Name: 抗菌薬耐性研究のモデルとしてのマイコバクテリアバイオフィルムの増殖 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-12T13:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 26 s
Description: 学ぶマイコバクテリアのペリクルバイオフィルム形成法。Mycobacterium smegmatisを用いた簡便なプロトコルで、抗菌薬耐性研究や細菌の生理学的理解に有用なモデルシステムを構築する方法を解説します。

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<meta charset="utf8"></head><body>マイコバクテリアにおけるペリクルバイオフィルムの開発と評価

<ol><li>Davey, M. E., O'toole, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+biofilms%3A+From+ecology+to+molecular+genetics%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiol+Mol+Biol+Rev%22%5BJournal%5D)">Microbial biofilms: From ecology to molecular genetics.</a> Microbiol Mol Biol Rev. 64 (4), 847-867 (2000).</li>
<li>Rumbaugh, K. P., Sauer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofilm+dispersion%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Biofilm dispersion.</a> Nat Rev Microbiol. 18 (10), 571-586 (2020).</li>
<li>Davies, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+biofilm+resistance+to+antibacterial+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Drug+Discov%22%5BJournal%5D)">Understanding biofilm resistance to antibacterial agents.</a> Nat Rev Drug Discov. 2 (2), 114-122 (2003).</li>
<li>Hernández-Jiménez, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofilm+vs.+planktonic+bacterial+mode+of+growth%3A+Which+do+human+macrophages+prefer%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+Biophys+Res+Commun%22%5BJournal%5D)">Biofilm vs. planktonic bacterial mode of growth: Which do human macrophages prefer.</a> Biochem Biophys Res Commun. 441 (4), 947-952 (2013).</li>
<li>Nadell, C. D., Drescher, K., Foster, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+structure%2C+cooperation+and+competition+in+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Spatial structure, cooperation and competition in biofilms.</a> Nat Rev Microbiol. 14 (9), 589-600 (2016).</li>
<li>Jo, J., Price-Whelan, A., Dietrich, L. E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gradients+and+consequences+of+heterogeneity+in+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Gradients and consequences of heterogeneity in biofilms.</a> Nat Rev Microbiol. 20 (10), 593-607 (2022).</li>
<li>Keating, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mycobacterium+tuberculosis+modifies+cell+wall+carbohydrates+during+biofilm+growth+with+a+concomitant+reduction+in+complement+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Surf%22%5BJournal%5D)">Mycobacterium tuberculosis modifies cell wall carbohydrates during biofilm growth with a concomitant reduction in complement activation.</a> Cell Surf. 7, 100065(2021).</li>
<li>Ojha, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+Mycobacterium+tuberculosis+biofilms+containing+free+mycolic+acids+and+harbouring+drug-tolerant+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Growth of Mycobacterium tuberculosis biofilms containing free mycolic acids and harbouring drug-tolerant bacteria.</a> Mol Microbiol. 69 (1), 164-174 (2008).</li>
<li>Dietrich, L. E. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+community+morphogenesis+is+intimately+linked+to+the+intracellular+redox+state%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">Bacterial community morphogenesis is intimately linked to the intracellular redox state.</a> J Bacteriol. 195 (7), 1371-1380 (2013).</li>
<li>Kulka, K., Hatfull, G., Ojha, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+Mycobacterium+tuberculosis+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Growth of Mycobacterium tuberculosis biofilms.</a> J Vis Exp. (60), e3820(2012).</li>
<li>Wiegand, I., Hilpert, K., Hancock, R. E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Agar+and+broth+dilution+methods+to+determine+the+minimal+inhibitory+concentration+%28MIC%29+of+antimicrobial+substances%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Agar and broth dilution methods to determine the minimal inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial substances.</a> Nat Protoc. 3 (2), 163-175 (2008).</li>
<li>Anand, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyketide+quinones+are+alternate+intermediate+electron+carriers+during+mycobacterial+respiration+in+oxygen-deficient+niches%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cell%22%5BJournal%5D)">Polyketide quinones are alternate intermediate electron carriers during mycobacterial respiration in oxygen-deficient niches.</a> Mol Cell. 60 (4), 637-650 (2015).</li>
