פרוטוקול זה מתאר את השלבים הנדרשים להתיישבות בעכברים עם pks+ Escherichia coli בתנאים לא דלקתיים, וכן שיטות לא פולשניות לאימות קולוניזציה והערכת התרחבות pks+ E. coli בצואה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר את השלבים הנדרשים להתיישבות בעכברים עם pks+ Escherichia coli בתנאים לא דלקתיים, וכן שיטות לא פולשניות לאימות קולוניזציה והערכת התרחבות pks+ E. coli בצואה.
pks+ Escherichia coli מעורב יותר ויותר בהתפתחות סרטן המעי הגס (CRC), במיוחד בקרב תת-קבוצה מתפתחת במהירות של מטופלים צעירים עם CRC מוקדם. זני pks+ E. coli מייצרים את הגנטוקסין קוליבקטין, הידוע כגורם לשבירות DNA דו-גדילי ולמוטציות במסלולי התרבות והתמיינות תאים הקשורים ל-CRC. מאמר זה מפרט שיטה להתיישבות pks+ E. coli בעכברים בתנאים שאינם דלקתיים, מהכנת החיסון החיידקי ועד לאימות ההתיישבות. לאחר דגירה לילית, זן pks+ E. coli בשם E. coli NC101 ניתן לעכברים מותנים לאנטיביוטיקה באמצעות גאבאג' אוראלי. ההתיישבות מוערכת בצואה על ידי כימות מספר יחידות היווצרות מושבות גרם שליליות (CFUs) המתסיסות ללקטוז, וכן על ידי הגברה כמותית של PCR. באמצעות פרוטוקול זה, הוכח כי, לאחר הקולוניזציה המוצלחת של עכברי C57BL/6 עם E. coli NC101, תוספת סיבים אינולין קידם את צמיחת pks+ E. coli, כפי שמשתקף בהתאוששות מוגברת של CFUs, שפע גבוה יותר של משפחת Enterobacteriaceae, ועלייה ברמות ה-clbP ג'ין. לסיכום, מודל זה מאפשר חקר טיפולים מונעים וטיפוליים המיועדים לפתוביונט מרכזי המעורב בפיתוח CRC.
המיקרוביום של המעי ידוע כממלא תפקיד משמעותי בבריאות ומחלות המארח, עם דיסביוזיס מיקרוביאלי במעי, או התפשטות יתר של חיידקים מסוימים שעלולים להיות פתוגניים (פתוביונטים), שמזוהה כסימן ההיכר של מספר מצבי מחלה, כולל מחלות לב וכלי דם, מחלות מעי דלקתיות (IBD) וסרטן1. pks+ Escherichia coli הוא פתוביון שמועשר בדגימות רקמת המעי הגס של חולים עם IBD2 וסרטן המעי הגס (CRC)3 בהשוואה לאנשים בריאים. הפעילות הפרו-גידולית של pks+ E. coli קשורה לביטוי אשכול הגנים של פוליקטיד סינתאז (pks) ולייצור הגנטוקסין קוליבקטין4. קוליבקטין עובר לגרעין תאי האפיתל במעי הגס, מה שמוביל להיווצרות שברי DNA כפולים5 ולמוטציות במסלולים מרכזיים הקשורים ל-CRC6. הוכח כי קולוניזציה של pks+ E. coli תורמת להתחלת הגידול7 ולהתקדמותהגידול 3 במודלים פרה-קליניים של CRC הקשור לקוליטיס (CAC). לאחרונה, מוטגנזה המושרה על ידי קוליבקטין נקשרה ל-CRC 8,9 בהופעה מוקדמת. שכיחות CRC מוקדם, המתרחשת בקרב צעירים מתחת לגיל 50, עלתה בעשורים האחרונים, עם פוטנציאל להפוך את הירידה הכוללת הנוכחית בשיעורי CRC9.
