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L'approvazione è stata ottenuta dall'Università del Maryland, College Park, Institutional Biosafety Committee (IBC) per il lavoro con C. albicans in questo protocollo (PN 274). Il ceppo SC5314 di C. albicans (vedi tabella dei materiali) è stato utilizzato nel presente studio; tuttavia, può essere utilizzato anche qualsiasi altro ceppo.
1. Preparazione del tampone, dell'acqua sterile e del terreno di coltura
- Preparare un tampone sterile di fosfato di sodio 0,1 M (NaPB)26 a pH 7,4 e diluire a 2 mM e 1 mM con acqua sterile. La preparazione di 100 mL ciascuno di 2 mM NaPB e 1 mM NaPB sarà più che sufficiente per la maggior parte delle applicazioni di questo protocollo.
- Preparare lievito liquido sterile-peptone-destrosio (YPD, vedi tabella dei materiali) medio (10 g/L di estratto di lievito, 20 g/L di destrosio, 20 g/L di peptone). La preparazione di 100 ml di YPD sarà più che sufficiente per la maggior parte delle applicazioni di questo protocollo.
- Preparare acqua ultrapura sterile. La preparazione di 100 ml di acqua sarà più che sufficiente per la maggior parte delle applicazioni di questo protocollo.
NOTA: I tamponi, i mezzi e l'acqua vengono sterilizzati in autoclave a 121 °C su un ciclo liquido per un tempo adeguato in base al volume nei contenitori in autoclave27. Ad esempio, per le bottiglie contenenti 500 ml, il tempo di esposizione dovrebbe essere di 40 minuti.
2. Inoculazione, coltivazione e subcoltura di C. albicans
ATTENZIONE: Seguire tutte le normative istituzionali e governative per lavorare con C. albicans, che è spesso classificato dagli istituti di ricerca accademici come organismo di livello di biosicurezza (BSL) 2 indipendentemente dalla resistenza ai farmaci e dall'American Type Culture Collection (ATCC) come organismo BSL1 o BSL2, a seconda della resistenza ai farmaci del ceppo28.
NOTA: Eseguire le parti di inoculazione e coltura di questo passaggio (fasi 2.1-2.2) il giorno prima di iniziare il test per l'attività antifungina. Se possibile, eseguire tutte le fasi del protocollo con le cellule (e le soluzioni che verranno incubate con le cellule) in un armadio di biosicurezza.
- Inoculare il ceppo desiderato di C. albicans in 10 mL di terreno YPD in una provetta di coltura.
NOTA: la coltura può essere inoculata da un congelatore o da una piastra di agar, ma è necessario utilizzare una fonte coerente per tutti i dati che verranno confrontati.
- Coltivare la coltura durante la notte (~12-16 h) a 30 °C e 230 giri/min su uno shaker rotante.
- Sottocultura la cultura notturna di C. albicans, e crescere fino a un OD600 di ~1.0-1.2.
- Misurare l'OD600 della coltura notturna utilizzando uno spettrofotometro UV (vedi Tabella dei materiali).
- Sulla base dell'OD 600 della coltura notturna, utilizzare la coltura notturna per inoculare una sottocoltura a un OD600 di 0,1 in10 mL di YPD.
- Coltivare la sottocoltura a 30 °C su uno shaker rotativo a 230 rpm fino a quando l'OD600 raggiunge ~1.0-1.2, che probabilmente richiederà 4-6 ore. Completare la fase 3 (preparazione di soluzioni peptidiche) mentre la sottocoltura sta crescendo; La sottocoltura sarà diluita per l'uso nel test nella fase 4.
3. Preparazione delle soluzioni peptidiche in una piastra a 96 pozzetti
NOTA: Questo passaggio può essere eseguito in anticipo, se le soluzioni di stock di peptidi sono stabili durante la conservazione. Tipicamente, le soluzioni peptidiche vengono conservate a -20 °C fino all'uso. Possono essere scongelati a bagnomaria a temperatura ambiente prima di procedere al passaggio successivo.