<li>Growth Curves: Generating Growth Curves Using Colony Forming Units and Optical Density Measurements. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.jove.com/v/10511/growth-curves-cfu-and-optical-density-measurements">https://www.jove.com/v/10511/growth-curves-cfu-and-optical-density-measurements</a> (2019).</li>
<li>Høiby, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+personal+history+of+research+on+microbial+biofilms+and+biofilm+infections%5BTitle%5D)+AND+%22Pathog+Dis%22%5BJournal%5D)">A personal history of research on microbial biofilms and biofilm infections.</a> Pathog Dis. 70 (3), 205-211 (2014).</li>
<li>Rajewska, M., Maciąg, T., Jafra, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+source+and+surface+type+influence+the+early-stage+biofilm+formation+by+rhizosphere+bacterium+Pseudomonas+donghuensis+P482%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Carbon source and surface type influence the early-stage biofilm formation by rhizosphere bacterium Pseudomonas donghuensis P482.</a> bioRxiv. , (2023).</li>
<li>O'Toole, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microtiter+dish+biofilm+formation+assay%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+exp%22%5BJournal%5D)">Microtiter dish biofilm formation assay.</a> J Vis exp. (47), e2437(2011).</li>
<li>Chakraborty, P., Bajeli, S., Kaushal, D., Radotra, B. D., Kumar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofilm+formation+in+the+lung+contributes+to+virulence+and+drug+tolerance+of+Mycobacterium+tuberculosis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Comm%22%5BJournal%5D)">Biofilm formation in the lung contributes to virulence and drug tolerance of Mycobacterium tuberculosis.</a> Nat Comm. 12 (1), 1606(2021).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>0.2 &マイクロ;M PVDF シリンジ フィルター</td><td>Axiva</td><td>SFNY04 R</td><td></td></tr><tr><td>1 mL チップ</td><td>Genetix</td><td>GXM-611000 C</td><td></td></tr><tr><td>10 &micro;Lチップ</td><td>ジェネティックス</td><td>GXM-6110 C</td><td></td></tr><tr><td>200 & マイクロ;L tips</td><td>Genetix</td><td>GXM-61200C</td><td></td></tr><tr><td>6 ウェル ポリプロピレン プレート</td><td>ターソン</td><td>980010</td><td></td></tr><tr><td>琥珀色のチューブ</td><td>ターソン</td><td>546051</td><td></td></tr><tr><td>オートクレーブ</td><td>ホスファーマ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>バイオセーフティ キャビネット A II</td><td>MSET</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ブロッティング ペーパー</td><td>任意の適切なベンダー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>遠心分離機</td><td>エッペンドルフ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>クエン酸</td><td>シグマ</td><td>251275</td><td></td></tr><tr><td>キュベット</td><td>バイオ・ラッド</td><td>2239955</td><td></td></tr><tr><td>クエン酸第二鉄アンモニウム</td><td>シグマ</td><td>F5879</td><td></td></tr><tr><td>ゲルドキュメンテーションシステム</td><td>バイオ・ラッド</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ガラスビーズ</td><td>シグマ</td><td>G8772</td><td></td></tr><tr><td>グルコース</td><td>シグマ</td><td>49139</td><td></td></tr><tr><td>グリセロール</td><td>Σ</td><td>G5516</td><td></td></tr><tr><td>接種ループ</td><td>Genaxy</td><td>HS81121C</td><td></td></tr><tr><td>L-アスパルギン</td><td>Σ</td><td>A0884</td><td></td></tr><tr><td>LB寒天</td><td>Himedia</td><td>M1151</td><td></td></tr><tr><td>LBメディア</td><td>Himedia</td><td>M575</td><td></td></tr><tr><td>M. smegmatis mc2155 cryo-stock</td><td>ATCC</td><td>700084</td><td></td></tr><tr><td>硫酸マグネシウム</td><td>シグマ</td><td>M2643</td><td></td></tr><tr><td>マイクロピペット</td><td>ギルソン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>パラフィルム</td><td>ターソン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>シャー</td>レ <td>ターソン</td><td>460020</td><td></td></tr><tr><td>pHメーター</td><td>ラボマン 科学機器</td><td></td><td></td></tr><tr><td>プレートリーダー</td><td>テカン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ポリプロピレン 試験管</td><td>Genaxy</td><td>GEN-14100-PS</td><td></td></tr><tr><td>リン酸カリウム 一塩基性</td><td>Sigma</td><td>P5379</td><td></td></tr><tr><td>リファンピシン</td><td>MedchemExpress</td><td>HY-B0272</td><td></td></tr><tr><td>血清ピペット</td><td>SPL ライフサイエンス</td><td>95210</td><td></td></tr><tr><td>シェーカーインキュベーター</td><td>エッペンドルフ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>スパチュラ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>分光光度計</td><td>サーモサイエンティフィック</td><td></td><td></td></tr><tr><td>スタティックインキュベーター</td><td>キャロン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>滅菌済み 10 mL シリンジ</td><td>ベクトン ディキンソン</td><td>309642</td><td></td></tr><tr><td>滅菌済み 50 mL シリンジ</td><td>ベクトン ディキンソン</td><td>309653</td><td></td></tr><tr><td>Tween-80</td><td>シグマ</td><td>P1754</td><td></td></tr><tr><td>天秤</td><td>ザルトリウス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>硫酸亜鉛</td><td>シグマ</td><td>Z0251</td><td></td></tr></tbody></table>

