方法論記事

溶原化細菌における時間の経過に伴う自発的なファージ誘導の測定

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2026年8月31日

この記事について

要約

自然誘導の経時的な直接計数(図1) 1.1 ライソジェン(例:LES(Liverpool Epidemic Strain (LES) バクテリオファージ)を保有するP. aeruginosa PAO1 ライソジェン)および指示宿主(PAO1-RifR(リファンピシン耐性Pseudomonas aeruginosa PAO1))の単一コロニーを5 mLのLB(Luria–Bertani 液体培地)に接種し、37 °C、180 rpmの振盪条件下で一晩(18~24時間)培養して、スターター培養液を調製する。 1.2 一晩培養したライソジェンおよび指示宿主の培養液を、10 mLのLBに1:10の割合で接種して新鮮な培養液を調製し、37 °C、振盪(180 rpm)条件下で培養する。 1.3 OD60の測定およびMiles Misra法による生存菌数測定を行い、ライソジェンの増殖をモニターする。具体的には、接種時から8時間にわたり、1時間ごとに各ライソジェン培養液から1 mLのサンプルを採取する。 1.4 サンプル採取後直ちに、10 µLのサンプルを90 µLの各培地に加えて段階希釈を行う。最大速度で十分にボルテックスし、希釈ごとにチップを廃棄しながら、10⁻¹から10⁻⁹まで希釈系列を調製する。 1.5 必要となる希釈液を10 µLずつLB寒天平板に3連でスポットし、乾燥させた後、37 °Cで18~24時間培養する。 1.6 生存細菌数を算出するため、コロニーの計数が容易な希釈倍率を選定する。各スポットのコロニー数を数え、以下の計算式を用いる。 注:ライソジェン培養液の増殖に伴い、自然誘導によって活性ファージ粒子が産生される。感染性ファージが産生されるということは、ライソジェン集団のトランスクリプトームに、溶菌性ファージの複製シグナルおよびそれに対応する宿主細胞の反応による、溶菌複製サイクルに関連した遺伝子発現が混入することを意味する。したがって、データセットにおけるバックグラウンドの転写ノイズ(溶菌性ファージのトランスクリプトームによって生成されるもの)を可能な限り抑えるため、遊離感染性ファージ粒子に対するライソジェン細胞の割合が最大となる増殖段階を特定することが重要である。 1.7 各時点のサンプルにおける感染性ファージ粒子を計数するため、適切な選択剤(PAO1宿主のMICはわずか16 µg·mL⁻¹であるため、本例では50 µg·mL⁻¹のリファンピシン)の存在下で、対数増殖期中期にある指示宿主(OD600: 0.4–0.5、本例ではPAO1-RifR)10 µLを、5 mLの滅菌済み0.4% LB細菌用寒天(トップアガー)に接種する。 1.8 同様の段階希釈液(ステップ1.2.2参照)を10 µLずつ接種済みのトップアガー層にスポットし、乾燥させた後、37 °Cで18~24時間培養する。 1.9 感染性ファージ粒子数を算出するため、プラークの計数が容易な希釈倍率を選定する。各スポットのプラーク数を数える。以降の実験ステップに向けて、CFU(コロニー形成単位)あたりの自然誘導が最小となる時間または条件を決定する。 Krishnamurthi, R., トランスクリプトーム解析による温和性バクテリオファージがそのライソゲンに及ぼす影響の理解 J. Vis. Exp. (2024).

このビデオでは、生存細菌細胞数(CFU)と感染性ファージ粒子数(PFU)を経時的に定量することで、溶原性Pseudomonas aeruginosaにおける自発的なファージ誘導の経時的な計数法を実演します。増殖中の定義された間隔でサンプリングを行い、コロニー形成とプラーク形成の両方を分析することで、自発的な誘導が最小となる時期を明らかにします。これにより、溶菌性の干渉を最小限に抑えた、その後のトランスクリプトーム解析に最適な時点を特定することが可能になります。

プロトコル

1. 自発的誘導の経時的な直接定量 (図 1)