- Determinare la concentrazione più alta di ciascun peptide da testare nel test. Questo varierà in base ai peptidi selezionati. Per i dati presentati nella sezione dei risultati rappresentativi, sono stati testati l'istatina 5 e gli analoghi ingegnerizzati22 e la concentrazione più alta testata è stata di 50 μM.
NOTA: La concentrazione massima da testare viene determinata utilizzando i dati riportati in letteratura o eseguendo esperimenti preliminari su un'ampia gamma di concentrazioni peptidiche. Quando possibile, dovrebbe essere selezionata la concentrazione più elevata per osservare un plateau per una riduzione completa della vitalità alle concentrazioni più elevate testate e un plateau per nessuna riduzione della vitalità alle concentrazioni più basse testate, consentendo la quantificazione dell'intera gamma di attività peptidica.
- Sciogliere ogni peptide in acqua sterile al doppio della massima concentrazione desiderata. Per i dati presentati nella sezione dei risultati rappresentativi, 150 μL di soluzioni da 100 μM di istatina 5 e analoghi ingegnerizzati sono stati preparati in acqua sterile.
NOTA: Se un peptide non è solubile in acqua, la solubilizzazione in un altro solvente può essere necessaria prima di questa fase. Il dimetilsolfossido (DMSO) è comunemente usato per solubilizzare i peptidi ad alta concentrazione prima di diluire alla concentrazione di lavoro. Assicurarsi che la concentrazione finale del DMSO sia dell'1% (v/v) o inferiorea 29 e che i solventi alternativi non influenzino la crescita delle cellule. Inoltre, assicurarsi che la concentrazione di solvente sia mantenuta costante in tutti i pozzetti nei passaggi 3.4-3.5.
- Aggiungere 40 μL delle soluzioni di riserva peptidica desiderate al primo pozzetto (colonna 1) di ogni riga in una piastra di coltura a 96 pozzetti a fondo arrotondato (vedere Tabella dei materiali). Questa piastra è la Tavola 1 (Figura 1).
NOTA: Ogni piastra ha otto righe che vengono utilizzate per testare i peptidi. Queste righe possono essere utilizzate per diversi peptidi o per repliche degli stessi peptidi. Includi solo un singolo peptide in ogni riga.
- Aggiungere 20 μL di acqua ultrapura sterile alla colonna da 2 a colonna 12 delle righe contenenti peptide (Figura 1).
NOTA: Se i materiali di prova peptidici sono stati preparati con un solvente diverso dall'acqua pura nella fase 3.2, l'acqua sterile in questa fase deve essere sostituita con il solvente presente nello stock di peptidi aggiunto alla prima colonna. Ad esempio, se il peptide è stato solubilizzato in DMSO e lo stock peptidico contiene l'1% (v/v) di DMSO in acqua, l'acqua contenente l'1% di DMSO deve essere aggiunta alla colonna 2 alla colonna 12.
- Diluire serialmente le soluzioni di peptide attraverso la piastra fino alla colonna 10 (Figura 1).
NOTA: Invece di eseguire le diluizioni seriali nella piastra come descritto di seguito, le diluizioni potrebbero anche essere eseguite in tubi di microcentrifuga e trasferiti sulla piastra a 96 pozzetti.- Rimuovere 20 μL dalla colonna 1, trasferirli nella colonna 2 e mescolare mediante pipettaggio su e giù. La colonna 2 contiene ora 40 μL di soluzione peptidica ad una diluizione 1:2 della concentrazione nella colonna 1.
- Rimuovere 20 μL dalla colonna 2, trasferirli nella colonna 3 e mescolare mediante pipettaggio su e giù, in modo che la colonna 3 contenga ora 40 μL di soluzione peptidica a una diluizione 1:4 della concentrazione nella colonna 1.
- Ripetere questo processo fino a quando la colonna 10 contiene 40 μL di soluzione peptidica ad una diluizione 1:512 della concentrazione nella colonna 1.
- Rimuovere 20 μL di soluzione peptidica dalla colonna 10 ed eliminarla. Ogni colonna contiene ora 20 μL di soluzione peptidica (colonne 1-10) o acqua (colonna 11 e colonna 12).
