$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. SiRNA-screening met hoge doorvoer genoombreed
Screening uitgevoerd in een menselijke Type-II pneumocyten model A549 cellijn bij infectie met Mtb H37Rv uitdrukkend Groen Fluorescerend Eiwit (GFP). Deze procedure is beschreven in figuur 1A.
- Resuspend de gedroogde siRNA-bibliotheek die is opgeslagen in moederplaten (96-putplaten) met 1x siRNA-buffer om een concentratie van 4 μM te bereiken en breng vervolgens 10 μl van het mengsel over in een 384-put dochterplaat (dochterplaat 1).
- Voeg 10 μl 1x siRNA buffer toe in dochterplaat 1 om siRNA 2 keer te verdunnen. Na siRNA resuspensie worden platen verzegeld met afpelbare aluminium afdichting en kunnen ze ten minste 6 maanden en maximaal 2-3 jaar bij -20 °C worden bewaard, maar de bewaartijd kan variëren afhankelijk van de aanbevelingen van de fabrikant van de siRNA-bibliotheek.
- Verdun siRNAs in dochterplaat 1 in dochterplaat 2 om een concentratie van 500 nM te bereiken. Na siRNA resuspensie worden platen verzegeld met afpelbare aluminium afdichting en kunnen ze ten minste 6 maanden en maximaal 2-3 jaar bij -20 °C worden bewaard, maar de bewaartijd kan variëren afhankelijk van de aanbevelingen van de fabrikant van de siRNA-bibliotheek.
- Ontdooi voor gebruik dochterplaat 2 bij kamertemperatuur.
- Neem 2,5 μl siRNA van dochterplaat 2 en plaats het in een 384-well assay plaat.
- Voeg in dezelfde 384-well assay plaat in stap 1.5 2,5 μl negatieve en positieve controle siRNA toe aan hun respectievelijke putten.
- Verdun het transfectiereagens in 1x D-PBS om voldoende oplossing te leveren om 0,1 μl transfectiereagens in elke put te leveren en de verdunde transfectieoplossing gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur voor te stellen.
- Voeg 7,5 μl van het mengsel van transfectiereagens/PBS-oplossing toe aan elke put in de testplaat en incubeer gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur.
- Voeg 40 μl A549-cellen (1.500 cellen/put) toe die zijn gesuspendeerd in RPMI 1640 medium, aangevuld met 10% foetale runderserum (FBS). Cellen gedurende een incubatieperiode van 3 dagen bij 37 °C bewaren in een atmosfeer met 5% CO2. Deze cellen delen elke 24 uur, dus ongeveer 12.000 cellen bevinden zich drie dagen na transfectie in de putten.
- Was een twee weken oude GFP-expresserende Mtb H37Rv-cultuur uit met D-PBS (vrij van MgCl2 en CaCl2)door centrifugeren op 4.000 x g gedurende 5 minuten en gooi de wasbeurten weg. Herhaal deze stap 3x. (Voor GFP-Mtb H37Rv cultuuromstandigheden zie Protocol 3).
- Schors de bacteriële pellet in 10 ml RPMI 1640 medium aangevuld met 10% FBS en decanteer gedurende 1 uur bij kamertemperatuur om bacteriële aggregaten te laten bezinken.
- Verzamel het bacteriële supernatant en meet OD600 (OD600 moet tussen 0,6-0,8) en GFP-fluorescentie (RFU-waarde) zijn met behulp van een microplaatlezer om de bacteriële concentratie te bepalen. Bereken de titer van de suspensie met behulp van een referentieregressielijn met RFU-waarde = f (CFU-waarde) die vóór het experiment was gegenereerd op een andere cultuur die onder dezelfde omstandigheden was voorbereid. Bereid bacteriële suspensie voor die 2,4 x10 6 bacteriën/ml bevat, wat overeenkomt met een veelheid aan infecties (MOI) van 5.
- Verwijder het medium in de 384-well assay plate en voeg 25 μl vers bereide bacteriële suspensie toe.
- Incubeer de 384-well assay plaat bij 37 °C gedurende 5 uur in een atmosfeer die 5% CO2bevat .
- Verwijder het medium en was de cellen voorzichtig met RPMI medium aangevuld met 10% FBS 3x.
- Om de resterende extracellulaire bacteriën te doden, moet u de cellen behandelen met 50 μl vers RPMI-FBS-medium met 50 μg/ml amikacine bij 37 °C gedurende 1 uur in een atmosfeer met 5% CO2.
- Verwijder het medium bevattende amikacine en voeg 50 μl vers RPMI-medium toe, aangevuld met 10% FBS. Incubeer de 384-well assay plaat bij 37 °C gedurende 5 dagen in een atmosfeer die 5% CO2bevat .
