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Artículo de método

Medición de la carga in vivo de bacterias que expresan luciferasa en una larva de insecto

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8 de julio de 2025

En este artículo

Resumen

Fuente: Asai, M. et al., Uso del invertebrado Galleria mellonella como modelo de infección para estudiar el complejo Mycobacterium tuberculosis.J. Vis. Exp. (2019)

Este vídeo muestra la medición de la carga bacteriana in vivo utilizando larvas de insectos infectadas con Bacillus Calmette-Guérin, BCG, lux. El proceso implica la homogeneización de las larvas, el tratamiento con un sustrato de luciferasa y la medición de la bioluminiscencia para determinar las unidades de luz relativas que se correlacionan con la carga bacteriana.

Protocolo

NOTA: Todos los trabajos que se describen a continuación deben realizarse en un laboratorio CL2 dentro de una cabina de seguridad microbiológica (MSC) de clase 2 siguiendo las directrices locales de salud y seguridad.

1. Preparación de M. bovis BCG lux para la infección

  1. Descongele un stock congelado de glicerol (15%) de Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guérin (BCG) lux, la cepa de la vacuna de Montreal transformada con el plásmido lanzadera pSMT1 que lleva los genes luxAB de Vibrio harveyi que codifican la enzima luciferasa.
  2. Inocular 15 mL de caldo Middlebrook 7H9 que contiene 0,2% de glicerol, 10% de albúmina, dextrosa, enriquecimiento de catalasa (ADC) y 50 μg/mL de higromicina con una alícuota descongelada de 1,2 mL de BCG lux, en un matraz Erlenmeyer de 250 mL etiquetado.
  3. Colocar el matraz en un recipiente de bioseguridad sellado e incubar a 37 °C en una incubadora agitadora orbital a 220 rpm durante 72 h (o hasta que el cultivo alcance la fase media de crecimiento logarítmico).
  4. Compruebe el crecimiento del cultivo de BCG lux preparando diluciones 1:10 del cultivo en tubos luminómetros utilizando solución salina tamponada con fosfato (PBS, pH 7,4, tampón de fosfato 0,01 M, cloruro de potasio 0,0027 M y cloruro de sodio 0,137 M) por duplicado. Vortex, y cargue los tubos del luminómetro en el luminómetro y mida la bioluminiscencia (unidad de luz relativa [RLU]/mL) utilizando aldehído n-decilo como sustrato (1% v/v en etanol absoluto).
    NOTA: La proporción de RLU/unidades formadoras de colonias (UFC) se determinó previamente en 3:1 cuando BCG lux se cultivó in vitro en caldo Middlebrook 7H9.
  5. Centrifugar el cultivo a 2.175 x g durante 10 min a temperatura ambiente para granular las células y desechar el sobrenadante en un desinfectante adecuado con actividad micobactericida conocida. Deseche todos los residuos de cultivo con desinfectantes apropiados para micobacterias siguiendo las pautas locales.
  6. Lave el pellet de celda dos veces en PBS que contiene 0.05% de polisorbato 80 (PBS-T) para evitar la formación de grumos bacterianos.
  7. Después del lavado final, decantar el sobrenadante de desechos, volver a suspender el pellet de células micobacterianas en PBS-T y diluir la suspensión de micobacterias hasta la densidad celular deseada utilizando mediciones de RLU.
  8. Prepare diluciones seriadas diez veces del inóculo en placas de 24 pocillos utilizando PBS-T. Coloque 10 μL en placas de agar Middlebrook 7H11 (0,5% de glicerol, 50 μg/mL de higromicina, 10% de ácido oleico, albúmina, dextrosa, catalasa [OADC]) por duplicado para enumerar los recuentos de UFC de inóculo.

>2. Preparación de larvas de G. mellonella

  1. Compre las larvas del último estadio de fuentes apropiadas y manténgalas en la oscuridad a 18 °C a su llegada y utilícelas dentro de 1 semana después de la compra. Alternativamente, las larvas pueden ser autocriadas siguiendo el protocolo de Jojāo et al. En el caso de las larvas compradas, deseche las larvas muertas, descoloridas o en pupa antes de almacenarlas.
    NOTA: Las larvas que pupan se distinguen morfológicamente de las larvas del último estadio.
  2. Identificar y seleccionar larvas sanas para experimentación, basándose en un color crema uniforme con poca o ninguna decoloración (melanización), tamaño (2-3 cm de longitud), peso (aproximadamente 250 mg), que muestren un alto nivel de motilidad y que posean la capacidad de enderezarse cuando se les da la vuelta.
  3. Cuente cuidadosamente las larvas sanas (mínimo de 20-30 por grupo) en una placa de Petri (94/15 mm) forrada con una capa de papel de filtro (94/15 mm) con pinzas de punta roma para minimizar la contaminación y almacene a temperatura ambiente en la oscuridad hasta su uso.

