May 6th, 2018
이 프로토콜 사용 장 병원 체 부착, 세포 외 고분자 물질 매트릭스 형성, 평가 하 여 박테리아 biofilms의 동적 특성을 잡으려고 다각적인 접근을 사용 하 여 담 즙 소금 유도 biofilm 형성 분석 리더 그리고 분산입니다.
이 생물막 형성 및 평가 프로토콜의 전반적인 목표는 특히 위장 통과 및 담즙염 노출을 모방하는 조건에서 장내 박테리아 병원체가 생물막을 형성하는 능력을 결정하는 것입니다. 이 방법은 위장관의 가혹한 담즙염 조건에서 살아남는 장 병원체의 능력과 같은 박테리아 발병 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 세 가지 분석법의 결합된 결과가 각 병원체에 대한 담즙염 노출에 대한 반응으로 생물막 형성의 심층적인 특성화를 지원한다는 것입니다.
우리는 먼저 Shigella flexneri에서 담즙염 유도 생물막 형성을 완전히 정량화해야 할 필요성을 감안할 때 결합된 방법에 대한 아이디어를 얻었습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 사용하는 개인은 분석의 측면이 재현성을 제한할 수 있기 때문에 어려움을 겪을 것입니다. 따라서 재현성을 보장하기 위해 중요한 단계에 주의를 기울이십시오.
제 연구실의 연구원인 Kourtney Nicherson(박사후 연구원)과 임상 연구 연구원인 Alejandro Llanos가 절차를 시연할 것입니다. 먼저 두 개의 1.5ml 튜브를 TSB 및 TSB plus BS로 표시합니다. 그런 다음 각 튜브에 1ml의 TSB 또는 TSB와 BS를 추가합니다. 다음으로, 1에서 50 희석으로 20마이크로리터의 야간 배양액을 튜브에 접종합니다.
그런 다음 130마이크로리터의 미접종 대조 매체를 바닥이 평평하고 조직 배양 처리된 멸균 처리된 96웰 플레이트에 있는 3개의 웰 각각에 추가합니다. 이것은 빈 컨트롤이 될 것입니다. 130마이크로리터의 접종된 배양액을 3개의 웰 각각에 추가합니다.
각 웰에 대조군과 접종된 배양액을 첨가한 후, 섭씨 37도에서 4-24시간 동안 96웰 플레이트를 정적으로 배양합니다. 배양이 끝나면 플레이트 리더에서 컨트롤을 블랭크로 설정합니다. 다음으로, 각 웰에서 배양 배지를 흡인합니다.
그런 다음 200마이크로리터의 멸균 PBS로 웰을 한 번 부드럽게 씻습니다. 세척 후 PBS를 흡입한 다음 플레이트를 뒤집어 약 20분 동안 건조시킵니다. EPS 매트릭스가 방해받지 않도록 매체를 부드럽게 제거하고 부드럽게 세척하는 것이 매우 중요합니다.
다음으로, 150마이크로리터의 0.5% 크리스탈 바이올렛을 각 실험 및 제어 웰에 추가합니다. 그런 다음 실온에서 5분 동안 플레이트를 배양합니다. 5분 후 400마이크로리터의 증류수로 우물을 한 번 씻습니다.
증류수 200마이크로리터를 넣어 우물을 다섯 번 씻습니다. 다섯 번의 세척 후 접시를 뒤집고 완전히 건조시켜 빛으로부터 보호하십시오. 일관된 결과를 얻으려면 진행하기 전에 샘플을 완전히 건조시키는 것이 중요합니다.
플레이트가 완전히 건조된 후 200마이크로리터의 95% 에탄올을 사용하여 웰의 얼룩을 제거합니다. 그런 다음 증발을 방지하기 위해 접시를 섭씨 4도에서 30분 동안 셰이커에 그대로 두십시오. 30분 후 플레이트 리더에 OD 540을 기록합니다.
EPS의 반정량 검출을 위해 멀티채널 피펫을 사용하여 배양 배지를 투명한 96웰 플레이트로 옮깁니다. 그런 다음 200마이크로리터의 고정 시약을 사용하여 실온에서 15분 동안 블랙 플레이트를 고정합니다. 이제 표준화를 위해 컨트롤을 잘 설정하고 블랭크를 설정하여 OD 600 판독값을 기록합니다.
그런 다음 부착 개체군이 고정되는 동안 배양 배지의 판독을 기록합니다. 고정이 완료되면 시약을 제거하고 유해 폐기물에 버리십시오. 그런 다음 200마이크로리터의 멸균 PBS를 사용하여 웰을 부드럽게 두 번 세척합니다.
세척 후 PBS를 흡인합니다. 다음으로 ConA-FITC의 밀리리터당 25마이크로그램 150마이크로리터를 추가합니다. 플레이트를 실온에서 15분 동안 배양합니다.
배양 후 200 마이크로 리터의 PBS로 웰을 부드럽게 씻으십시오. 그런 다음 각 웰에 150마이크로리터의 PBS를 추가하고 488나노미터에서 형광을 기록합니다. 새로운 시약을 준비한 후 PBS, 포도당이 함유된 PBS, 담즙염이 함유된 PBS, 포도당과 담즙염이 함유된 PBS를 섭씨 27도까지 가열합니다.
