여기에서, 우리는 마우스에 있는 상처 감염에서 세균성 분산을 평가하기 위한 ex vivo 및 생체 내 방법을 기술합니다. 이 프로토콜은 국소 항균 및 항 생물막 요법의 효능을 테스트하거나 다른 세균성 균주 또는 종의 분산 용량을 평가하는 데 활용 될 수 있습니다.
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여기에서, 우리는 마우스에 있는 상처 감염에서 세균성 분산을 평가하기 위한 ex vivo 및 생체 내 방법을 기술합니다. 이 프로토콜은 국소 항균 및 항 생물막 요법의 효능을 테스트하거나 다른 세균성 균주 또는 종의 분산 용량을 평가하는 데 활용 될 수 있습니다.
생물막 관련 감염은 비 치유 당뇨병 발 궤양, 만성 부비동염, 재발성 중이염 미디어 등과 같은 다양한 만성 질환에 연루되어 있습니다. 이러한 감염 내의 미생물 세포는 항생제를 방지하고 면역 세포가 감염을 지우는 것을 방지할 수 있는 세포외 중합체 물질(EPS)에 의해 보호됩니다. 이 장애물을 극복하기 위하여는, 연구원은 잠재적인 치료로 분산 에이전트를 개발하기 시작했습니다. 이들 제제는 생물막 EPS 내의 다양한 성분을 표적으로 하여 구조를 약화시키고 박테리아의 분산을 시정하여 이론적으로 항생제 효능및 면역통전을 개선할 수 있다. 상처 감염에 대한 분산제의 효능을 결정하기 위해, 우리는 생체 내 생체 및 생체내 생물막 분산을 측정하는 프로토콜을 개발했습니다. 우리는 생물막 관련 만성 상처 감염을 만들기 위하여 잘 기술된 마우스 외과 절개 모형을 이용합니다. 생체 내분산을 모니터링하려면 루시파라제를 표현하는 세균균균으로 상처를 감염시킵니다. 일단 성숙한 감염이 설치되면, 우리는 생물막 EPS의 성분을 저하시키는 효소를 포함하는 용액으로 상처를 관개합니다. 그런 다음 상처 및 여과 기관의 발광 신호의 위치와 강도를 모니터링하여 달성된 분산 수준에 대한 정보를 제공합니다. 생물막 분산증의 전 생체 생체 분석의 경우, 감염된 상처 조직은 생체막 분해 효소 용액에 침수되며, 그 후 박테리아 부하가 조직에 남아 있는 용액의 세균 부하에 비해 평가된다. 두 프로토콜 모두 강점과 약점을 가지고 있으며 분산 치료의 효능을 정확하게 결정하는 데 최적화 될 수 있습니다.
전 세계적으로 항생제 내성의 상승은 다양한 세균 감염을 치료하는 항생제 옵션의 부족으로 이어지고 있다1. 항생 저항 이외에, 박테리아는 생물막 관련 생활양식2를채택하여 항생 내성을 얻을 수 있습니다. 생물막은 다당류, 세포외 DNA, 지질 및 단백질3의매트릭스에 의해 보호되는 미생물의 공동체이며, 집단적으로 세포외 중합체 물질 (EPS)이라고 합니다. 항생 저항 위기가 계속됨에 따라 항생제의 사용을 연장하거나 항생제의 효능을 강력하게 하는 새로운 전략이 절실히 필요합니다. 바이오필름 방지 제는 하나의 유망한 솔루션4.
제안된 상이한 항생물막 전략 중, 생물막 EPS의 상이한 성분을 표적으로 하는 분산제의 활용은 치료개발5의최전선에 있다. 글리코사이드 하이드로라스(GH)는 분산제의 이러한 클래스 중 하나입니다. GH는 EPS에 구조적 무결성을 제공하는 다당류 내에서 다른 결합의 분열을 촉매하는 효소의 큰 클래스입니다. 우리 그룹은 다른 사람뿐만 아니라, GH가 효과적으로 생물막을 저하시키고, 분산을 유도하고, 생체 외와 생체 내6,7,8,9,10,11모두에서 다양한 세균성 종에 대한 항생제 효능을 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다.
바이오필름 분산에 대한 관심이 증가함에 따라 분산 효능을 평가하는 효과적인 방법을 개발하는 것이 중요합니다. 여기서, 우리는 생쥐의 분산제를 가진 생물막 관련 상처 감염의 치료를 위한 상세한 프로토콜을 제시하고, 분산 효능의 평가, 생체 내 및 전 생체 내. 전반적인 목표는 바이오필름 분산을 효과적이고 효율적으로 측정하기 위해 전임상 모델과 함께 사용할 수 있는 효과적인 방법을 제공하는 것입니다.
