Questo protocollo descrive l'isolamento e l'identificazione dei microbi dai nematodi caenorhabditis isolati in natura utilizzando una serie di procedure di pulizia. Numerosi microbi sono associati a nematodi isolati in natura e alcuni di essi hanno fenotipi eccitanti che possono essere utilizzati per studi futuri sulle interazioni ospite-microbo e sull'immunità innata. Molti microbiomi coltivabili e batteri patogeni sono stati isolati dai nematodi selvatici caenorhabditis utilizzando tecniche standard per la crescita batterica in vitro25,26. Tuttavia, non tutti i microbi possono essere coltivati in vitro e diventa necessario arricchirli in nematodi selvatici. Alcuni microbi hanno uno stadio di spore resistente, come i microsporidi, e alte concentrazioni di SDS possono essere utilizzate per uccidere la maggior parte dei batteri e dei funghi, consentendo un arricchimento specifico delle spore12. Questo protocollo presenta un metodo per arricchire i microbi intestinali incolti che non sono resistenti alla SDS e al trattamento antibiotico.
La tecnica qui presentata sfrutta la resistenza ambientale osservata negli animali dauer a causa di cambiamenti fisiologici come il rafforzamento della cuticola, la soppressione del pompaggio faringeo e la copertura della bocca con un tappo buccale27. Un passo critico in questo protocollo è l'incubazione notturna con vari antibiotici e 0,25% SDS. Questo passaggio viene utilizzato per uccidere tutti i microbi esterni lasciando intatti i microbi interni. Mentre C. elegans dauers ha dimostrato di sopravvivere a concentrazioni di SDS fino al 10% per 30 min27, questo protocollo utilizza un'incubazione moderata ma prolungata non solo per uccidere i microbi, ma esporre ulteriormente i batteri agli antibiotici. Inoltre, una moderata concentrazione di SDS può aiutare a garantire che i dauer di altre specie di Caenorhabditis sopravvivano, poiché l'esposizione di C. tropicalis all'1% di SDS durante la notte ha provocato la morte di tutti gli animali dauer. Se tutti i dauer muoiono, la concentrazione di SDS e/o la durata dell'esposizione alla SDS devono essere ridotte. Al contrario, se le piastre di generazione F1 hanno ancora una contaminazione visibile dopo la pulizia, la concentrazione di SDS e il tempo di incubazione dovrebbero essere aumentati.
Un altro passo critico è l'isolamento degli animali single dauer dopo la pulizia. Questo passaggio è fondamentale in quanto non tutti gli animali sono puliti dopo la SDS e il trattamento antibiotico. Pertanto, gli animali sono posti al centro di una piastra NGM di 10 cm con OP50-1 e lasciati strisciare radialmente verso l'esterno. Spesso è meglio scegliere più animali distali, poiché il strisciare esteso attraverso OP50-1 sembra aiutare a rimuovere eventuali microbi sopravvissuti attaccati alla cuticola. Tuttavia, questo porta a una limitazione del protocollo, in quanto sarà più difficile arricchire per un microbo di interesse se non è presente nella popolazione ad alta frequenza. Qui, gli alfaproteobatteri aderenti erano presenti nel 90%-95% della popolazione; pertanto, la maggior parte delle piastre pulite aveva il batterio del microbioma. Tuttavia, se un microbo di interesse è presente a una frequenza molto più bassa nella popolazione, potrebbe essere necessario schermare molte più piastre F1 .
Questo protocollo potrebbe probabilmente essere utilizzato per isolare qualsiasi numero di microbi non coltivabili di interesse trovati nei nematodi selvatici. Tuttavia, il microbo deve trovarsi in un tessuto protetto dalla cuticola dauer, in grado di sopravvivere negli animali dauer, e avere un fenotipo osservabile nell'ospite. Come tale, questa tecnica può essere utilizzata per arricchire altri batteri del microbioma nel lume intestinale oltre alle specie di alfaproteobatteri qui descritte, compresi i batteri che non aderiscono. Inoltre, il protocollo è stato utilizzato per arricchire un batterio intracellulare facoltativo, Bordetella atropi, che infetta il nematode Oscheius tipulae28. Dopo l'arricchimento, È stato scoperto che B. atropi forma colonie su piastre NGM, dimostrando che un microbo di interesse può essere scoperto essere coltivabile in vitro una volta rimossi i contaminanti a crescita più rapida. Questa tecnica probabilmente funzionerebbe per microsporidi e virus, incluso il virus Orsay, data questa capacità di arricchire un batterio intracellulare. Tuttavia, questi microbi devono essere in grado di sopravvivere alla transizione dentro e fuori da dauer.
È importante ricordare che mentre questo protocollo può essere eseguito in un laboratorio di livello di biosicurezza 1, è necessario mantenere una tecnica sterile per tutto il tempo per prevenire un'ulteriore contaminazione microbica. Il protocollo può essere modificato in base alle esigenze del ricercatore, compresi i tipi / concentrazioni di antibiotici, la percentuale di SDS e / o l'aggiunta di antifungini come la nistatina. Spesso, il numero di microbi contaminanti trovati in un nematode isolato in natura può variare notevolmente. Qui, l'apparente perdita di crescita di E. coli non-OP50-1 su piastre NGM è stata utilizzata come lettura per un ceppo di nematodi pulito. Ma potrebbero essere presenti popolazioni non coltivabili di microbi contaminanti, quindi è essenziale condurre un metodo di metagenomica come il sequenziamento dell'amplicone dell'rRNA 16S per vedere l'entità della contaminazione26. Una volta che il ceppo di verme viene pulito, può essere congelato e conservato per studi futuri. Nel complesso, questo protocollo consente ai ricercatori di arricchire microbi incolturabili nei nematodi selvatici, consentendo loro di studiare gli effetti sulla forma fisica dell'ospite, caratterizzare i fenotipi di colonizzazione o infezione e sfruttare gli strumenti genetici per comprendere i meccanismi alla base delle interazioni ospite-microbo.