- Voeg vóór het verkrijgen van het beeld 10 μl vers bereide 30 μg/ml DAPI toe in PBS (eindconcentratie 5 μg/ml) en incubeer gedurende 10 minuten bij 37 °C.
- Plaats de plaat in een geautomatiseerde confocale microscoop.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Stel de belichtingsparameters in. Registreer DAPI fluorescentie met excitatielaser 405 nm met emissiefilter 450 nm en GFP fluorescentie met excitatielaser 488 nm met emissiefilter 520 nm.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Selecteer de putten en de velden in elke aan te verkrijgen put, die vervolgens lay-out- en sublayoutparameters wordt genoemd.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Genereer het experimenteerbestand met behulp van de parameters uit stap 1.20 en 1.21 en voer de automatische verwerving uit.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Afbeeldingen overbrengen naar een externe server.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Evalueer afbeeldingen met behulp van beeldanalysesoftware. Detecteer celkernen van het DAPI-kanaal met behulp van het nuclei-detectiealgoritme en het bacteriële gebied van het GFP-kanaal met behulp van het algoritme pixelintensiteitseigenschappen (figuur 4A).
Opmerking: Dit protocol is geoptimaliseerd om het effect van genuitschakeling op de intracellulaire Mtb-groei te bestuderen. Mtb is een langzaam groeiende bacterie die zich elke 20 uur in optimale omstandigheden verdeelt. Na 5 dagen na infectie is de hoeveelheid extracellulaire Mtb nog steeds laag bij afwezigheid van cellysis en had geen invloed op de kwaliteit van de analyse. Dit protocol moet worden geoptimaliseerd in termen van lengte van antibioticabehandeling en incubatietijd om te worden aangepast voor siRNA-schermen met behulp van snelgroeiende bacteriën zoals Mycobacteria smegmatis en Escherichia coli die uitgebreid worden vrijgegeven en nieuwe cellen kunnen infecteren.
2. Compound Screening met hoge doorvoer
Screening uitgevoerd op Mtb H37Rv geïnfecteerde hostcellen. Deze procedure is beschreven in figuur 1B.
- Ontdooi de 384-put moederplaten met de samengestelde bibliotheek oplosbaar in DMSO 100%. Breng 0,5 μl van de verbindingen over in 384-well dochterplaten met 10 μl RPMI 1640 medium aangevuld met 10% FBS.
- Was een twee weken oude GFP-expresserende Mtb H37Rv-cultuur uit met D-PBS (vrij van MgCl2 en CaCl2)door centrifugeren op 4.000 x g gedurende 5 minuten en gooi de wasbeurten weg. Herhaal deze stap 3x (Voor GFP-Mtb H37Rv cultuuromstandigheden zie Protocol 3).
- Schors de bacteriële pellet in 10 ml RPMI 1640 medium aangevuld met 10% FBS en decanteer gedurende 1 uur bij kamertemperatuur om bacteriële aggregaten te laten bezinken.
- Verzamel het bacteriële supernatant en meet OD600 (OD600 moet tussen 0,6-0,8) en GFP-fluorescentie (RFU-waarde) met behulp van een microplaatlezer. Bereken de titer van de suspensie met behulp van een referentieregressielijn met RFU-waarde = f (CFU-waarde) die vóór het experiment was gegenereerd. Typische concentratie is 1 x 108 bacteriën/ml.
- Oogst 6 dagen oude primaire menselijke macrofagen bij 4 x 105 cellen/ml in RPMI 1640 medium aangevuld met 10% foetale runderserum (FBS) en 50 ng/ml recombinante humane M-CSF (Voor menselijke perifere bloedmonocytencellen zuivering en macrofagen differentiatie zie Protocol 4).
- Incubeer de verdunde primaire cellen met bacillen bij verschillende MOI, variërend van 1-5, in suspensie met mild schudden bij 90 tpm gedurende 2 uur bij 37 °C.
- Was de geïnfecteerde cellen door centrifugeren op 350 x g om de extracellulaire bacteriën te verwijderen. Na elke centrifugeerstap, resuspend de pellet in RPMI 1640 medium aangevuld met 10% FBS. Herhaal deze stap 2x.
- Schorste de geïnfecteerde cellen in RPMI 1640 medium aangevuld met 10% FBS en amikacine bij 50 μg/ml en incubeer de suspensie met mild schudden gedurende 1 uur bij 37 °C.
- Verwijder het celkweekmedium dat amikacine bevat door centrifugeren bij 350 x g en was de geïnfecteerde cellen met een compleet RPMI 1640-medium aangevuld met 10% FBS en 50 ng/ml recombinant humaan M-CSF. Herhaal dit één keer.
