ניתן להשתמש בבדיקת עיכוב הגדילה הנדחית כדי להעריך את השפעת התחרות על ידי חיידק מבודד אחד על אחר. עיכוב מכומת על ידי מדידת אזור הפינוי סביב המבודד המייצר מעכב, או מוערך באופן איכותי על ידי קביעת היקף העיכוב הנראה לעין.
מאמר שיטה
ניתן להשתמש בבדיקת עיכוב הגדילה הנדחית כדי להעריך את השפעת התחרות על ידי חיידק מבודד אחד על אחר. עיכוב מכומת על ידי מדידת אזור הפינוי סביב המבודד המייצר מעכב, או מוערך באופן איכותי על ידי קביעת היקף העיכוב הנראה לעין.
הדרה תחרותית יכולה להתרחש בקהילות מיקרוביאליות כאשר, למשל, זן המייצר מעכב מתחרה על חומר מזין חיוני או מייצר תרכובות אנטי-מיקרוביאליות שהמתחרה שלו אינו עמיד להן. כאן אנו מתארים בדיקת עיכוב גדילה דחויה, שיטה להערכת יכולתו של חיידק אחד לעכב את צמיחתו של חיידק אחר באמצעות ייצור תרכובות אנטי-מיקרוביאליות או באמצעות תחרות על חומרי מזון. טכניקה זו שימשה לחקירת המתאם בין מבודדי אף עם הדרה של מינים מסוימים מקהילה. ניתן להשתמש בטכניקה זו גם כדי לסנן יצרני אנטיביוטיקה או אנטי-מיקרוביאלים חדשים פוטנציאליים. הבדיקה מתבצעת על ידי תרבית תחילה של הזן המייצר מעכב בדיקה למשך הלילה על צלחת אגר, ולאחר מכן ריסוס על הזן המתחרה של הבדיקה והדגירה שוב. לאחר הדגירה, ניתן למדוד את מידת העיכוב באופן כמותי, באמצעות גודל אזור הניקוי סביב הזן המייצר מעכב, ובאופן איכותי, על ידי הערכת הבהירות של אזור העיכוב. כאן אנו מציגים את הפרוטוקול לבדיקת העיכוב הדחויה, מתארים דרכים למזער את השונות בין ניסויים ומגדירים סולם בהירות שניתן להשתמש בו כדי להעריך באופן איכותי את מידת העיכוב.
חיידקים החיים בקהילות מתחרים ברמה הבין-ספציפית והתוך-ספציפית על מקום וחומרי מזון 6. תחרות בין מיקרובים יכולה לעתים קרובות להוביל להדרה של מינים או זנים מסוימים בתוך קהילה. הדרה יכולה לנבוע מתחרות על קולטן או חומר מזין מסוים, או ייצור של תרכובת אנטי-מיקרוביאלית על ידי חבר בקהילה 6.
מחקרים החוקרים הדרה תחרותית בוחנים לעתים קרובות את נוכחותם והיעדרם של מינים באמצעות ריצוף 16S rRNA 3,4,13. עם זאת, שונות תוך-ספציפית של תכונות, למשל נוכחות או היעדר ייצור פפטיד אנטי-מיקרוביאלי, יכולה להשפיע מאוד על יכולתו של מין אחד לעכב מין אחר 1. מכיוון שריצוף 16S rRNA אינו יכול להבחין בין זנים מאותו מין, לא ניתן להעריך שונות תכונות תוך-ספציפיות. הטכניקה המתוארת כאן יכולה לשמש כדי להעריך את הפוטנציאל של זנים בודדים להוציא חיידקים אחרים. שיטה זו שימשה בעבר כדי להראות מתאם חיובי בין נוכחות חיידקים מעכבי סטפילוקוקוס זהובים לבין היעדר S. aureus באוכלוסיית האף 7.
בדיקת עיכוב צמיחה דחויה (תחרות) יכולה לזהות ייצור של תרכובות אנטי-מיקרוביאליות או תחרות תזונתית על ידי זן המעכב. זה יכול גם לזהות אינטראקציות חיוביות, לפיה נוכחות זן המעכב למעשה משפרת את הצמיחה של הזן המתחרה. ניתן להשתמש בבדיקה זו כדי ליצור נתונים כמותיים (אזור גודל קלירינג) ונתונים איכותיים (דרגת עיכוב), שאת שניהם ניתן להניח על נתונים של נוכחות או היעדר מין בתוך קהילה כדי למצוא מתאמים בין פנוטיפ (תכונה) והדרה תחרותית 7.
השיטה הבאה מותאמת 7,8 לבחון זנים מתחרים עם זנים מייצרי מעכב.