NOTA: I pozzetti nella colonna 11 servono come controlli di sterilità e i pozzetti nella colonna 12 servono come controlli che non contengono peptidi.
4. Diluizione della sottocultura di C. albicans
NOTA: iniziare questo passaggio dopo che la sottocultura ha raggiunto un OD600 di ~1.0-1.2 (passaggio 2.3.3).
- Trasferire la sottocoltura in una provetta da centrifuga da 15 ml e centrifugare a 3.900 x g per 3 minuti a temperatura ambiente per pellettare le cellule. Rimuovere il surnatante mediante pipettaggio o decantazione.
- Risospendere il pellet con 1 mL di 2 mM NaPB (fase 1.1) e trasferire la sospensione in una provetta da centrifuga da 1,7 mL.
- Pellet le cellule (come al punto 4.1), scartare il surnatante e risospendere nuovamente il pellet in 1 mL di 2 mM NaPB.
- Ripetere il punto 4.3 altre due volte per lasciare le celle lavate in 1 mL di 2 mM NaPB.
- Determinare la densità cellulare della sospensione lavata e calcolare il fattore di diluizione necessario per ottenere una densità cellulare di 5 x 105 celle/ml. Questa concentrazione alla fine porterà ad aggiungere 1 x 104 cellule a ciascun pozzetto della piastra a 96 pozzetti.
NOTA: La densità cellulare della sospensione può essere determinata utilizzando una serie di metodi, tra cui un emocitometro o un contatore automatico delle cellule. Per il presente studio è stata utilizzata una curva standard della densità cellulare rispetto a OD600 per il ceppo di interesse coltivato in condizioni rilevanti. Questa curva è stata preparata utilizzando un emocitometro (vedi Tabella dei materiali) per determinare la densità cellulare delle sospensioni con valori variabili di OD600 .
- Diluire la sospensione cellulare a 5 x 105 cellule/ml in 2 mM NaPB. La preparazione di 10 ml di questa sospensione diluita sarà più che sufficiente per completare questo studio.
5. Incubazione di C. albicans con soluzioni peptidiche e preparazione delle cellule per la quantificazione della vitalità
- Aggiungere 20 μL della sospensione diluita di C. albicans (fase 4.6 ) alle colonne da 1 a 10 e alla colonna 12 di ciascuna riga (figura 1).
NOTA: La concentrazione finale di peptidi nella prima colonna è ora la metà della concentrazione di stock peptidico. Per il presente studio, la concentrazione finale del peptide era di 50 μM a questo punto. La sospensione cellulare finale in ciascun pozzetto contiene 2,5 x 105 cellule / ml. Le colonne 1-10 fungono da pozzetti sperimentali per valutare l'attività antifungina a diverse concentrazioni di peptidi e la colonna 12 funge da controllo per la crescita senza peptide.
- Aggiungere 20 μL di 2 mM NaPB alla colonna 11. Tutti i pozzi hanno ora una concentrazione finale di 1 mM NaPB. La colonna 11 funge da controllo della sterilità.
- Coprire la piastra 1 (contenente sia le cellule che il peptide) e incubarla a 30 °C per 30 minuti.
NOTA: Un tempo di incubazione di 30 minuti è sufficiente per molti peptidi 17,21,22,30, ma il tempo di incubazione può essere aumentato a 60 minuti se lo si desidera per tenere conto dei peptidi che possono richiedere un tempo più lungo per esercitare la loro attività antifungina 25,31,32.
- Preparare una nuova piastra di coltura a 96 pozzetti (Tavola 2) da utilizzare per quantificare la vitalità (Figura 2).
NOTA: La piastra di coltura deve essere preparata durante l'incubazione della piastra 1.- Aggiungere 100 μL di YPD (fase 1.2) a tutti i pozzetti della piastra.
- Aggiungere 100 μL di 2 mM NaPB (Passo 1.1) a tutti i pozzetti della piastra.
