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1. 높은 처리량 게놈 와이드 siRNA 스크리닝
인간 유형-II 폐렴구체 모델 A549 세포주에서 수행된 스크리닝은 Mtb H37Rv를 통해 바이러스 성형 단백질(GFP)을 발현하는 감염 시 수행하였다. 이 절차는 그림 1A에설명되어 있습니다.
- 4 μM의 농도에 도달하기 위해 1 x siRNA 버퍼로 어머니 판 (96 웰 플레이트)에 저장된 말린 siRNA 라이브러리를 다시 중단한 다음 혼합물의 10 μl을 384 웰 딸 플레이트 (딸 플레이트 1)로 옮길 수 있습니다.
- 딸 플레이트 1에 1x siRNA 버퍼 10 μl을 추가하여 siRNA를 2배 희석시 합니다. siRNA 재서스펜션 후, 플레이트는 벗겨질 수 있는 알루미늄 씰로 밀봉되어 -20°C이상 에서 최소 6개월 및 최대 2-3년까지 보관할 수 있지만, 저장 시간은 siRNA 라이브러리 제조업체의 권장 사항에 따라 달라질 수 있습니다.
- 딸 접시 1에 siRNAs를 희석하여 딸 플레이트 2에 넣고 500 nM의 농도에 도달하십시오. siRNA 재서스펜션 후, 플레이트는 벗겨질 수 있는 알루미늄 씰로 밀봉되어 -20°C이상 에서 최소 6개월 및 최대 2-3년까지 보관할 수 있지만, 저장 시간은 siRNA 라이브러리 제조업체의 권장 사항에 따라 달라질 수 있습니다.
- 사용하기 전에 실온에서 딸 플레이트 2를 해동하십시오.
- 딸 플레이트 2에서 siRNA2.5 μl을 가져 와서 384 웰 분석 플레이트에 넣습니다.
- 1.5단계에서 동일한 384-음분석 플레이트에서 각각의 우물에 2.5 μl 음수 및 양수 제어 siRNA를 추가합니다.
- 1x D-PBS에서 트랜스페션 시약을 희석하여 각 우물에서 0.1 μl 형질 전환 시약을 제공하고 5분 동안 실온에서 희석된 형질 방출 용액을 미리 배양할 수 있는 충분한 용액을 산출합니다.
- 형질 전환 시약/PBS 용액 혼합물의 7.5 μl을 분석 판에 각각 잘 넣고 실온에서 30분 동안 배양합니다.
- 10% 태아 소 혈청(FBS)으로 보충된 RPMI 1640 배지에서 중단된 A549 세포(1,500세포/웰)의 40μl을 추가합니다. 5%CO2를함유하는 대기에서 37°C에서 3일 배양 기간 동안 세포를 유지한다. 이 세포는 매 24 시간 마다 분할, 따라서 대략 12,000 세포는 경질 후에 3 일 우물에 있습니다.
- 2주 된 GFP 표현 Mtb H37Rv 문화를 D-PBS(MgCl2 및 CaCl2무료)로 씻어 내고 원심분리를 5분 동안 4,000 x g로 씻어 내고 세척을 폐기합니다. 이 단계를 3배 반복합니다(GFP-Mtb H37Rv 문화 조건의 경우 프로토콜 3참조).
- 세균성 골을 10 ml의 RPMI 1640 배지에 10% FBS로 보충하고 세균성 골체가 퇴적물을 허용하도록 실온에서 1 시간 동안 데캔트를 보충합니다.
- 세균성 상체를 수집하고 OD600(OD 600은 0.6-0.8 사이여야 함)과 GFP-형광(RFU 값) 및 마이크로플레이트 판독기를 사용하여 세균 농도를 결정한다. 동일한 조건에서 제조된 다른 배양에 대한 실험 전에 생성된 RFU 값 = f(CFU 값)를 표시하는 참조 회귀 선을 사용하여 서스펜션의 티터를 계산한다. 감염(MOI)의 복합성에 해당하는 2.4 x 106 박테리아/ml를 함유한 세균현탁액을 준비한다.
- 384-음 분석 플레이트의 배지를 제거하고 갓 준비된 세균 현탁액 25 μl을 추가합니다.
- 384-음분석 플레이트를 37°C에서 5%CO2를함유한 대기시 5시간 동안 배양한다.
- 매체를 제거하고 10% FBS 3x로 보충된 RPMI 배지로 세포를 부드럽게 세척합니다.
- 남은 세포외 세균을 죽이기 위해, 5%CO2를함유한 대기시 37°C에서 37°C에서 50 μg/ml를 함유한 신선한 RPMI-FBS 배지50 μl로 세포를 치료한다.
- 중간 함유 아미카신을 제거하고 10% FBS로 보충된 신선한 RPMI 배지 50 μl을 추가합니다. 384-잘 분석 플레이트를 37°C에서 5일 동안 5%CO2를함유한 대기권에서 배양한다.
- 이미지 수집 에 앞서 PBS (최종 농도 5 μg /ml)에 갓 준비 된 30 μg /ml의 10 μl을 추가하고 37 ° C에서 10 분 동안 배양하십시오.
- 플레이트를 자동 공초점 현미경으로 로드합니다.

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- 노출 매개 변수를 설정합니다. 방출 필터 450 nm및 GFP 형광을 이용한 발산 레이저 405 nm를 사용하여 DAPI 형광을 기록하여 방출 필터 520 nm를 가진 엑아시 레이저 488 nm를 사용한다.

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- 획득할 각 웰의 우물과 필드를 선택하여 레이아웃 및 하위 레이아웃 매개 변수라고 합니다.

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- 1.20 및 1.21 단계의 매개 변수를 사용하여 실험 파일을 생성하고 자동 수집을 실행합니다.

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- 이미지를 원격 서버로 전송합니다.

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- 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 이미지를 평가합니다. 픽셀 강도 특성알고리즘(도 4A)을사용하여 GFP 채널로부터 핵 검출 알고리즘 및 세균 영역을 사용하여 DAPI 채널에서 세포 핵을 검출한다.
참고: 이 프로토콜은 세포 내 Mtb 성장에 대한 유전자 침묵의 효과를 연구하도록 최적화되어 있습니다. Mtb는 최적의 조건에서 매 20 시간마다 분할 느린 성장 박테리아입니다. 감염 후 5 일 후 세포 외 Mtb의 양은 세포 용해가 없는 상태에서 여전히 낮으며 분석의 품질에 영향을 미치지 않았습니다. 이 프로토콜은 광범위하게 방출되고 새로운 세포를 감염시킬 수 있는 Mycobacteria smegmatis 및 Escherichia coli 같이 급속한 성장 박테리아를 사용하여 siRNA 스크린에 적응하기 위하여 항생제 처리 및 잠복기 시간의 기간에, 최적화되어야 합니다.
2. 높은 처리량 화합물 스크리닝
Mtb H37Rv 감염 호스트 세포에 수행 된 스크리닝. 이 절차는 그림 1B에설명되어 있습니다.
- DMSO 100%에서 용해된 화합물 라이브러리를 포함하는 384웰의 어머니 판을 해동한다. 10% FBS로 보충된 RPMI 1640 배지의 10 μl을 포함하는 384웰 딸 플레이트에서 화합물의 0.5 μl을 전송한다.
- 2주 된 GFP 표현 Mtb H37Rv 문화를 D-PBS(MgCl2 및 CaCl2무료)로 씻어 내고 원심분리를 5분 동안 4,000 x g로 씻어 내고 세척을 폐기합니다. 이 단계를 3배 반복합니다(GFP-Mtb H37Rv 문화 조건의 경우 프로토콜 3참조).
- 세균성 골을 10 ml의 RPMI 1640 배지에 10% FBS로 보충하고 세균성 골체가 퇴적물을 허용하도록 실온에서 1 시간 동안 데캔트를 보충합니다.
- 세균상수체를 수집하고 마이크로플레이트 판독기를 사용하여 OD600(OD 600 은 0.6-0.8 사이여야 함)과 GFP 형광(RFU 값) 측정한다. 실험 전에 생성된 RFU 값 = f(CFU 값)를 표시하는 참조 회귀 선을 사용하여 서스펜션의 티터를 계산합니다. 일반적인 농도는 1 x 108 박테리아/ml입니다.
- 수확 6 일 된 기본 인간 대식세포에서 4 x 105 세포/ml RPMI 1640 배지10% 태아 소 혈청 (FBS) 및 50 ng/ml 재조합 인간 M-CSF (인간 말초 혈액 모노사이클 세포 정화 및 대식세포 분화의 경우 프로토콜 4 참조).
- 1-5에 이르는 다른 MOI에서 원액1차 세포를 37°C에서 2시간 동안 90rpm에서 가벼운 흔들림으로 현탁액하여 다른 MOI에서 바실리로 배양한다.
- 감염된 세포를 350 x g에서 원심분리로 세척하여 세포외 박테리아를 제거합니다. 각 원심 분리 단계 후, 10% FBS로 보충된 RPMI 1640 배지에서 펠릿을 다시 놓습니다. 이 단계를 2배 반복합니다.
- 50 μg/ml에서 10% FBS 및 아키카신으로 보충된 RPMI 1640 배지에서 감염된 세포를 중단하고 37°C에서 1시간 동안 가벼운 흔들림으로 현탁액을 배양한다.
- 350 x g에서 원심분리에 의해 아키카신을 함유하는 세포 배양 배지를 제거하고 10% FBS 및 50 ng/ml 재조합 인간 M-CSF로 보충된 완전한 RPMI 1640 배지로 감염된 세포를 세척한다. 한 번 반복합니다.
- 감염된 대식세포 현탁액의 40 μl을 2.1단계에서 동일한 분석 플레이트에 추가하여 이미 화합물 희석제의 10 μl을 함유하고 있습니다. 각 우물에서 DMSO의 최종 농도는 이제 1 %에 도달했습니다.
- 5%CO2를함유한 대기에서 37°C에서 5일간 분석플레이트를 배양한다.
- 세포가 구형극홍형염으로 살아있는 세포를 얼룩지게 합니다.
- 플레이트를 자동 공초점 현미경으로 로드합니다.

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- 노출 매개 변수를 설정합니다. 방출 필터 690 nm와 GFP 형광을 사용하여 방출 필터 640 nm와 GFP 형광을 사용하여 광적 형광을 기록 520 nm.

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- 획득할 각 웰의 우물과 필드를 선택하여 레이아웃 및 하위 레이아웃 매개 변수라고 합니다.

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- 2.14 및 2.15 단계의 매개 변수를 사용하여 실험 파일을 생성하고 자동 수집을 실행합니다.

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- 이미지를 원격 서버로 전송합니다.

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- 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 이미지를 평가합니다. 픽셀 강도 속성알고리즘(그림 4B)을사용하여 GFP 채널에서 픽셀 강도 특성 알고리즘 및 세균 영역을 사용하여 극적 채널에서 셀 영역을 감지합니다.
참고: 이 프로토콜은 형광 단백질(1개 우물/1 돌연변이)을 표현하는 돌연변이체에 의한 화합물을 대체하여 Mtb 돌연변이 라이브러리 스크리닝에 적용될 수있다(도 1C,브로딘 외 참조) 4).형광 돌연변이는 우물에서 먼저 시드된다 (잘 당 세균 현탁액의 20 μl). 박테리아는 그 때 세포 현탁액의 30 μl에 의해 복구됩니다. 원심분리후 350 x g에서 1분 동안, 플레이트는 5%CO2를함유하는 대기에서 37°C로 배양된다. 인큐베이션 시간 및 MOI는 분석에 의존합니다. 예를 들어, phagosome 산성화와 같은 초기 세포 이벤트의 시각화를 위해, 세포는 1-20에서 배열하는 MOI를 가진 2 시간 동안 감염될 수 있다. 리소솜은 리소트래커 염료를 2μM에서 1.5시간 동안 37°C에서 37°C로염색한 후 10% 포름알린 또는 4%의 파라포름데히드(PFA)로 고정된다. 공초점 이미지는 리소좀 검출 및 세포극 지역화4에적합한 알고리즘을 특징으로 하는 이미지 분석 스크립트를 사용하여 획득및 최종 적으로 분석된다.
3. 진균 결핵 H37Rv (GFP-H37Rv) 문화 조건을 표현하는 녹색 형광 단백질
장기 보관을 위해 GFP-H37Rv는 D-PBS(유리병당 약 1 x 108 균주)로 동결되었습니다.
- 미들브룩 OADC 농축 10%, 글리세롤 0.5%, 트웬-80 0.05%, 하이그로마이신 B(50 μg/ml)로 보충된 7H9 국물 중형 50ml를 함유한 Erlenmeyer 플라스크에서 GFP-H37Rv의 냉동 육수 바이알 1개를 재차 중단합니다.
- 37 °C에서 8 일 동안 배양하십시오.
- GFP-H37Rv 배양의 OD600을 측정합니다.
- GFP-H37Rv 배양을 희석하여 미들브룩 OADC 농축10%, 글리세롤 0.5%, 트위엔-80 0.05%, 하이그로미신 B(50 μg/ml)로 보충된 신선한 7H9 국물 배지에서 OD 600 = 0.1을 얻습니다.
- GFP-H37Rv를 37°C에서 37°C에서 8일 더 배양한 후 분석에 사용한다.
4. 전신 혈액 또는 버피 코트 준비에서 인간의 말초 혈액 단화 세포 정화
- 1%의 FBS를 함유한 1x D-PBS(MgCl 2 및 CaCl2에서 무료)로 혈액 파우치2x를희석시합니다.
- Ficoll 밀도 그라데이션 원심분리에 의해 단핵구를 400 x g에서 20분 동안 분리합니다.
- 격리된 단핵구를 수집합니다.
- 1x D-PBS(MgCl2 및 CaCl2에서무료)로 모노사이클 3x를 세척하여 실온에서 10분 동안 400 x g에서 원심분리로 1% FBS를 함유하고 있습니다.
- 세포를 최대 1 x 107 셀/ml로 농축합니다.
- 제조업체의 프로토콜에 따라 CD14 자성 구슬을 사용하여 단백구를 정화합니다(재료 참조).
- CD14-단핵구 정제 후, RPMI 1640에서 1.5 x 106 셀/ml의 세포를 종자 10% FBS와 40 ng/ml의 인간 대식세포 콜로니 자극 인자(hM-CSF)를 보완하고 5%CO2를함유한 대기 중 37°C에서 4일 동안 배양하였다.
- 4일 후 신선한 RPMI 1640으로 배지를 10% FBS와 40 ng/mlhM-CSF로 보완하고 5%CO2를함유한 대기 중 37°C에서 2일간 배양하였다.
- 6 일 후, 세포는 분석에 사용할 수 있습니다.