Visualizzazione cinetica delle interazioni batteriche interspecie a uni cell

Kaitlin  D Yarrington; Andrea Sánchez Peña; Dominique  H Limoli

doi:10.3791/61376

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Articolo metodologico

Visualizzazione cinetica delle interazioni batteriche interspecie a uni cell

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DOI:

10.3791/61376

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5 agosto 2020

Kaitlin D Yarrington^*¹ , Andrea Sánchez Peña^*¹ , Dominique H Limoli¹

¹Department of Microbiology and Immunology, Carver College of Medicine, University of Iowa

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo di imaging cellulare vivo-batterico consente di vedere le interazioni tra più specie batteriche a livello di singola cellula nel tempo. L'imaging time-lapse consente l'osservazione di ogni specie batterica in monocultura o cocoltura per interrogare le interazioni interspecie in comunità batteriche multispecie, tra cui la motilità e la vitalità delle singole cellule.

Abstract

Le comunità polimicrobiche sono onnipresenti in natura, ma studiare le loro interazioni a livello di una singola cellula è difficile. Pertanto, è stato sviluppato un metodo basato sulla microscopia per osservare le interazioni tra le specie tra due patogeni batterici. L'uso di questo metodo per interrogare le interazioni tra un patogeno motile Gram-negativo, Pseudomonas aeruginosa e un patogeno Gram-positivo non motile, Staphylococcus aureus è dimostrato qui. Questo protocollo consiste nel co-inoculare ogni specie tra un coverslip e un pad di agarose, che mantiene le cellule in un unico piano e consente la visualizzazione dei comportamenti batterici sia nello spazio che nel tempo.

Inoltre, la microscopia time-lapse qui dimostrata è ideale per visualizzare le prime interazioni che si svolgono tra due o più specie batteriche, compresi i cambiamenti nella motilità delle specie batteriche nella monocultura e nella coculazione con altre specie. A causa della natura dello spazio campione limitato nella configurazione della microscopia, questo protocollo è meno applicabile per studiare le interazioni successive tra le specie batteriche una volta che le popolazioni cellulari sono troppo alte. Tuttavia, ci sono diverse applicazioni del protocollo che includono l'uso della colorazione per l'imaging di cellule batteriche vive e morte, la quantificazione dell'espressione genica o proteica attraverso giornalisti fluorescenti e il monitoraggio del movimento delle cellule batteriche sia nelle singole specie che negli esperimenti multispecie.

Introduzione

Le comunità polimicrobiche sono comuni in natura, che abbracciano una varietà di^{nicchie ambientali 1}^,²^,³ e umane⁴^,⁵. Alcune delle infezioni polimicrobiche più note nella malattia umana includono biofilm dentali⁶, ferite croniche⁷^,⁸e infezioni respiratorie in individui con malattia polmonare ostruttiva^{cronica 9}, polmonite associata al ventilatore¹⁰e la fibrosi cistica della malattia genetic....