그런 다음 컨트롤을 블랭크로 설정하여 플레이트 리더에 야간 생물막 플레이트의 OD 600 값을 기록합니다. 다음으로, 플라스틱 표면의 부착 집단을 방해하지 않고 진공 라인을 사용하여 배양 배지를 흡인합니다. 200마이크로리터의 멸균 PBS로 웰을 두 번 부드럽게 세척합니다.
PBS로 세척한 후 3개의 웰 각각에 예열된 PBS, 포도당이 포함된 PBS, 담즙염이 포함된 PBS, 담즙염과 포도당이 포함된 PBS 130마이크로리터를 첨가한 다음 플레이트를 섭씨 37도에서 30분 동안 배양합니다. 30분 후 인큐베이터에서 플레이트를 제거합니다. 상층액을 피펫으로 새 멸균 96웰 플레이트에 넣습니다.
마지막으로, 96웰 플레이트 또는 희석 블록에서 PBS를 사용하여 상층액의 1-10회 연속 희석액을 준비합니다. 그런 다음 멀티채널 피펫을 사용하여 각 희석액 5마이크로리터를 LB 한천 플레이트에 옮깁니다. 밤새 섭씨 37도에서 접시를 배양합니다.
다음 날, 군체의 수를 세십시오. 막대 플롯은 장 병원체에서 담즙염 의존성 생물막 형성을 정량화하기 위해 얻어집니다. 이것은 배지에 담즙염의 존재 유무에서 개별 균주의 OD 540 값을 표시하여 수행됩니다.
이 플롯은 Enteroaggrative E.Coli를 제외한 대부분의 병원체 균주에 대한 생물막 형성의 상당한 증가를 보여줍니다. 다음으로, EPS가 보유하는 ConA-FITC 양을 측정하여 생물막 형성 중에 생성된 EPS를 검출합니다. 막대 플롯은 담즙염이 존재할 때 현저히 증가된 형광 판독값을 보여줍니다.
이는 병원균 Shigella flexneri에 대한 EPS 생산을 확인합니다. 여기서, EPS 매트릭스의 ConA-FITC 의존성 염색은 담즙염에 노출될 때 상당히 높습니다. 이는 다당류가 풍부한 EPS 매트릭스를 특징으로 하는 박테리아 생물막의 형성을 나타냅니다.
One X PBS 및 DAPI는 각각 FITC에 따른 특이성과 박테리아 DNA의 존재를 표시하는 데 사용됩니다. 마지막으로, 콜로니 형성 단위의 수를 계산하여 생물막에서 박테리아의 담즙염 의존성 분산을 분석합니다. 이 플롯은 박테리아가 포도당과 함께 PBS 및 PBS의 생물막에서 쉽게 분산된다는 것을 보여줍니다.
그러나 박테리아가 담즙염에 노출되면 생물막으로부터의 분산이 크게 억제됩니다. 이러한 분석은 결장에서 감염되기 전에 소장에서 담즙염 노출에 대한 반응으로 장 병원체, 특히 Shigella flexneri에 의해 형성된 일시적인 독성 생물막을 포착하고 정량화하기 위해 개발되었습니다. 기본 배지 유형, 사용된 담즙염의 조성 및 박테리아 성장 조건과 같은 분석에 대한 수정은 위장관 내 감염 부위에 따라 다른 병원체에 맞게 조정
해야 할 수 있습니다.이 동영상을 시청한 후에는 관심 있는 박테리아 또는 돌연변이 균주에서 생물막 형성을 철저히 평가하기 위해 각 분석을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 병원균 및 일부 용액과 함께 작업하는 것은 매우 위험할 수 있음을 기억하십시오. 이러한 분석을 수행할 때 적절한 취급 및 폐기 방법과 같은 예방 조치를 항상 고려해야 합니다.
또한 신선한 담즙염 배지 준비, 적절한 제어 및 실험적 재현성 보장은 담즙염 유발 생물막 표현형의 데이터 분석 및 확인에 매우 중요합니다. 기존 방법의 독특하고 창의적인 고처리량 응용 분야인 이 기술은 장 병원체에서 담즙염 유도 생물막 형성의 다면적이고 역동적인 과정을 적절하게 정량화할 수 있습니다.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
이 프로토콜은 장내 병원체의 담즙염 유도 바이오필름 형성의 분석을 가능하게 하며, 접착, 세포외 고분자 물질 매트릭스 형성 및 분산에 초점을 맞추고 있습니다. 이는 위장관 이동을 모방하는 조건에서 박테리아 바이오필름을 특성화하는 것을 목표로 합니다.
This protocol enables biopharma R&D teams to evaluate bile salt-induced biofilm formation in enteric pathogens, a key virulence mechanism that supports pathogen survival during gastrointestinal transit. By quantifying adherence, extracellular polymeric substance (EPS) production, and dispersion under bile salt exposure, the method provides mechanistic de-risking for target validation in anti-infective discovery. The high-throughput, multi-assay approach supports predictive confidence in identifying compounds or genetic interventions that disrupt biofilm resilience, informing early-stage portfolio decisions.
The method integrates into the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification, providing phenotypic validation of biofilm formation as a virulence mechanism before advancing to preclinical efficacy studies.