. h. wenn die Anzahl der Verdünnungen der gegebenen Verbindung /-Extrakt, der muss getestet werden acht oder mehr).
   1. Wenn die Verbindungen verweisen Drogen oder einer seiner Komponenten sind lichtempfindlich, führen Sie den Test in reduziertes Licht, die Platten mit Folie abdecken oder legen Sie in eine dunkle Kammer während Inkubationen.
3. Beachten Sie die folgenden optionalen Empfehlungen.
   1. Versiegeln Sie die Platte mit einer klaren Abdeckplatte, die Gasaustausch, ermöglicht, wie diese Verdunstung reduziert.
   2. Legen Sie die Platte in eine feuchte Kammer; Es hilft auch, die Verdunstung zu reduzieren.
4. Inkubieren Sie die Platten bei 37 ° C für 24 h oder 48 h für alle C. Albicans -Stämme und für 48 h mit 200 u/min schütteln für C. Neoformans. Das untere Endvolumen (100 µL) sorgt dafür, dass keine Spillover auftritt.
   Hinweis: Kein signifikanter Unterschied wurde zwischen MIC Lesungen bei 24 h und 48 h für C. Albicans -Stämme beobachtet. Lesungen in 48 h sind jedoch einfacher zu visualisieren.
5. Beobachten Sie alle Brunnen, mit Hilfe von einem umgekehrten optischen Mikroskop vor der Inkubationszeit und nach Änderungen in der Morphologie als auch auf Anzeichen von Kontamination zu überprüfen überprüft.
   Hinweis: Lesungen können visuell gemacht und fotografiert am Ende des Experiments. Vor jeder Lesung leicht homogenisieren der Plattenrandes. Das liest können auch durchgeführt werden, durch die Messung der OD bei 600 nm, wenn Zelle Klumpen oder Filamentierung nicht eingehalten werden.
6. Durchführen Sie die Experimente, mindestens dreimal an gesonderten Terminen.

Ergebnisse

Das MIC ist definiert als die niedrigste antimikrobielle Compoundkonzentration, die vollständig sichtbare Pilzwachstum am Ende der Inkubationszeit hemmt. Da das Ziel dieses Protokolls ist es, eine schnelle Methode, um potentielle Antimykotika Bildschirm haben, jeder Brunnen mit klaren Medien ähnlich wie die leeren Brunnen ein positives Ergebnis gilt während jeder mit Trübung analog zu den negativen/Wachstum-Kontroll-Vertiefungen gut als negativ bewertet. Allerdings besteht ein Interesse d...

Diskussion

Microdilution Tests können potenzielle antimykotische Aktivität der Zielsubstanz mit kleinen Mengen der Substanz zu analysieren und gleichzeitig testen Sie es in den unterschiedlichsten Konzentrationen. Dementsprechend wird dieses Protokoll als ersten Schritt im Screening für potenzielle neue antimykotische Substanzen empfohlen. Die hier vorgestellten Protokoll basiert auf der M27-A3 Protokoll, ursprünglich entwickelt, um Hilfe bei der Auswahl der antimykotischen Therapie in Kliniken, und lässt sich eine Vielzahl neuer a...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Medien und Reagenzien
RPMI 1640 Medium mit L-Glutamin, ohne Natriumbicarbonat	Thermo Fisher	31800-022
3-(N-morpholino) Propansulfonsäure (MOPS) (o que a gente usa tem um só dio, completa o nome dele please)	Sigma-Aldrich		Zur Pufferung von 2X RPMI Medium
Natriumchlorid (NaCl)	Dinâ Glimmer	1528-1	137 mM für phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)
Kaliumchlorid (KCl)	J.T.Baker	3040-01	2,7 mM für phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)
Natriumphosphat zweibasisch (Na2HPO4)	Sigma-Aldrich	V000129	10 mM für phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)
Kaliumdihydrogenphosphat (KH2PO4)	Sigma-Aldrich	60230	2 mM für phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)
BD Difco Sabouraud Dextrosebrühe	BD	238230
BD Difco Sabouraud Dextrose Agar	BD	210950
Glycerin	Sigma-Aldrich	V000123	35% für (soluç ã o de estoque? Criopreservaç ã o?)
Steriles Wasser			Para diluiç ã o das drogas na diluiç ã o seriada
Antimykotika
Amphotericin B	Sigma-Aldrich	A2942
Fluconazol	Sigma-Aldrich	F8929
Caspofungin	Sigma-Aldrich	PHR1160
Plastics
50 mL konisches Röhrchen	Sarstedt	62.547.254
Dish Petri	J.Prolab	0304-5
96 Well-Platte	Corning	3595
Sterile Solution Reservoir	KASVI	K30-208	Zum Pippieren der Lösungen mit dem Mehrkanal-Pippet
Equipment und anderen Materialien
Optisches Mikroskop	Nikon	E200MV
Zentrifugue	Thermo Fisher	MegaFuge 16R
Inkubator	Ethik Technology	403-3D	Set auf 37°; C
Schüttler	New Brunswick Scientific	Excella E25	auf 37°; C, 200 U/min
Zellzählkammer, Neubauer	BOECO Deutschland	BOE 13
Mehrkanalpipette	HTL	5123