抗菌薬耐性研究のモデルとしてのマイコバクテリアバイオフィルムの増殖

Growing Mycobacterial Biofilm as a Model to Study Antimicrobial Resistance

バイオフィルムペリクルは、3日目以降に肉眼で見えるようになります。バイオフィルムは2%グルコースなしでSautonの培地で成長しますが、添加すると網状化の改善が観察されました。我々は、1.5mLのSauton培地(2%グルコースを添加)を4日間培養した24ウェルプレートの各ウェルから、10.48mg±3.13mg(n = 4)のバイオフィルム乾燥重量を得た。 図2では、バイオフィルムの発達が3日目から6日目まで見られました。3日目にはわずかな網状になって膜を形成し始め、5日目までに完全に成熟します。6日目以降、バイオフィルムは崩壊し始めます。MIC90のリファンピシン(64 μg/mL)は、バイオフィルムのCFUを12%(n = 3)±25%減少させました。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66607/66607fig01.jpg"> 図1:Sautonの培地での4日間のインキュベーション後の M.smegmatis のバイオフィルム( 1)グルコースを使用せず、2%の接種物を接種。(2)ブドウ糖を含まず、4%の接種物を接種。(3)2%グルコースを使用し、2%接種。(4)2%グルコースを使用し、4%接種。(5)および(6)はメディアコントロールです。ここでは、サンプルは標準の6ウェルプレートに入っています。写真は拡大せずに撮影されています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66607/66607fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66607/66607fig02.jpg"> 図2:M. smegmatisのバイオフィルム形態(接種後3日目から6日目まで)ここでは、サンプルは標準の24ウェルプレートに入っています。写真は拡大せずに撮影されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66607/66607fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>S. いいえ。</td>
			<td colspan="3">コンポーネント</td>
			<td colspan="2">作業濃度(w / v)</td>
			<td colspan="2">原液濃度</td>
			<td colspan="2">原液の体積/重量</td>
		</tr><tr><td>1</td>
			<td colspan="3">リン酸二水素カリウム</td>
			<td colspan="2">0.05%</td>
			<td colspan="2">2.50%</td>
			<td colspan="2">20ミリリットル</td>
		</tr><tr><td>2</td>
			<td colspan="3">硫酸マグネシウム</td>
			<td colspan="2">0.05%</td>
			<td colspan="2">2.50%</td>
			<td colspan="2">20ミリリットル</td>
		</tr><tr><td>3</td>
			<td colspan="3">クエン酸第二鉄アンモニウム</td>
			<td colspan="2">0.01%</td>
			<td colspan="2">5%</td>
			<td colspan="2">1 mLの</td>
		</tr><tr><td>4</td>
			<td colspan="3">グリセロール</td>
			<td colspan="2">6%</td>
			<td colspan="2">100%</td>
			<td colspan="2">60ミリリットル</td>
		</tr><tr><td>5</td>
			<td colspan="3">L-アスパラギン</td>
			<td colspan="2">0.40%</td>
			<td colspan="2">NAの</td>
			<td colspan="2">4グラム</td>
		</tr><tr><td>6</td>
			<td colspan="3">クエン酸</td>
			<td colspan="2">0.20%</td>
			<td colspan="2">NAの</td>
			<td colspan="2">2グラム</td>
		</tr></tbody></table>表1:Sautonの培地調製用のコンポーネント。

Many bacteria thrive in intricate natural communities, exhibiting key attributes of multicellularity such as communication, cooperation, and competition. ...

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Research

JoVE Journal

Biology

生物学

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感染関連遺伝子発現を研究するための嚢胞性線維症凝集体バイオフィルムモデル

学ぶマイコバクテリアのペリクルバイオフィルム形成法。Mycobacterium smegmatisを用いた簡便なプロトコルで、抗菌薬耐性研究や細菌の生理学的理解に有用なモデルシステムを構築する方法を解説します。

抗菌薬耐性研究のモデルとしてのマイコバクテリアバイオフィルムの増殖

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