대식세포에 의한 진균 분생포자의 식세포작용과 관련된 기술은 진균에 대한 면역 반응의 조절을 평가하는 연구에 널리 사용됩니다. 본 논문의 목적은 Trichoderma stromaticum conidia로 자극된 인간 말초혈액 단핵 유래 대식세포의 식균작용 및 제거 능력을 평가하는 방법을 제시하는 것이다.
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방법 논문
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대식세포에 의한 진균 분생포자의 식세포작용과 관련된 기술은 진균에 대한 면역 반응의 조절을 평가하는 연구에 널리 사용됩니다. 본 논문의 목적은 Trichoderma stromaticum conidia로 자극된 인간 말초혈액 단핵 유래 대식세포의 식균작용 및 제거 능력을 평가하는 방법을 제시하는 것이다.
대식세포는 중요한 방어선을 나타내며 다른 조직에서 병원체의 성장과 집락화를 방지하는 역할을 합니다. 분쇄자 식균작용은 대식세포-병원체 상호 작용과 관련된 세포질 및 분자 사건을 조사하고 내재화된 분생포자의 사망 시간을 결정할 수 있는 핵심 과정입니다. 대식세포에 의한 진균 분생포자의 식세포작용과 관련된 기술은 진균에 대한 면역 반응의 조절을 평가하는 연구에 널리 사용됩니다. 식세포작용(phagocytosis)의 회피와 식세포(phagosome)의 탈출은 곰팡이 독성의 기전입니다. 여기에서는 생물 방제 및 생물 비료로 사용되며 인간 감염을 유도할 수 있는 곰팡이인 T. stromaticum conidia의 식균작용, 제거 및 생존력 분석에 사용할 수 있는 방법을 보고합니다. 프로토콜은 1) Trichoderma 배양, 2) 분생포자를 얻기 위한 세척, 3) 다자당 용액법을 사용한 말초 혈액 단핵 세포(PBMC)의 분리 및 PBMC를 대식세포로 분화, 4) 둥근 유리 커버슬립 및 착색을 사용한 시험관 내 식세포작용 방법, 5) 분생포자 식균작용 후 분생포자 생존력을 평가하기 위한 클리어런스 분석으로 구성됩니다. 요약하면, 이러한 기술은 대식세포의 곰팡이 제거 효율을 측정하는 데 사용할 수 있습니다.
Trichoderma 속(목: Hypocreales, 과: Hypocreaceae)은 다른 곰팡이 종의 기생충인 유비쿼터스 부생균으로 구성되어 있으며 상업적으로 유용한 다양한 효소를 생산할 수 있습니다1. 이들 곰팡이 종은 이종 단백질2의생산, 셀룰로오스3, 에탄올, 맥주, 와인, 종이4의 생산, 섬유산업5, 식품산업6, 농업에서 생물학적 방제제7,8의 생산에 사용된다. 이러한 곰팡이 종에 대한 산업적 관심과 더불어, 인간의 감염 건수가 증가함에 따라 일부 Trichoderma 종은 기회주의적 병원체의 지위를 부여받았다9.
Trichoderma spp.는 배양에서 빠르게 성장하며, 처음에는 흰색과 솜털 같은 군체가 녹색을 띤 노란색에서 짙은 녹색으로 변한다10. 그들은 광범위한 pH 및 온도 조건에서 살도록 적응되어 있으며, 기회 주의적 종은 생리적 pH 및 온도에서 생존 할 수 있으므로 다른 인간 조직을 식민지화할 수 있습니다 11,12,13. 중요한 것은 Trichoderma spp.의 감염률 증가가 독성 요인과 관련이 있을 수 있지만 이러한 요인은 잘 연구되지 않았다는 것입니다. 또한 기회주의적 Trichoderma 종에 대한 면역 반응을 이해하는 데 초점을 맞춘 연구는 여전히 드뭅니다.
감염 중에 호중구와 함께 대식세포는 식세포작용을 담당하는 방어선을 나타내므로 다른 조직에서 병원체의 성장과 집락화를 방지합니다. 톨 유사 수용체(Toll-like receptor) 및 C형 렉틴 수용체(lectin receptor)와 같은 패턴 인식 수용체를 이용하여, 대식세포는 식세포당 균류를 식세포(phagolysosome)로 처리하여 호흡 파열, 전염증성 사이토카인(pro-inflammatory cytokine)의 방출 및 식세포화된 미생물의 파괴를 촉진한다14. 그러나 식세포작용의 메커니즘은 곰팡이 세포의 크기와 모양과 같은 다양한 미생물 전략에 의해 영향을 받고 회피될 수 있습니다. 식균작용을 방해하는 캡슐의 존재; 식세포작용 유도 수용체의 수를 감소시키는 단계; 세포질에서 액틴 섬유의 구조 리모델링; pseudopodia의 형성을 방해하는 것; 그리고 phagocytosis 과정 후에 phagosome 또는 phagolysosome이 탈출한다14.