הערה: פרוטוקול זה כרוך דור אירוסול עם תרבויות חיידקים. זה יכול להתבצע רק בתוך שטח כבוש עם יישום שיקולי בטיחות מקומית שאושרו. ריסוס של התרבות לצלחות אגרו בתוך ארון בטיחות ברמה 2 יהיה למזער זיהום של הצלחות אגרו ואת הסביבה המקיפה אותו. זה יהיה גם להגן על חוקר משאיפת אירוסול של החיידקים המרוססים, זהו חשש עיקרי אם החוקר משתמש ברמת בלימת 2 אורגניזמים. חייב להיות משוחק ציוד אישי הגנה מתאים. האזור שסביב בצלחת פטרי מכוסה הטוב ביותר עם רקמת הפנויה סופג. טיהור פוסט ספריי באמצעות אור UV מומלצת.
1. הכנת צלחות אגר
2. הכנת סטרילי מרק
3. בקבוק מאדה סטרילי הכנה (ים)
4. הכנת תרבות לילה החיידקים (הים)
5. תרבות ספוט של מונעי-ייצור בודד
6. הכנת ריסוס הבידוד של הזנים מתחרים מבחן (ים)
7. צמיחה נדחית Assay העיכוב
8. פירוש תוצאות Assay עיכוב הצמיחה נדחות
9. משכפל
תוצאות assay צריכות להיות נצפה כהבדל בזן עכברים המעולף המתחרה סמוך הבחין מרכזי המעכב לייצור זן (איור 1). ניתן לפרש הבדלים אלה מפני שהוא מעכב מלא (איור 1 א), עיכוב חלקי (איור 1B ו 1C), שום עכבות (1D איור) או קשר חיובי. המעבדה הנרחבת הזמינה זנים ס epidermidis Tü3298 וס epidermidis Rp62A, וס ' epidermidis Rp62A וס aureus ניומן שמש 1B דמויות 1D בהתאמה. אנו מציעים זנים אלה יכולים לשמש כדי לבדוק בפרוטוקול זה.
בהתאם מינים הנבדקים, עיכוב מלא ועיכוב חלקית הם ככל הנראה התוצאה של פפטידים מיקרוביאלית, אנטיביוטיקה או inhibito צמיחת diffusible האחר RS המיוצר על ידי זן מייצרי מעכב. עיכוב חלקי גם נקשר לזמינות מזין מופחת עבור זן מתחרה בשל ספיגת או sequestering של חומרי הזנה על ידי מעכב זן 6.
השוואת הגודל של האזור של עיכוב בין בידודים מעכבים-ייצור השונים שנבדקו כנגד מתחרת הזן אותו מציינת הבדלים כל אחת מהפעולות הבאות: כמות מיקרוביאלית המיוצר על ידי הזן מייצרי המעכב; היכולת של המעכב כדי לנטרל באמצעות התקשורת; הסוג של מעכב הפיק את רמת ההתנגדות של זן מתחרה המעכבים שתופק. השוואת הגודל של האזור של עיכוב בין זנים מתחרים השונים שנבדקו נגד באותו הזן מייצרי המעכב מעידה על רמות ההתנגדות של הזנים המתחרה לבולמים שיופקו.
ithin-page = "1"> תוצאות ישתנו בהתאם לזן מעכבות משומשים זן מתחרה בשימוש. חזרות תוך שימוש באותו הזן מעכב ומתחרה רצויות אותו ציון הבהירות (בסעיף 8.2), זה מצביע על טכניקה טובה נעשית שימוש לאורך.
אם יישום עקבי של חיידקים התרחש הצלחות לא אמורות לשמש. לדוגמא, אם תרבות בדיקה המתחרה מדי לדלל את האזור של עיכוב יופיע גדול עם קצה מוגדר פחות ברור מאשר הוא ציין בדרך כלל (איור 2 א); זה ישפיע מהימנות של כל מדידות אזור השוואתיות. אם כתם הזן מייצר מעכב לא היה מיובש לחלוטין לפני דגירת הלילה, הזן המעכב צפוי להתפשט ולא ליצור נקודה ברורה (התרשים 2B), אשר בדרך כלל משפיעה מדידות אזור אלא גם יכול להשפיע על הניקוד הבהיר. אם הזן המתחרה הואלא רסס שווה זה יכול להוביל לפער אחיד של חיידקים (איור 2 ג). אם זן המתחרה מרוכז מדי יתכן כי הזן המתחרה עשוי לגדול על גבי הזן המעכב (איור 2 ג), ובמקרים קיצוניים זה יכול להוביל היפוך כמה מתפקידי זן מתחרה / מעכב.