뮤린 외과 절제 감염 모형은 생물막 관련 감염을 설치하기 위하여 이 연구 결과에서 이용되었습니다. 우리는 15 년 이상이 모델을 사용하고 광범위하게 우리의관찰을 발표했다7,9,12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21. 일반적으로, 이것은 박테리아가 상처 침대에 국소남아 생물막 관련 (EPS에 둘러싸인 집계에서 본 박테리아) 최대 3 주 지속되는 만성 감염을 설정하는 비 치명적인 감염 모델입니다. 그러나, 마우스가 면역 타협하는 경우에 (타입-1 당뇨병과 같은), 그(것)들은 이 모형에 있는 치명적인 전신 감염을 개발하기에 더 취약해질 수 있습니다.
이 보고서에서, 우리는 상처에서 박테리아의 분산을 평가하기위한 프로토콜을 제공합니다, 모두 생체 내 및 전 생체. 두 프로토콜 모두 분산제의 효능을 검사하고 자신의 강점과 약점을 가지고 사용하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어 생체 내에서 분산을 평가하면 분산 후 신체의 다른 부위에 박테리아가 퍼지는 것과 숙주가 어떻게 반응하는지에 대한 중요하고 실시간 정보를 제공할 수 있습니다. 한편, 분산전 생체내 를 평가하는 것은 조직이 별도로 테스트될 수 있는 여러 부분으로 나눌 수 있으므로, 따라서 요구되는 마우스의 수를 감소시키기 때문에 다중 제제, 투여량 또는 제형을 선별하는 것이 더 바람직할 수 있다. 여러 에이전트를 평가할 때, 당사는 일반적으로 이전에 설명된 6,9,22와같이 시험관 내 분산을 측정합니다. 그런 다음 가장 효과적인 ex vivo를 테스트하고 매우 유망한 에이전트의 제한된 수에 대한 생체 내 테스트를 예약합니다.
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이 동물 프로토콜은 텍사스 공과대학 건강 과학 센터의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(프로토콜 번호 07044)에 의해 검토되고 승인되었습니다. 이 연구는 건강의 국가 학회의 실험실 동물의 배려 그리고 사용을 위한 지침에 있는 권고에 따라 엄격하게 수행되었습니다.
1. 마우스 감염에 대한 박테리아 준비
참고 : 여기에서 우리는 슈도모나스 아에루기노사로만마우스를 감염시키는 것을 설명합니다. 그러나, 그밖 세균성 종은 감염을 일으키는 원인이 되기 위하여 이용될 수 있습니다. 세균균균및재료는 재료표에 상세하다.
2. 바이오필름 분산 효소 제제
참고: 이 연구를 위해 우리는 분산 처리를 위해 "GH"로 지칭될 동등한 부분 아밀라제및 셀룰라아제(각 의 5%)의 10% 용액을 사용합니다.
3. 실험 동물 및 수술 전 설정
4. 등쪽 전체 두께 절제 수술
5. 생체 분산 치료
참고: 여기서는 일련의 3개의 국소 상처 관개솔루션(그림 1)을적용하여 분산제의 투여를 설명한다. 그러나, 프로토콜은 젤, 크림 또는 드레싱의 적용과 같은 다른 유형의 전달에 맞게 조정할 수 있다.
6. 생체 분산 이미징 및 분석
참고: 박테리아의 발광 균주가 감염을 개시하기 위하여 이용되는 경우에, In Vivo 화상 진찰 시스템 (IVIS)는 상처 침대에서 분산을 시각화하기 위하여 이용될 수 있습니다.
7. CFU를 결정하여 분산 평가
8. 분산의 Ex vivo 평가(그림 4)
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이 실험에서, 8-10 주 된 여성 스위스 웹스터 마우스는 발광 플라스미드 pQF50-lux를 운반 PAO1의 104 CFU에 감염되었다. 전술한 바와 같이, 감염은 PBS(차량 제어) 또는 10% GH(치료)의 3 x 30분 치료를 투여하기 전에 48시간 동안 확립하여 생물막 EPS를 소화하도록 허용하였다. 마우스는 치료 후(0h) 및 10시간 및 20h 의 후 처리 후에 직접 전처리를 이미지하였다. 도 2A 및 보충 도 1은 밝은 생물 발광 신호를 생성하는 상처 침대 내의 확립된 감염을 보여준다. 상처 침대에서 박테리아의 분산은 GH 치료 (0 h) 직후에 시각화 할 수 있지만 PBS 치료 후는 시각화 할 수 없습니다. 그것은 이전 연구에서, 우리는 혈액과 비장의 박테리아를 발견 했다 주목 해야 한다 5 h 게시물 GH 치료7. 기관내 세균성 보급은
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여기서 우리는 생물막 분산제의 효능을 연구하기 위해 활용할 수 있는 프로토콜을 설명합니다. 이러한 프로토콜은 임상 탈면 샘플을 포함하여 분산제, 세균성 종 또는 전 생체 샘플의 다른 유형으로 사용하기 위해 쉽게 적응할 수 있습니다. 이 프로토콜은 또한 분산된 세균 세포를 수집하고 연구하기 위하여 임상적으로 관련있는 모형을 제공합니다. 분산된 세균 세포의 표현형은 판자 또는 생물막 세포의 표현형과 구별되는 것으로 나타났다5,24,25,26; 그러나 생체 내에서 분산된 박테리아의 표현형은 아직 설명되지않았다. 분산제가 치료적으로 사용되는 경우, 이러한 세포가 채택하는 표현형을 이해하는 것 뿐만 아니라 효능을 결정하는 것이 중요합니다. 또한 이 프로토콜은 EP...