>3. Infectando G. mellonella con BCG lux

  1. Minimice el desorden dentro del MSC para reducir el riesgo de contaminación y lesiones por pinchazos con agujas.
  2. Prepare la plataforma de inyección pegando un papel de filtro circular (94 mm) a una superficie plana en relieve. Se pueden utilizar superficies blandas o duras que dependen totalmente de las preferencias del usuario, por ejemplo, las tapas de las cajas de pipetas o una esponja de nailon.
  3. Esterilice una microjeringa de 25 μL (25 G) aspirando 3 volúmenes de etanol al 70% y enjuague posteriormente con 3 volúmenes de PBS-T estéril.
  4. Aspire 10 μL de inóculo BCG lux (preparado en la sección 1) o PBS-T en la microjeringa esterilizada de 25 μL. Utilice una jeringa separada para el control de negativos de PBS-T.
    NOTA: Vuelva a suspender el inóculo BCG lux después de 10 inyecciones para asegurar una suspensión celular uniforme.
  5. Use pinzas para levantar una larva y colocarla en la plataforma de inyección.
  6. En la plataforma, voltee la larva sobre su espalda e inmovilícela asegurando la cabeza y la cola con pinzas. Localice la última pata izquierda contando hacia atrás desde la cabeza de la larva e inserte con cuidado la punta de la aguja (5-6 mm) en un ángulo de 10-20° con respecto al plano horizontal.
    nota: Las pinzas cortas y estrechas permiten una fácil inmovilización con un estrés larvario mínimo. Preste atención a la sobrepenetración, que puede perforar el intestino y causar melanización o muerte no específica de BCG lux.
  7. Cuente las larvas infectadas en una placa de Petri forrada con una capa de papel de filtro, una sola placa de Petri de 90 mm puede acomodar hasta 30 larvas.
  8. Guarde la placa de Petri que contiene las larvas en una caja oscura ventilada o no sellada dentro de una incubadora a 37 °C con 5% de CO2.

>4. Seguimiento de la supervivencia de G. mellonella después de la infección

  1. A lo largo del tiempo, controle la supervivencia de las larvas cada 24 horas. Las larvas se consideran muertas cuando no se mueven en respuesta al tacto.

>5. Medición de la carga in vivo de BCG lux en G. mellonella

  1. En cada punto de tiempo, seleccione al azar cinco larvas infectadas previamente preparadas en la sección 3 y esterilice suavemente las superficies de las larvas utilizando hisopos de bastoncillos de algodón empapados en etanol al 70%.
    NOTA: Este paso es importante cuando se siembra el homogeneizado de larvas para la enumeración de UFC micobacterianas, ya que las larvas no esterilizadas pueden provocar contaminación.
  2. Colocar las larvas individualmente en tubos de matriz de lisado de 2 mL que contengan 800 μL de PBS estéril.
  3. Homogeneizar las larvas utilizando un homogeneizador durante 60 s a 6,0 m/s.
  4. Centrifugar los tubos de lisado a 3.500 x g durante 5 s para eliminar el homogeneizado de las tapas, y decantar cuidadosamente el homogeneizado en tubos de luminómetro estériles individualmente.
    nota: Para la enumeración de UFC (paso 5.7), asegúrese de reservar 100 μL de homogeneizado en un tubo de reacción estéril de 1,5 mL.
  5. Recuperar el homogeneizado restante lavando los tubos de la matriz de lisis con 1 mL de PBS-T y pipetear en los tubos luminométricos correspondientes.
  6. Agite los tubos del luminómetro y mida la bioluminiscencia de los homogeneizados descritos anteriormente en el paso 1.4.
  7. Prepare diluciones seriadas diez veces del homogeneizado en placas de cultivo de 24 pocillos utilizando PBS-T. Colocar 10 μL de la dilución en placas de agar Middlebrook 7H11 que contienen 0,5% de glicerol, 50 μg/mL de higromicina, 10% de OADC y 20 μg/mL de piperacilina, para determinar la relación RLU/UFC de BCG lux después de la infección in vivo
    NOTA: La piperacilina elimina la microbiota nativa de G. mellonella con una inhibición mínima del crecimiento de BCG lux.

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Divulgaciones

No se han declarado conflictos de interés.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Tubo de reacción de 1,5 ml (Eppendorf)Eppendorf22431021
Pipeta de 20, 200 y 1000 μl y puntas filtradasCualquier proveedorN/A
Placa de cultivo de 24 pocillosGreiner662160
Pipetas de 25 ml y Pipette BoyCualquier proveedorN/A
Placa de Petri de 3 compartimentos (94/15 mm)Greiner637102
centrífugaCualquier proveedorN/A
Armario de seguridad de clase IICualquier proveedorN/A
Matraz Erlenmeyer con tapón ventilado (250 ml)CorningCLS40183
Etanol (>99,7%)VWR208221.321
Galleria mellonella (250 por unidad)Livefood Direct Reino UnidoW250
glicerolSigma-AldrichG5150
Homogeneizador (FastPrep-24 5G)MP Biomedicals116005500
Higromicina BCorning30-240CR
Luminómetro (Autolumat LB 953)Berthold34622
Tubos luminométricosCorning352054
Matriz de lisis (S, 2,0 ml)MP Biomedicals116925500
Microjeringa (25 μl, 25 ga)SGE3000
MicrocentrífugaCualquier proveedorN/A
Agar Middlebrook 7H11BD Biociencia283810
Caldo Middlebrook 7H9BD Biociencia271310
Enriquecimiento de Middlebrook ADCBD Biociencia212352
Enriquecimiento de OADC de MiddlebrookBD Biociencia212240
Mycobacterium bovis BCG luxvariosN/A
Aldehído N-deciloSigma-AldrichD7384-100G
Incubadora de agitación orbitalCualquier proveedorN/A
Solución salina tamponada con fosfatoSigma-AldrichP4417-100TAB
Polisorbato 80 (Tween-80)Sigma-AldrichP8074-500ml
Caja pequeñaCualquier proveedorN/ASe recomienda caja oscura ventilada o no sellada
pinzasCualquier proveedorN/APinzas cortas y estrechas con punta larga/romas
Placa de Petri (94/15 mm)Greiner633181
Papel de filtro (94 mm)Cualquier proveedorN/ACorte a medida

Etiquetas

Carga bacteriana in vivoexpresión de la luciferasahomogeneización de larvasmedición de la bioluminiscenciaunidades relativas de luzunidades formadoras de coloniasdiluciones seriadasanálisis con luminómetrocepa BCG Lux