איור 1:. הטווח של תוצאות איכותיות וכמותיים שניתן המתקבל assay עיכוב הצמיחה נדחה תוצאות עבור עיכוב הצמיחה יכול לנוע בין (א) עיכוב מלא (ציון של 0), (ב) עיכוב חלקי (ציון של 1) עיכוב חלקי, (ג) (ציון של 2) עד (ד) שום עכבות (ציון של 4). תוויות לציין את שולי הגידול של הזנים המעכבים (Y) והקצה החיצוני של העיכובאזורים (X). גודלו של האזור של מגוון עיכוב בין 0 מ"מ ליותר מ -10 מ"מ, כפי שמוצג (E), אשר מציגה את המידות של הצלחות שצולמו A, B, C ו- D תוצאות מוצגים עבור מבודד staphylococcal האחרון (א , C) או staphylococcal מעבדה הנפוץ מבודד ס epidermidis Tü3298 (מעכב) וס ' epidermidis Rp62A (המתחרה) (B), וס ' epidermidis Rp62A (מעכב) וס ' aureus ניומן (מתחרה) (D). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2: דוגמאות של תוצאות לא עקביות עקב טכניקה גרועה תוצאות עלולות להיראות שונות מצפוי אם (א. ) זן מתחרה היה גם לדלל, (ב) הזן מעכב לא היה יבש לחלוטין לפני דגירה / צלחות לא היו יבש או (ג) אם זן המתחרה לא רוסס שווה התרכז מדי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של נתון זה.
שלב קריטי של פרוטוקול תחרות מין חיידקים זה שמבדיל אותו מאחרים, הוא הדגיר הלילה של המעכב לבודד לפני התוספת של לבודד המתחרה. המתח המעכב דורש תקופת הצמיחה הזו כדי לייצר תרכובות מעכבות. כמו המתח המתחרה הוא מעולף על גבי אותו המדיום, שיטה זו מאפשרת לחוקר לבחון את מלוא הפוטנציאל של המתח מעכב להפריע צמיחה של הזן המתחרה. כתוצאה מכך, assay זה משקף את מה שקורה עם הטבע; אחד לבודד מוקם במלואה בתוך גומחה, והשני חייב להיות מסוגל לנטרל כל משתני מעכבות תוכל לפלוש הנישה בהצלחה.
ישנם שני חלקים לפרוטוקול זה כי הם ככל הנראה כדי לגרום תוצאות שגויות אם ביצע באופן שגוי. ראשית, עיקור שלם של בקבוקי מאדה יכול להציג זיהום חיידקים לתוך assay. Incubation של המרק נהג לשטוף את הבקבוק מאדה בשלב 3.6 בתוך כלי סטרילי ניתן להשתמש כדי לאשר בקבוקים עוקרו לחלוטין. שטיפות נוספות בפתרונות חיטוי, כגון Virkon, ניתן להשתמש לפני בכביסה ב חומר ניקוי פעיל שטח, כמתואר בשלב 3.2, אם נדרש עיקור נוסף.
בשלב שני שעלולות לגרום לתוצאות שגויות הוא הדילול של זן המתחרה (שלב 6.1). אם הדילול אינו אופטימלי, מדידות ברורות של עיכוב לא ניתן לקבוע בקלות. Assay זו הוטבה באמצעות מבודד אף שונה כמו מעכבים-ייצור זנים על פני מגוון רחב של גראם חיובי ומינים גראם שליליים לעומת ס aureus SH1000 כמו 7,8 זן המתחרה. זה בהמשך נבדק באמצעות staphylococci coagulase השלילי השונה coagulase חיובי כמתחרת מעכבים-ייצור זנים. כאשר בודקים סוגים אחרים מאלה שתוארו לעיל כמתחרהזן, כמה אופטימיזציה של דילול עבור הבידוד עשוי להיות נחוץ.
אם ציוני בהירות להשתנות משמעותי בין חזרות, זה עשוי להיות נחוץ כדי לתקנן את בידוד הזן מתחרה על ידי הגדרת אותו צפיפות אופטית ספציפית. עם זאת, זה יגדיל את הזמן assay לוקח להקים, והוא צפוי להפחית את מספר הזנים אפשר לעבד לכל ניסוי. ראייה והתאמת התרבות כדי OD המתאים באמצעות תקן מק 'פרלנד עשויה לספק אלטרנטיבה מהירה.
מגבלה אחת של טכניקה זו היא שזה זה יכול להיות מיושם רק לחיידקים culturable. זו הסיבה מדוע מחקרים רבים משתמשים רצף 16S rRNA לחזות אינטראקציות הרחקה תחרותיות 3,4,13. עם זאת, טכניקות גנטיות metagenomic יכול להבחין רק לחברי הקהילה ברמת המין, ו / או לא מדברים על וריאציה תכונה intraspecific בפרט. אפשר למסך את שיוכה של particulגן ar המקודד תכונה עם נוכחות או היעדר של 5 מינים של חיידקים, אך זה דורש ידע מראש של גן עשוי להיות מזוהה עם הרחקה של מינים.
