Este protocolo describe el aislamiento y la identificación de microbios de nematodos Caenorhabditis aislados en la naturaleza mediante una serie de procedimientos de limpieza. Numerosos microbios están asociados con nematodos aislados en la naturaleza, y algunos de ellos tienen fenotipos emocionantes que se pueden usar para futuros estudios en interacciones huésped-microbio e inmunidad innata. Se han aislado muchos microbiomas cultivables y bacterias patógenas de nematodos silvestres de Caenorhabditis utilizando técnicas estándar para el crecimiento bacteriano in vitro25,26. Sin embargo, no todos los microbios se pueden cultivar in vitro, y se hace necesario enriquecerlos en nematodos silvestres. Algunos microbios tienen una etapa de esporas resistentes, como los microsporidios, y se pueden usar altas concentraciones de SDS para matar la mayoría de las bacterias y hongos, lo que permite un enriquecimiento específico de las esporas12. Este protocolo presenta un método para enriquecer microbios intestinales incultivables que no son resistentes a la SDS y al tratamiento con antibióticos.
La técnica aquí presentada aprovecha la resistencia ambiental observada en los animales dauer debido a cambios fisiológicos como el fortalecimiento de la cutícula, la supresión del bombeo faríngeo y el recubrimiento de la boca con un tapón bucal27. Un paso crítico en este protocolo es la incubación durante la noche con varios antibióticos y 0.25% SDS. Este paso se utiliza para matar todos los microbios externos mientras se dejan intactos los microbios internos. Si bien se ha demostrado que C. elegans dauers sobrevive a concentraciones de SDS tan altas como 10% durante 30 min27, este protocolo utiliza una incubación moderada pero prolongada no solo para matar microbios sino también para exponer aún más a las bacterias a los antibióticos. Además, una concentración moderada de SDS puede ayudar a garantizar que los dauers de otras especies de Caenorhabditis sobrevivan, ya que la exposición de C. tropicalis al 1% de SDS durante la noche resultó en la muerte de todos los animales dauer. Si todos los dauers mueren, entonces la concentración de SDS y / o la duración de la exposición a SDS deben reducirse. Por el contrario, si las placas de generación F1 todavía tienen contaminación visible después de la limpieza, se debe aumentar la concentración de SDS y el tiempo de incubación.
Otro paso crítico es el aislamiento de animales de dauer individual después de la limpieza. Este paso es crucial ya que no todos los animales están limpios después de la SDS y el tratamiento con antibióticos. Por lo tanto, los animales se colocan en el centro de una placa NGM de 10 cm con OP50-1 y se les permite arrastrarse radialmente hacia afuera. A menudo es mejor elegir más animales distales, ya que el rastreo prolongado a través de OP50-1 parece ayudar a eliminar cualquier posible microbio sobreviviente unido a la cutícula. Sin embargo, esto conduce a una limitación del protocolo, ya que será más difícil enriquecer para un microbio de interés si no está presente en la población a una frecuencia alta. Aquí, la Alfaproteobacteria adherente estaba presente en el 90%-95% de la población; por lo tanto, la mayoría de las placas limpias tenían la bacteria del microbioma. Sin embargo, si un microbio de interés está presente a una frecuencia mucho menor en la población, puede ser necesario examinar muchas más placas F1 .
Este protocolo probablemente podría usarse para aislar cualquier número de microbios no cultivables de interés que se encuentran en los nematodos silvestres. Sin embargo, el microbio debe estar en un tejido protegido por la cutícula dauer, capaz de sobrevivir en animales dauer, y tener un fenotipo observable en el huésped. Como tal, esta técnica se puede utilizar para enriquecer otras bacterias del microbioma en la luz intestinal además de las especies de Alphaproteobacteria descritas aquí, incluidas las bacterias que no se adhieren. Asimismo, se utilizó el protocolo para enriquecer una bacteria intracelular facultativa, Bordetella atropi, que infecta al nematodo Oscheius tipulae28. Después del enriquecimiento, se encontró que B. atropi forma colonias en placas NGM, lo que demuestra que se puede descubrir que un microbio de interés es cultivable in vitro una vez que se eliminan los contaminantes de crecimiento más rápido. Esta técnica probablemente funcionaría para microspridios y virus, incluido el virus de Orsay, dada esta capacidad de enriquecer una bacteria intracelular. Sin embargo, estos microbios deben ser capaces de sobrevivir a la transición dentro y fuera de dauer.
Es importante recordar que, si bien este protocolo se puede realizar en un laboratorio de Nivel 1 de Bioseguridad, se debe mantener una técnica estéril para evitar una mayor contaminación microbiana. El protocolo se puede cambiar de acuerdo con las necesidades del investigador, incluidos los tipos / concentraciones de antibióticos, el porcentaje de SDS y / o la adición de antifúngicos como la nistatina. A menudo, el número de microbios contaminantes que se encuentran en un nematodo aislado en la naturaleza puede variar drásticamente. Aquí, la pérdida aparente del crecimiento de E. coli no OP50-1 en placas NGM se utilizó como lectura para una cepa de nematodo limpia. Pero, puede haber poblaciones no cultivables de microbios contaminantes presentes, por lo que es esencial realizar un método de metagenómica como la secuenciación del amplicón 16S rRNA para ver el alcance de la contaminación26. Una vez que se limpia la cepa del gusano, se puede congelar y almacenar para futuros estudios. En general, este protocolo permite a los investigadores enriquecer microbios inculturables en nematodos silvestres, lo que les permite estudiar los efectos sobre la aptitud del huésped, caracterizar fenotipos de colonización o infección y aprovechar las herramientas genéticas para comprender los mecanismos subyacentes a las interacciones huésped-microbio.