크립토코커스 네오포만스(Cryptococcus neoformans)를 포함한 많은 병원체는 대식세포를 틈새시장으로 사용하여 숙주에서 생존하고, 전파하고, 감염을 유도한다15. 식균작용 및 제거 분석은 병원체에 대한 면역 반응을 평가하고 선천성 면역 체계를 회피하는 데 사용되는 미생물 전략을 식별하는 데 사용됩니다 15,16,17. 이러한 유형의 기술은 또한 식균 사멸을 감소시키는 식세포작용, 지연된 식세포 산성화 및 산화 폭발의 차등 역학을 조사하는 데 사용할 수 있습니다18.
식세포작용, 곰팡이 생존 및 식세포 성숙 과정의 회피를 평가하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있습니다. 여기에는 식세포작용(phagocytosis), 세포 위치 및 식세포작용(phagocytosis) 동안 생성된 분자를 관찰하는 데 사용되는 형광 현미경이 포함됩니다19; 식세포작용(phagocytosis)에 대한 정량적 데이터를 제공하고 공정에 관련된 상이한 마커를 평가하는데 사용되는 유세포 분석법(flow cytometry); 미생물 포획 및 식좀 성숙을 평가하는데 사용되는 생체 내 현미경검사법 22; 병원체에 대한 식세포작용 과정의 특이성을 평가하는데 사용되는 항체-매개 식세포작용(antibody-mediated phagocytosis)23; 및 기타 24,25,26,27.
여기에 제시된 프로토콜은 곰팡이 분생포자의 식세포작용 및 사멸을 평가하기 위해 광학 현미경과 플레이트 성장 분석을 사용하는 일반적이고 저렴하며 직접적인 방법을 사용합니다. 이 프로토콜은 T. stromaticum에 노출된 인간 말초 혈액 단핵 유래 대식세포를 사용하여 식균작용 및 제거 분석을 수행하기 위한 단계별 지침을 독자에게 제공합니다. PBMC는 Trichoderma conidia가 전 세계적으로 식물 병원균에 대한 생물 방제 및 식물 작물의 생물 비료로 적용되고 Trichodermosis라고 하는 여러 인간 감염을 일으켰기 때문에 사용되었습니다. 그 외에도 Trichoderma conidia와 인간 면역 체계 사이의 상호 작용에 초점을 맞춘 이전 연구는 대식세포29에서 호중구(neutrophils)28와 자가포식(autophagy)을 조사한 두 가지 이전 연구뿐이다. 이 논문은 먼저 PBMC 유래 대식세포에 의한 T. stromaticum의 분생포자의 식세포작용을 연구할 수 있는 방법을 보여준 다음 간단한 현미경 기반 기술을 사용하여 삼킨 분생포자의 생존력을 평가할 수 있는 방법을 보여줍니다. 이 프로토콜은 대식세포 관련 면역 반응 또는 면역 체계 조절 관련 메커니즘에 대한 연구를 더욱 용이하게 할 수 있습니다.
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윤리적 고려 사항 및 인간 주제
이 연구에서 기술된 인간을 대상으로 한 모든 실험은 헬싱키 선언 및 브라질 연방법에 따라 수행되었으며 산타크루즈 주립대학교 윤리위원회(프로젝트 식별 코드: 550.382/2014)의 승인을 받았습니다.
인간 말초 혈액은 연구된 곰팡이와 관련된 직업 활동에 노출되지 않은 브라질 바이아(Bahia)의 일레우스(Ilhéus) 시의 건강한 지원자로부터 수집되었습니다. 보고된 건강 상태가 있거나 약물을 사용하는 개인은 제외되었습니다. 모든 피험자는 이 연구에 포함되기 전에 자발적으로 참여에 동의하고 정보에 입각한 동의서에 서명했습니다.
1. 시약 및 용액의 준비
알림: 계속하기 전에 다음 시약과 용액을 준비하십시오. 시약 및 재료 공급업체 정보는 재료 표 (TOM)를 참조하십시오.
2. Trichoderma stromaticum 배양 및 가공
3. 말초혈액 단핵세포(PBMC) 분리
참고: PBMC는 밀도 1.077g/mL30의 폴리자당 용액을 사용하는 밀도 장벽 방법으로 얻습니다.
4. 식세포작용 역학
참고: 인간 말초 혈액 단핵 유래 대식세포는 1:10의 다중 감염(MOI)에서 T. stromaticum conidia로 치료하거나 대조군으로 R10 배지만 처리합니다. 감염 다중성(MOI)은 감염 표적에 추가된 감염원의 비율을 나타내며 절대 숫자로 표시됩니다(MOI = agents:targets31). 여기서는 10개의 대식세포(표적)에 대해 1개의 T. stromaticum conidia(agent)를 사용합니다. 그런 다음 세포를 37°C 및 5%CO2 에서 서로 다른 기간(3시간, 24시간, 48시간, 72시간, 96시간 및 120시간) 동안 항온처리합니다. 다음으로, 원형 유리 커버슬립을 사용하여 현미경으로 식세포작용 과정에 관여하는 부착성 대식세포를 시각화합니다. 실험 설계 그림이 제공됩니다(그림 1).