  1. ライソゲン(例:LES(Liverpool Epidemic Strain (LES) バクテリオファージ)を保持する P. aeruginosa PAO1 ライソゲン)と指標宿主(PAO1-RifR)(リファンピシン耐性 Pseudomonas aeruginosa PAO1)の両方のオーバーナイト前培養を、単一コロニーを 5 mL の LB(Luria-Bertani 液体培地)に接種して調製し、37 °C、180 rpm で振とう培養する(18–24 h)。
  2. オーバーナイト培養液を 1:10 の比率で 10 mL の LB に接種して、新鮮なライソゲンおよび指標宿主培養液を調製し、37 °C で振とう培養(180 rpm)する。
    1. OD600 の測定および Miles Misra 法による生存菌数測定を行い、ライソゲンの増殖をモニタリングする。このため、接種時から 8 時間にわたり、1 時間ごとに各ライソゲン培養液から 1 mL のサンプルを回収する。
    2. 回収後すぐに、サンプルの 10 µL をそれぞれの培地 90 µL に加えて段階希釈を行う。最大速度で十分にボルテックスし、各希釈段階でチップを捨て、10−1 から 10−9 までの希釈系列を作成する。
    3. 必要な希釈液 10 µL を LB 寒天培地上の 3 箇所にスポットし、乾燥させた後、37 °C で 18–24 h 培養する。
    4. 生存細菌数を算出するため、コロニー数が容易に計数できる希釈段階を特定する。各スポットのコロニー数を数え、次の公式を用いる。
       

      figure-protocol-1


      注:ライソゲン培養液が増殖するにつれ、自発的誘導により活性ファージ粒子が産生される。感染性ファージの産生は、ライソゲン集団のトランスクリプトームに、溶菌性ファージの複製シグナルおよびそれに対応する宿主細胞の応答に由来する溶菌複製サイクル関連の遺伝子発現が混入することを意味する。したがって、データセットにおける背景転写ノイズ(溶菌性ファージのトランスクリプトームによって生成される)を可能な限り抑えるために、遊離感染性ファージ粒子に対するライソゲン細胞の比率が最大となる増殖段階を特定することが重要である。

  3. 各時点のサンプル中の感染性ファージ粒子数を計数するため、滅菌した 0.4% LB 菌用寒天(トップアガー) 5 mL に、適切な選択剤(PAO1 宿主の MIC はわずか 16 µg·mL−1 であるため、ここでは 50 µg·mL−1 のリファンピシンを使用)存在下で、対数増殖期中期の指標宿主(OD60: 0.4–0.5;ここでは PAO1-RifR)10 µL を接種する。
    1. 同じ段階希釈液(ステップ 1.2.2 参照)10 µL を、接種済みのトップアガー層にスポットし、乾燥させた後、37 °C で 18–24 h 培養する。
    2. 感染性ファージ粒子数を算出するため、プラーク数が容易に計数できる希釈段階を特定する。各スポットのプラーク数を数える。
       

      figure-protocol-2
    3. 以降の実験ステップに向けて、CFU(コロニー形成単位)あたりの自発的誘導が最小となる時間/条件を特定する。

結果

figure-results-1

図1: 同一サンプルからライソジェンのPFUおよびCFUを計測するための実験デザイン。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
PAO1 6 
LESB58 6 
LESファージNorfloxacinを用いてLESB58から誘導および精製した。  
LB培地(Lysogeny Broth)Merck1.10285.500 
LB寒天培地Merck1.10283.500 
寒天フィッシャーA/1080/53 
ソフトアガー0.4 g Agar、2.5 g LB Brothを10 mLの水に溶解し、オートクレーブ滅菌後、使用する。- 
リファンピシンSigma(ストック溶液:50 mg/mL メタノール製剤。よく混ぜて使用すること) 0.22µm ろ過滅菌し、-に保存する20°C 使用時までR3501 

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プラークアッセイコロニー形成単位プラーク形成単位Pseudomonas aeruginosa経時的定量溶菌サイクル指標宿主細胞段階希釈