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La cápsula es un factor de virulencia importante en muchas especies bacterianas incluyendo K. pneumoniae3 Streptococcus pneumoniae9, Acinetobacter10y11 especies de Neisseria. Aunque existen varios métodos para la cuantificación y visualización de las cápsulas bacterianas, actualmente no hay ningún método ampliamente utilizado para separar físicamente las células encapsuladas y no encapsulados. En este artículo, hemos demostrado un método robusto para la separación de la cápsula de poblaciones bacterianas, con múltiples aplicaciones potenciales en conjunto con diferentes protocolos de aguas arriba o aguas abajo.
La presencia de una cápsula de superficie puede reducir la densidad de la célula bacteriana, que permite la separación por centrifugación de gradiente de densidad (figura 2D). Hemos validado este método K. pneumoniae NTUH-K204412 y ATCC4381613 así como en el 23F de Streptococcus pneumoniae 14 y su mutante delcps Δ15. Este método utiliza el Percoll16 como podría ser el componente principal de la gradiente de densidad, que es una suspensión de partículas de sílice coloidal recubiertas que tiene baja viscosidad y sin toxicidad a las bacterias - en principio, otras sustancias cumplen con estos criterios utiliza para establecer el gradiente de densidad.
Puede ser difícil asegurar que capas de diferentes densidades no mezclan al construir gradientes de densidad, y si la mezcla se enciende, el método de separación no dará resultados limpios. Hemos incluido dos métodos alternativos para verter los gradientes, utilizando una aguja o una pipeta, ambos son efectivos, y qué método usar es simplemente una cuestión de preferencia. Para todos los pasos que implican el uso de una sustancia (una suspensión bacteriana, o una capa de degradado más diluida) sobre una capa de degradado, pipetear alícuotas múltiples de volúmenes más pequeños puede hacer más fácil lograr una interfaz aguda sin ninguna mezcla de capas.
Una limitación de este protocolo es que no se puede garantizar su funcionamiento con otras especies bacterianas. Por lo tanto, es crítico al examinar una nueva especie bacteriana o cepa para validar la separación de densidad mediante un método de cuantificación de cápsula adicional, independiente. Visualización de las bacterias presentes en cada fracción por microscopia con manchas cápsulas apropiadas es un método fiable para que protocolos detallados están disponibles17. Alternativamente, cápsulas que contienen ácidos urónicos (como las de Escherichia coli y K. pneumoniae) se pueden cuantificar mediante un ensayo específico como se muestra en la figura 2B1. La prueba de mucoviscosity basado en la centrifugación no es adecuada como un método de validación independiente, ya que este ensayo también depende de la densidad de las células bacterianas.
Otra limitación de este método es que la producción de cápsula es muy sensible a las condiciones de cultivo e incluso pequeños cambios en el medio de cultivo, temperatura, aireación puede afectar los resultados de este ensayo. Para minimizar este problema, investigadores pueden utilizar un medio de crecimiento definido o un lote consistente medio complejo, mantener todos los parámetros de crecimiento idénticos entre experimentos e incluyen cepas de control adecuadas para permitir la interpretación de los resultados inesperados . Algunas cápsulas bacterianas son frágiles y pueden distorsionar de la célula cuando las culturas se pipetea. Para evitar la deformación de las cápsulas, culturas deben ser centrifugadas y resuspendió no más de dos veces durante la preparación para la carga en el gradiente. Si la pérdida de la cápsula durante la concentración de las culturas sigue siendo problemática, cultivos bacterianos pueden aplicarse a un gradiente de densidad directamente, con un volumen más grande de la suspensión bacteriana añadida si es necesario para la visualización.
Futuras aplicaciones de este método son para aplicar a otras especies bacterianas y utilizar esta separación junto con diferentes tecnologías de upstream y downstream. Además de densidad-TraDISort8, sugerimos que la separación de gradiente de densidad de encapsulado bacterias podría utilizarse para el aislamiento de mutantes con cápsula alterada, para la purificación de células encapsuladas de cultivos mixtos o muestras complejas y por rápida creación de perfiles de producción de cápsula en múltiples cepas. Por último, esta tecnología podría utilizarse para examinar otros fenotipos bacterianas como agregación.