תפקידו של pks+ E. coli בהתפתחות CRC, וכן בהיבטים אחרים של בריאות המארח המתווכים על ידי מיקרוביוטה, ממשיך להיות מובהר. בנוסף, מספר גורמים הוכחו כמשפיעים על ביטוי הגנים של PKS, כולל דלקת10, ריכוזי ברזל לומינלי11, וגורמי תזונה12,13, שפותחים את הדלת להתערבויות המיקוד במיקרוביוטה. כאן מתוארת שיטה להתיישבות במעי pks+ E. coli באמצעות גג' אורלי בעכברים באמצעות זן עכברי pks+ E. coli NC101 (E. coli NC101). מודלים אחרים העריכו את השפעות E. coli NC101 על דלקת וקרצינוגנזה בעכברים ללא חיידקים (GF) שנלקחו מונוקולוניזציה באמצעות גוואג' אורלי וטוש רקטלי3, במודלים רגישים גנטית (IL-10-/-) של קוליטיס 3,14, ובמודלים כימיים של דלקת המעי הגס והפרעות במחסום המעי15. עם זאת, קולוניזציה חסכונית עם pks+ E. coli יכולה להתבצע גם בתנאים לא דלקתיים בעכברים ללא פתוגנים ספציפיים (SPF) שעברו טיפול מוקדם באנטיביוטיקה כדי ליצור נישה להתיישבות והתרחבות 14,16,17. מוצגות גם שיטות שונות לגילוי וכימות של pks+ E. coli בצואת עכברים, כולל הגברה כמותית של גן clbP (qPCR), הערכת qPCR לשפע משפחת Enterobacteriaceae, ושחזור יחידות יוצרות מושבות (CFUs) על מדיום אגר מק'קונקי הספציפי לחיידקים המותססים גראם שליליים לקטוז. שיטות אלו עשויות לשמש לסירוגין או בשילוב כדי לאשר את נוכחות pks+ E. coli וייצור קוליבקטין לצורכי אימות או להערכת הבדלים בהתפשטות pks+ E. coli בתגובה להתערבויות המיקוד במיקרוביוטה.
כאן, פרוטוקול זה משמש להערכת השפעת סיבי האינולין על התיישבות והרחבה של pks+ E. coli באמצעות qPCR והתאוששות של CFUs. אינולין הוא פרה-ביוטיקה שהוכח כמעודד את צמיחת מינים מועילים של ביפידובקטריום ולקטובצילוס במעי, וכן מגביר את ייצור חומצות שומן קצרות שרשרת, שממלאות תפקיד חשוב בהומאוסטזיס המעי18. עם זאת, הוכח גם כי אינולין מקדם את גדילה של pks+ E. coli וייצור קוליבקטין, מה שמוביל להגברת הגידול במודל CRC אדנומטי מטופל ב-DSS (Apc)Min/+ . ניסוי זה מעריך התרחבות pks+ E. coli בתגובה לאינולין תזונתי במודל עכבר ללא דלקת או מחסום מעי פגום.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בוצעו בהתאם להנחיות המועצה הקנדית לטיפול בבעלי חיים, לאחר אישור ועדת הטיפול המוסדי בבעלי חיים של מרכז מחקר מרכז האוניברסיטה של מונטריאול (CRCHUM). עכברים בני שבעה שבועות הושגו ממקור מסחרי והסתגלו למשך שבוע לפני תחילת הניסוי. ייצוג סכמטי של שיטה זו מוצג באיור 1. פרטי החיות, התגובות והציוד ששימשו במחקר זה מופיעים בטבלת החומרים.

איור 1: סכמטי של הכנת וקולוניזציה של pks+ E.coli . יום (D)-4: ארבעה ימים לפני ה-GAVAGE, התחל לעכברים לקבל אנטיביוטיקה. D-1: 24 שעות לפני הניתוח, להסיר אנטיביוטיקה. הכינו תרבית pks+ E. coli לדגירה לילה. D0: הכינו את החיסון החיידקי pks+ E. coli . נתנו את pks+ E. coli או מערכת שליטה ברכב (סליין) לעכברים באמצעות שיפוי אוראלי בהקדם האפשרי לאחר הכנת החיסון. D7+ איסוף צואה מעכברים לצורך גילוי וכימות של התיישבות pks+ E. coli . אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
1. טיפול אנטיביוטי
2. הכנת חיסון E. coli NC101 (עד n = 12 עכברים)
הערה: שלבים 2.1-2.8 צריכים להתבצע בטכניקת אספטי.
3. תפוקה אוראלית של E. coli NC101
4. איסוף דגימות צואה
5. חילוץ DNA מחיידקי צואה
6. אישור קולוניזציה על ידי זיהוי גנים clbA ואי . קולי 16S
7. כימות של E. coli NC101 על ידי התאוששות מ-CFU
הערה: בצע שלבים 7.1-7.7 באמצעות טכניקת אספטית.
8. כימות הגן clbP
9. כימות של אנטרובקטריאצאה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההגברה וההמחשה של גני clbA ו-E. coli 16S בצואה בקצה באמצעות PCR ואלקטרופורזה ג'ל הראו שבעוד ששני הגנים היו נראים בעכברים שהתיישבו ב-NC101 על ידי E. coli , רק גן E. coli 16S היה נראה בעכברי ביקורת, מה שמאשר כי E. coli NC101 לא היה נוכח (איור 2B).