- Diluire i campioni nella piastra 1 (contenente cellule e peptidi) e trasferirli nella piastra 2 (contenente terreno e tampone).
- Recuperare la piastra 1 dall'incubatrice dopo i 30 minuti di incubazione.
- Diluire ciascun pozzetto della piastra 1 aggiungendo 280 μL di 1 mM NaPB (fase 1.1) per un volume totale di 320 μL in ciascun pozzetto (Figura 2).
- Mescolare tutti i pozzetti contenenti cellule e peptidi pipettando su e giù per garantire che tutte le cellule siano risospese e che nessuna cellula stabilizzata sia visibile sul fondo dei pozzetti.
- Trasferire 8 μL da ciascun pozzetto nella piastra 1 al pozzetto corrispondente della piastra 2. Questo volume trasferisce circa 250 celle da ciascun pozzetto della Piastra 1 alla Piastra 2 (Figura 2).
- Coprire la piastra 2 e incubare su uno scuotitore a piastre microtitolanti (vedi tabella dei materiali) a 350 giri/min per 17 ore a 30 °C.

Figura 1: Preparazione della piastra 1 per l'incubazione di diluizioni seriali peptidiche con cellule. Le diluizioni seriali del peptide sono fatte in acqua e le cellule di C. albicans vengono aggiunte alla piastra 1. Un colore blu indica che il peptide è presente nel pozzo e il grigio indica un pozzo con acqua e nessun peptide. I pozzetti contenenti cellule sono indicati con un motivo di punti neri. Dopo questi passaggi, la piastra viene incubata per consentire al peptide di esercitare la sua attività antifungina. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Preparazione della piastra 2 per quantificare la riduzione della vitalità dovuta al peptide. YPD medium e NaPB vengono aggiunti alla piastra 2. Dopo aver diluito il contenuto della piastra 1, un'aliquota di ciascun pozzetto viene trasferita dalla piastra 1 alla piastra 2. La piastra 2 viene quindi incubata per consentire a qualsiasi cellula vitale di crescere per la quantificazione misurando l'OD600. Per la Tavola 2, i pozzi contenenti solo YPD e NaPB sono mostrati in arancione. I pozzetti contenenti aliquote della Piastra 1 mescolate con YPD e NaPB sono mostrati in verde. Vedere la legenda della Figura 1 per la descrizione dei colori sulla Tavola 1. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
6. Determinazione dell'attività antifungina
- Ottenere letture OD600 per ciascun pozzetto nella piastra 2.
- Rimuovere la piastra 2 dall'incubatore dopo 17 ore di incubazione.
- Mescolare tutti i pozzetti nella piastra 2 mediante pipettaggio su e giù per assicurarsi che tutte le celle siano risospese e che nessuna cella stabilizzata sia visibile sul fondo dei pozzetti.
NOTA: evitare di generare bolle durante questo passaggio, poiché potrebbero interferire con le letture OD600 . Se si formano delle bolle, spesso possono essere fatte scoppiare con una punta di pipetta asciutta o rimosse usando due punte di pipetta per sollevarle dal pozzo.
- Utilizzare un lettore di piastre assorbenti (vedere Tabella dei materiali) ad una lunghezza d'onda di 600 nm per ottenere l'OD600 per ciascun pozzetto.
- Calcola l'inibizione della crescita (in percentuale) e tracciala per determinare l'effetto dei peptidi sulla crescita di C. albicans.
- Per ogni pozzo, calcolare la riduzione della vitalità rispetto al controllo (in percentuale) utilizzando la seguente equazione 17,22,23:

dove OD con peptide è l'OD 600 di un pozzetto contenente una data concentrazione di peptide, losfondo OD è l'OD600 della colonna 11 nella stessa riga (controllo che non contiene cellule), e
OD no peptide è l'OD600 della colonna 12 nella stessa riga (controllo contenente cellule e nessun peptide).
- Ad esempio, utilizzare l'espressione seguente per calcolare la riduzione della redditività nel pozzo B5 dai valori OD600 per la riga B:

- Tracciare la riduzione della vitalità in funzione della concentrazione di peptidi.