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저자는 공개 할 것이 없습니다.
이 작품은 국립 보건원 (R21 AI137462-01A1), 테드 내쉬 롱 라이프 재단, 재스퍼 L. 및 잭 덴튼 윌슨 재단및 국방부 (DoD MIDRP W0318_19_NM_PP)의 보조금에 의해 지원되었다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL 마이크로 원심 분리기 튜브 | Fisher | 14823434 | 의 연속 희석을 완료하는 데 사용 |
| mL 주사기에 부착 | |||
| 암피실린 나트륨 염 | Fisher | BP1760-5 | 50 mg / mL 원액을 만들고 100 µ를 첨가하십시오. L에서 10 mL의 LB 국물 하룻밤 및 하위 배양 |
| Amylase | MP Biomedicals | 2100447 | 5% w/v 용액 만들기, 와류 - 다른 분산제를 사용할 수 있습니다 |
| 부프레노르핀 SR-LAB 5 mL (1 mg/mL) | ZooPharm | RX216118 | 통증 주요로 사용 - 다른 옵션을 사용할 수 있습니다 |
| 셀룰라아제 | MP Biomedicals | 2150583 | 5% w/v 아밀라아제 용액에 5% w/v를 추가하고, 와류를 일으키고, 37°C에서 활성화한다. C 30 분 동안 - 다른 분산제를 사용할 수 있습니다 |
| 탈모 크림 | 월마 | 287746 | 소량을 사용하여 동물 뒷면의 모낭에 마사지하고 10 분을 할당하여 모발을 제거하십시오 |
| 드레싱 집게, 톱니 모양의 팁 | Fisher | 12-460-536 | 다른 형태의 집게를 사용할 수 있습니다 |
| 삼각 플라스크는 125 mL | Fisher | 101406 | 밤새 성장하고 박테리아의 하위 배양에 사용합니다 |
| FastPrep-24 Benchtop Homogenizer | MP Biomedicals | 6VFV9 | 사용 5m / s 60 초 두 번 조직 균질화 |
| 치명적인 플러스 | Vortech 제약 | 0298-9373-68 | 주입 0.2 mL intraperitaneal 각 마우스 |
| 균질화 튜브 (비드 튜브 2 mL 2.4 mm 금속) | 피셔 | 15340151 | 도금을위한 샘플을 균질화하는 데 사용 |
| 케타민 염산염 / 자일라진 염산염 용액 C-IIIN | 시그마 알드리치 | K4138 | 아나세티아로 사용 - 다른 옵션도 아나세티아 LB 국물의 수술 필드를 얻기 위해 활용 될 수 있습니다 |
| 밀러 | 피셔 | BP1426-2 | 25 g / L 및 오토 클레이브 |
| 리도카인 2 % 주사 가능한 | 다이아몬드 백 약물 | 2468 | 표시된 상처 부위 부위의 측면을 통해 0.05mL를 주입하여 마크 중앙에 침착되도록 합니다. 절단 10분 전 |
| 할당 Meropenem | Sigma Aldrich | PHR1772-500MG | GH 용액에 첨가하여 국소적으로 바르고 15mg/mL 용액을 만들어 주거용 4시간 전 및 6시간 후 |
| 비멸균 면 거즈 스폰지 | Fisher | 13-761-52 | 제모 크림 |
| PAO1 pQF50-lux 박테리아 균주 | Ref [13] | N/A | PAO1 pgF50-lux는 본 논문의 대표적인 결과에서 관심 있는 녹농균 균주로 사용되었으며 |
| 페트리 접시 | Fisher | PHR1772-500MG | |
| 인산염 완충액 식염수 10x | Fisher | BP3991 | 사용 전 10x에서 1x 희석 |
| 폴리우레탄 드레싱 | Mckesson 66024007 | 둥근 모서리를 잘라내고 나머지 사각형을 4개의 동일한 섹션으로 자릅니다. | |
| 도모나스 분리 한천 | VWR | 90004-394 | 글리세롤 20mL와 45g/mL를 물에 넣고 오토클레이브한 다음 20mL를 페트리 접시에 붓 |
| . | 월마트 | 시술 중 건조를 줄이기 위해 눈에 사용하십시오. | |
| 멸균 알코올 준비 패드 | Fisher | 22-363-750 | 상처 직전에 피부를 청소하여 해당 부위를 소독하는 데 사용 |
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| 스위스 웹스터 마우스 | Charles River | 551NCISWWEB | 다른 마우스 균주를 사용할 수 있습니다 |
| 주사 슬립 팁 1 mL | Fisher | 14823434 | 약물을 투여하는 데 사용됩니다. 효소 치료 |
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