כצפוי,15 עכברים מתיישבים ב-E. coli NC101 שקיבלו תזונה עם תוספת אינולין הראו התרחבות מוגברת של E. coli...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההשפעות הפרו-קרצינוגניות של pks+ E. coli שמייצר קוליבקטין נקשרו לאחרונה הן לעלייה ב-CRC9 המוקדם והן לאימוץ דיאטה "בסגנון מערבי"12, גורמים שימשיכו לעצב את מגמות ה-CRC בעשורים הקרובים. רוב המודלים של קולוניזציה של pks+ E. coli מוצגים בהקשר של סרטן הקשור לקוליטיס, שאינם מאפשרים אפיון של pks+ E. coli בתנאים שאינם דלקתיים. פרוטוקול זה מתאר שיטה של קולוניזציה של pks+ E. coli בעכברים, המאפשרת חקר אינטראקציות בין...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר עליהם.
עבודה זו מומנה על ידי מענק מהמכון הקנדי למחקר בריאות [CIHR, מענק CSV-198232]. אנו מודים למתקן בעלי החיים של CRCHUM. הדמויות נוצרו באמצעות BioRender.com.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סליין סטרילי של 0.9% | בקסטר | JF7634 | |
| תזונה מותאמת אישית של 10% אינולין | טקלאד | TD.240286 | תוצאות ייצוגיות |
| דיאטה מותאמת אישית של FeS04 (ללא סיבים) 50 ppm | טקלאד | TD.120515 | תוצאות ייצוגיות |
| עכברים B6 נקבות בגיל 8-12 שבועות | מעבדות צ'ארלס ריבר | C57BL/6 | תוצאות מייצגות |
| אמפיצילין, נתרן, מלח | Wisent Inc | 400-110 XG | |
| צנטריפוגה על ספסל | פישר סיינטי | 75004381 | |
| מד צפיפות תאים | ביוכרום | 80-2116-30 | |
| צינור תרבית, 13 מ"ל | סארסטדט | 62.515.006 | |
| EcNC101 | לא זמין | לא זמין | מתנה על ידי ד"ר כריסטיאן ג'ובין, אוניברסיטת צפון קרוליינה בצ'אפל היל |
| מחט Gavage, 38 מ"מ x 22 גרם | הרווארד אפראטוס קנדה | 34-024 | לא זמין יותר - אפשרות חלופית זמינה ב-Instech Labs (FTP-22-38) |
| רועיד מסלול מדוגר | VWR | 980153 | |
| לולאת החיסון | פישר סיינטי | 22-363-595 | |
| מפזר בצורת L | פישר סיינטי | 14-665-230 | |
| מרק ליזוגני | Wisent Inc | 800-060 LG | הוסף 35 גרם אבקת LB 1 ליטר מים. אוטוקלב לפני השימוש. |
| אגר מרק ליזוגני | Wisent Inc | 800-011 LG | הוסף 35 גרם אבקת LB 1 ליטר מים. אוטוקלב לפני השימוש. |
| אגר מקונקי | בקטון דיקינסון | 211387 | הוסף 50 גרם אבקת מקונקי לליטר מים אחד. אוטוקלאב לפני השימוש. |
| ערכת חילוץ DNA מיקרוביאלי | קיאגן | 47016 | |
| חממה מיקרוביולוגית | פישר סיינטי | 150152633 | |
| צינור מיקרוצנטריפוגה, 1.5 מ"מ & nbsp; | אולטידנט סיינטיפיק | 73-M150-C | |
| צינורות רצועות רוטור-גן PCR | אולטידנט סיינטיפיק | 73-V100-RG | |
| צלחת פטרי | סארסטדט | 82.1472.001 | |
| מיקס גרין מאסטר PCR SYBR בזמן אמת | תרמופישר | A25742 | |
| מחזור תרמי PCR בזמן אמת | קורבט ריסרץ' | RG-3000A | |
| צינור מכסה בורג, 15 מ"ל | סארסטדט | 62.554.502 | |
| נתרן colistimethate | פרסניוס קבי | C309306 | |
| מלח סולפט סטרפטומיצין | מיליפור סיגמא | S9137 | |
| צינור החלקה של טוברקולין, 1 מ"ל | בקטון דיקינסון | 309659 | |
| מערבולת | פישר סיינטי | 12-812 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.