알림: 24웰 플레이트를 사용하는 것이 좋습니다.
(1)
(2)
그림 1: 인간 말초 혈액 단핵 유래 대식세포를 사용한 식균작용 및 분생포자 생존도 분석의 개략도. (1-10) 식세포작용 분석: T. stromaticum은 PDA에서 성장해야 하며 분생포자는 PBS로 플레이트를 세척하여 회수됩니다. PBMC는 설명된 프로토콜을 사용하여 밀도 장벽 방법으로 분리하고, 대식세포로 분화하기 위해 멸균 원형 유리 커버슬립이 있는 24웰 플레이트에서 7일 동안 배양한 다음 다른 시간 간격으로 1:10의 MOI로 처리해야 합니다. 원형 유리 커버슬립을 제거하고 염색 키트로 염색한 후 광학 현미경을 사용하여 결과를 분석합니다. (1-8,11-13) 분생포자 생존도 분석: 분리 후 PBMC를 원형 유리 커버슬립이 없는 24웰 플레이트에서 7일 동안 배양하여 대식세포로 분화한 다음 다른 시간 간격에 대해 1:10의 MOI로 처리합니다. 세포는 증류수로 배양하여 용해되어야 합니다. 그런 다음 현탁액을 원심 분리한 다음 재현탁 펠릿을 PDA에 도금하여 Trichoderma의 성장 역학을 분석합니다. 이 그림은 이미지 데이터베이스를 사용하여 설계되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
5. 식균작용 후 원추형 생존력 분석
참고: 실험 설계 그림이 제공됩니다(그림 1).
알림: 24웰 플레이트를 사용하십시오.
6. 통계 분석
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대식세포에 의한 진균 분생포자의 식세포작용과 관련된 기술은 진균에 대한 면역 반응의 조절을 평가하는 연구에 널리 사용됩니다. 식세포작용(phagocytosis)의 회피와 식세포(phagosome)의 탈출이 진균 독성의 기전이기 때문에 식세포작용(phagocytosis) 후 분생포자의 생존력을 평가하기 위해 T. stromaticum conidia의 식세포작용(phagocytosis)을 사용했다. 연구자들은 임상적 관심 종을 조사할 때 첫 번째 분석 중 하나로 이러한 기술을 수행해야 합니다.

그림 2: 인간 말초 혈액 단핵 유래 대식세포에 의한 T. stromatic...
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아스페르길루스 푸미가투스(Aspergillus fumigatus), 크립토코커스(Cryptococcus), 칸디다 알비칸스(Candida albicans) 등을 포함한 여러 진균 병원체의 경우, 분추형 또는 효모 식균작용은 대식세포-병원체 상호작용에서 세포질 및 분자 사건을 조사하고 내재화된 분생포자의 사망 시간을 결정할 수 있는 핵심 과정입니다 14,39,40. 식세포작용(phagocytosis)은 Trichoderma-host 상호작용의 핵심 과정입니다. Trichoderma 속은 Dectin-1 및 Dectin-2, Toll-like receptor 2 및 Toll-like receptor 4, MHC 및 NF-κB 25,28,41,42...
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모든 저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 작업은 RED0011/2012 및 RED008/2014 보조금을 받은 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia(FAPESB)와 같은 브라질 금융 기관의 지원을 받았습니다. U.R.S., J.O.C. 및 M.E.S.M.은 각각 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior(CAPES) 및 FAPESB에서 수여하는 장학금을 인정합니다.
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| 15 mL 원심분리기 튜브 | Corning | CLS431470 15 mL 원심분리기 튜브, 폴리프로필렌, 뚜껑이 있는 원뿔형 바닥, 개별 멸균 | |
| 24-Well Flat Bottom Cell Culture Plate | Kasvi | K12-024 | 영숫자 식별이 가능한 폴리스티렌으로 제작; 세포 배양 플레이트는 DNase, RNase 및 발열원이 없으며 세포 독성 물질이 없습니다. 감마선에 의해 살균됩니다. |
| 세포 배양 CO2 인큐베이터 | Sanyo | 303082 | CO2 인큐베이터는 인체와 유사한 조건을 만들고 제어하는 역할을 하므로 다양한 세포 유형의 체외 성장 및 증식을 가능하게 합니다. |
| Centrifuge Microtube(eppendorf type) 1.5 mL | Capp | 5101500 | 폴리프로필렌으로 제작되었으며, 튜브에 캡이 부착되어 있어 한 손으로도 열고 닫을 수 있습니다. 내부는 단백질 접착에 대해 광택이 나고 시료 가시성을 위해 DNase, RNase 및 발열원이 없습니다 |
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