שיקול בטיחות של טכניקה זו הוא כי, בשל הדור אירוסול של חיידקים, ניתן להשתמש בו רק במעבדות עם ארון בטיחות ברמה 2, או עם אמצעי בטיחות דומה. ישנן טכניקות חלופיות כדי לבדוק לתחרות בין בידודים המסבירים וריאצית תכונת intraspecific, ואינו מייצרים אירוסולים של חיידקים. שיטה אחת כזו היא assay אנטגוניזם סימולטני 2. בשיטה זו, בידוד של תבדיד אחד משתרע על צלחת אגרה, וכן בידוד לבודד שני הוא הבחין או נדקר על גבי ברגע הראשון התייבש. זה יפיק בסביבה שבה הזנים נמצאים בתחרות ישירה (אנטגוניזם סימולטני), הן מתחרות לייצר תרכובות מעכבות ו scavenge מזינים ראשון. advantagדואר של assay עיכוב צמיחה נדחה על פני assay אנטגוניזם סימולטני הוא כי לבודד המעכב צריך תמיד את היתרון התחרותי של מוקמות באופן מלא לפני הפלישה של לבודד המתחרה. זהו מהורהר יותר של מה קורה בסביבה, כמו ברוב הנישות, לבודד אחד שיוקם לפני זן אחר הוא הוסיף, במקום שני מבודדים להתווסף באותו הזמן 8.
חלופה נוספת להימנע דור אירוסול של חיידקים יהיה להוסיף המתחרה לבודדת אגר עליון, אשר יכולה להיות שפך ולא מרוססת על לבודד המעכב. עם זאת, היקף אגר העליון הוסיף היה צריך להיות כ 3 מ"ל כדי להבטיח אפילו כיסוי של הצלחת. בתוך הכרך הזה, לבודד המתחרה לא יהיה גדל באותו מדיה כמו לבודד המעכב, ולכן לא יכבד סובל מזינים מופחתים. המתחרה הייתה גם לא להיות בקשר ישיר עם כל תרכובות מעכבות until הם מתפזרים לתוך אגר העליון. כזה assay לא ניתן לתאר עיכוב נדחה או אנטגוניזם סימולטני.
שיטה דומה כבר השתמשה בעבר כדי להעריך את רמות התנגדות Bacitracin בקרב קליני ס aureus מבודד 10. ההבדל העיקרי בין הפרוטוקול המתואר כאן וכי שתואר על ידי 10, הוא הזנים המתחרים המסווגים רק האחרון כרגיש (להשלים בהירות inhibition- להבקיע 0) או עמידים (חלקיים ללא בהירות inhibition- להבקיע 1-5). את assay עיכוב צמיחה הנדחה יכול אפוא לשמש גם למסך רמות התנגדות ליצרני antimicrobials מסוים, או אפילו לחפש antimicrobials רומן פעיל נגד פתוגנים עמידים רבים-סמים.
הועלתה השערה כי microflora המארח יכול להיות מניפולציה כדי לחסל רצויה של לקהילת החיידקים 9. יישום של corynebacteria או Staphylococcus epidermidis כבר הוכח לחסל ס קולוניזציה aureus ב nares ב חלק ניכר של האוכלוסייה 11,12. מחקרים לתוך זנים ספציפיים שיכול להדיר אנשים רצויים תחרותית של הפלורה המארח, באמצעות טכניקות כגון זה המתואר כאן, ולכן עשויים להוביל רפוי בעתיד.
החוקרים אין לי מה לחשוף.
JCM ממומנת על ידי הפרסים BBSRC-IPA עם יוניליוור Plc (BB / L023040 / 1). מרשעת מכוערת ממומנת על ידי משרד סעודי תעודת סטודנט לדוקטורט השכלה גבוהה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מרק עירוי לב | מוח Lab M | lab049 | מדיה לשימוש כללי עשיר |
| אגר-אגר | Merck Milipore | 101614 | |
| מנות פטרי | Sarstedt | 82.1473.001 | |
| וופורייזר בושם מפלסטיק | לא ידוע | - | גובה 10 ס"מ עם בקבוק ספריי פלסטיק שקוף בקוטר 3.5 ס"מ עם מכסה, נרכש מאזור הנסיעות של סופרמרקט |
| בקבוקים אוניברסליים | כבר לא בייצור, חלופה SLS BOT5006 | בקבוק גלילי זכוכית 28 מ"ל (קוטר ~280 מ"מ, גובה 850 מ"מ), תחתית שטוחה עם מכסה בורג פלסטיק | |
| Decon 90 | Decon | חומר ניקוי פעיל על פני השטח |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה