여기서는 작은 간섭 합성 RNA(siRNA), 화학 화합물 및 진균 결핵 돌연변이 라이브러리의 고처리량/고함량 스크린에 적용되는 표현성 분석을 설명합니다. 이 방법은 자동 공초점 현미경 검사를 사용하여 형광으로 표지된 숙주 세포 내의 형광표지 진균 결핵의 검출에 의존합니다.
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방법 논문
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여기서는 작은 간섭 합성 RNA(siRNA), 화학 화합물 및 진균 결핵 돌연변이 라이브러리의 고처리량/고함량 스크린에 적용되는 표현성 분석을 설명합니다. 이 방법은 자동 공초점 현미경 검사를 사용하여 형광으로 표지된 숙주 세포 내의 형광표지 진균 결핵의 검출에 의존합니다.
치료와 백신의 가용성에도 불구하고 결핵 (TB)은 세계에서 가장 치명적이고 광범위한 세균 감염 중 하나입니다. 수십 년 이후, 다중 및 광범위 하 게 약물 저항 하는 긴장의 갑작스런 버스트는 결핵의 제어에 대 한 심각한 위협. 따라서 결핵, 진균 결핵(Mtb)의 원인제에 중요한 새로운 표적과 경로를 식별하고 결핵 치료제가 될 수있는 새로운 화학물질을 찾는 것이 필수적이다. 한 가지 접근법은 건초 더미에서 바늘을 검색 할 수 있도록 대규모 라이브러리의 유전 및 화학 적 스크린에 적합한 방법을 설정하는 것입니다. 이를 위해, 우리는 자동 공초점 현미경 검사를 사용하여 형광 표지 숙주 세포 내에서 형광 표지 Mtb의 검출에 의존하는 phenotypic 분석법을 개발했습니다. 이러한 시험관 내 분석법은 Mtb의 식민지화 공정을 숙주로 정량화할 수 있으며, siRNA-, 화학 화합물 또는 Mtb 돌연변이 라이브러리의 스크린에 적합한 384웰 마이크로플레이트 포맷에 최적화되었다. 그런 다음 이미지는 다중 파라메트릭 분석을 위해 처리되며, 이는 숙주 세포 내의 Mtb의 발병기에서 추론을 제공합니다.
지난 몇 년 동안 보고된 신흥 및 재발하는 전염하는 병원균 중, 진균 결핵(Mtb)은 2011년에 140만 명의 사망자와 870만 건의 새로운 감염을 담당하는 두드러진 장소를 보유하고 있습니다(글로벌 결핵 보고서 2012, www.who.int/topics/tuberculosis/en/). 다약물 치료의 가용성에도 불구하고, 감염된 사람들의 수는 여전히 증가하고 다중 약물 내성 (MDR) 뿐만 아니라 광범위하게 약물 내성 (XDR) Mtb는 빠르게 전 세계적으로확산1. 더욱이, Mtb 항원의 존재를 고려할 때, 전 세계 인구의 3분의 1이 Mtb에 의해 잠잠하게 감염된 것으로 간주된다는 것이 분명합니다. 따라서 Mtb과 싸우는 새로운 수단이 절실히 필요합니다. 이러한 맥락에서, 우리는 자동화된 공초점 형광 현미경3에의하여 숙주 세포로 Mtb 침입 및 곱셈을 감시에 의존하는 체외 시각적 표현체 분석법을 개발하였다. 384웰 마이크로티터 플레이트에서 자동 이미지 수집 및 분석과 결합하여 분석체의 적응은 화합물, siRNAs 및 세균 돌연변이의 중간 규모의 라이브러리의 고함량/고처리량 스크리닝(HC/HTS)을 허용했습니다. 이 표현성 분석에 게놈 넓은 RNAi 라이브러리의 검사는 따라서 Mtb 인신 매매 및 세포 내 복제에 관련된 주요 호스트 요인뿐만 아니라 결핵 바실러스에 의해 악용 호스트 경로의 용해를 가능하게했다. 이 특정 현상 분석의 또 다른 적응은 Mtb 내 phagosomal 지속성에 필수적인 세균인의 식별을 위한 것이었습니다. 예를 들어, phagosome 성숙의 체포는 대식세포에서 Mtb의 생존 그리고 복제를 용이하게 하는 주요 기계장치 의 한으로 간주됩니다. 형광 표지산산구획에서 Mtb 녹아웃 돌연변이체의 세포외 국소화 모니터링은 생존 과정에 관여하는 세균 유전자의 식별을허용4. 마지막으로, Mtb의 고함량 이미징은 세포내 세균 성장3과같은 다양한 현상을 억제하기 위한 약물 효율을 정량화하는 우수한 방법을 제공한다. 전부, 높은 처리량 표현분석의 이 모형은 결핵에 대하여 약 발견을 가속화하고 이러한 다른 접근에 의해 집합된 데이터는 Mtb에의해 발휘된 호스트 조작의 더 나은 이해에 기여합니다.
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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.








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.








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.
4. 전신 혈액 또는 버피 코트 준비에서 인간의 말초 혈액 단화 세포 정화
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높은 처리량 게놈 와이드 siRNA 스크리닝
Mtb는 체외뿐만 아니라 여러 가지 다른 폐 상피 세포에서 면역 세포를 식민지화 할 수 있습니다. 예를 들어, Mtb는인간 형 II 폐렴구균5-7의모델로 일반적으로 사용되는 A549 상피 세포를 감염시키고 손상시킬 수 있다. Dectin-1은 A549 세포에서 세포 내 진균 성장에 Mtb uptake, 프로염증 반응 및 항균 효과에 관여하는 숙주 세포 수용체로 보고되었다8. 프로토콜 1에 기술된 siRNA 상태는 침묵 효율의 85%를 이끌어 냈습니다 (데이터는 도시되지 않음). siRNA를 가진 침묵 Dectin-1 발현은 A549 세포에 있는 세포내 진균 량의 감소로 이끌어 냈습니다. 실제로, 3일간의 침묵과 5일간의 감염 후, 감염된 세포의 백분율은 비표적 스크램블 siRNA(그림2A 및 2...
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우리는 여기에 GFP 표현 Mtb H37Rv 균주를 사용하여 표현 형광 숙주 세포를 감염시키는 표현적 분석에 필요한 방법을 설명, 이는 높은 함량 / 높은 처리량 스크린에 적합하게. 이 프로토콜은 광범위한 화합물, 형광 프로브 및 Mtb 돌연변이체에 적용될 수 있습니다. 위에서 설명한 각 프로토콜에 대해 이미지 수집 전에 고정 및 면역 라벨링 단계를 수행할 수 있습니다. 우리는 이미지를 얻기 위해 20X (NA 0.70) 또는 60X (NA 1.2) 물 렌즈가 장착 된 자동 형광 공초점 현미경을 사용합니다. 공초점 현미경에는 405, 488, 561 및 640 nm 흥분 레이저가 장착되어 있습니다. 방출된 형광은 450-690 nm에 이르는 검출 파장을 덮는 필터 세트와 관련된 3대의 카메라를 사용하여 캡처됩니다. 현미경 흥분 및 방출 설정의 조정은 각 실험에 사용된 염료 또는 불소크롬의 모형에 달려 있다는 것을 주의하는 것이 중요합니다. 페노티픽 어세스의 경우, DAPI 또는 Hoechst는 일...
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이해 상충이 선언되지 않았습니다.
이 작업에 대한 재정 지원은 유럽 공동체 (ERC-STG INTRACELLTB 그랜트 n ° 260901, MM4TB 그랜트 n ° 260872), 기관 국립 드 레체쉬, 페더 (12001407 (D-AL) Equipex Imaginex BioMed), 및 지역 노르드 파스 칼레에 의해 제공되었다. 우리는 플랫폼 BICeL에서 가스파드 딜로이슨, 엘리자베스 베르크마이스터, 안토니노 본지오반니, 프랭크 라폰트의 기술적 도움을 감사하게 인정합니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| &마이크로; clear-plate black, 384-well | Greiner Bio-One | 781091 | 127.8/86/15 MM with Lid, TC treated |
| CellCarrier 384-well plate | PerkinElmer | 6007550 | Black, Clear Bottom, with Lid, TC treated |
| V-bottom white, 384-well plate | Greiner Bio-One | 781280 | |
| 밀봉 테이프, 통기성, 멸균 | Corning | 3345 | |
| Lipofectamine RNAiMax | Life Technologies | 13778150 | Transfection 시약 |
| Dimethyl sulfoxide | Sigma-Aldrich | 34943 | |
| RPMI 1640 + GlutaMAX-I | Life Technologies | 61870-010 | 세포 배양 매체 |
| D-PBS 1x [-]MgCl2/[-]CaCl2 | Life Technologies | 14190-094 | Dulbecco' s 인산염 살린 완충액 |
| D-PBS 1x [+]MgCl2/[+]CaCl2 | Life Technologies | 14190-091 | Dulbecco' s 인산염 살린 완충액 |
| 태아 소 혈청 | Life Technologies | 2610040-79 | |
| Ficoll Paque PLUS | Dutscher | 17-1440-03 | Ficoll for Peripherical Blood Monocyte Cells Purification |
| CD14 MicroBeads, human | Miltenyi | 130-050-201 | CD14+ monocytes |
| human M-CSF의 정제, premium gr. (1000 μ g) | Miltenyi | 130-096-493 | 대식세포 콜로니 자극 인자 |
| LS 컬럼 | Miltenyi | 130-042-401 | CD14+ 단핵구 격리용 컬럼 |
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| 7H9 | Becton-Dickinson | W1701P | Mycobacteria 배양 |
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