- Voeg in stap 2.1 40 μl van de geïnfecteerde macrofagensususpensie toe in dezelfde testplaat, die al 10 μl van de samengestelde verdunningen bevat. De uiteindelijke concentratie DMSO in elke put is nu 1%.
- Incubeer de testplaten gedurende 5 dagen bij 37 °C in een atmosfeer met 5% CO2.
- Bevlek de levende cellen met celdoorlatende verrode fluorescerende kleurstof.
- Plaats de plaat in een geautomatiseerde confocale microscoop.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Stel de belichtingsparameters in. Registreer verrode fluorescentie met excitatielaser 640 nm met emissiefilter 690 nm en GFP fluorescentie met excitatielaser 488 nm met emissiefilter 520 nm.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Selecteer de putten en de velden in elke aan te verkrijgen put, die vervolgens lay-out- en sublayoutparameters wordt genoemd.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Genereer het experimenteerbestand met behulp van de parameters uit stap 2.14 en 2.15 en voer de automatische acquisitie uit.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Afbeeldingen overbrengen naar een externe server.

Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken.
- Evalueer afbeeldingen met behulp van beeldanalysesoftware. Detecteer celgebied vanaf een ver rood kanaal met behulp van het algoritme pixelintensiteitseigenschappen en het bacteriële gebied van het GFP-kanaal met behulp van het algoritme pixelintensiteitseigenschappen (figuur 4B).
Opmerking: Dit protocol kan worden aangepast voor Mtb mutant library screening door verbindingen te vervangen door mutanten die een fluorescerend eiwit uitdrukken (One well/One mutant) (Figuur 1C, zie ook Brodin et al. 4). Fluorescerende mutanten worden eerst in putten gezaaid (20 μl bacteriële suspensie per put). Bacteriën worden dan teruggewonnen door 30 μl celsuspensie. Na centrifugeren bij 350 x g gedurende 1 min wordt de plaat bij 37 °C geïncubeerd in een atmosfeer met 5% CO2. Incubatietijd en MOI zijn afhankelijk van de test. Als voorbeeld, voor visualisatie van vroege cellulaire gebeurtenissen zoals fagosome verzuring, kunnen de cellen gedurende 2 uur worden geïnfecteerd met MOI variërend van 1-20. Lysosomen worden gekleurd met Lysotracker-kleurstof bij 2 μM gedurende 1,5 uur bij 37 °C in een atmosfeer met 5% CO2 en vervolgens gefixeerd met 10% formaline of 4% paraformaldehyde (PFA). Confocale afbeeldingen worden verkregen en uiteindelijk geanalyseerd met behulp van beeldanalysescripts met geschikte algoritmen voor lysosomendetectie en subcellulaire lokalisatie4.
3. Groene fluorescerende eiwit uitdrukken mycobacterium tuberculosis H37Rv (GFP-H37Rv) cultuuromstandigheden
Voor langdurige opslag werd GFP-H37Rv ingevroren in D-PBS (ongeveer 1 x 108 mycobacteriën per flacon).
- Resuspend één bevroren flacon GFP-H37Rv in een Erlenmeyer met 50 ml 7H9 bouillonmedium aangevuld met Middlebrook OADC verrijking 10%, Glycerol 0,5%, Tween-80 0,05% en Hygromycine B (50 μg/ml).
- Incubeer 8 dagen bij 37 °C.
- Meet OD600 van de GFP-H37Rv cultuur.
- Verdun de GFP-H37Rv-cultuur om OD600 = 0,1 te verkrijgen in vers 7H9 bouillonmedium aangevuld met Middlebrook OADC-verrijking 10%, Glycerol 0,5%, Tween-80 0,05% en Hygromycine B (50 μg/ml).
- Incubeer de GFP-H37Rv bij 37 °C gedurende 8 dagen meer voor gebruik voor de test.
4. Menselijke perifere bloedmonocytcellen zuivering van volbloed of Buffy-coat voorbereiding
- Verdun het bloedzakje 2x in 1x D-PBS (vrij van MgCl2 en CaCl2) met 1% FBS.
- Isoleer de monocyten door Ficoll dichtheid gradiënt centrifugeren op 400 x g gedurende 20 min.
- Verzamel de geïsoleerde monocyten.
- Was de monocyten 3x met 1x D-PBS (vrij van MgCl2 en CaCl2) met 1% FBS door centrifugeren op 400 x g gedurende 10 min bij kamertemperatuur.
- Concentreer de cellen tot 1 x 107 cel/ml.
- Zuiver monocyten met behulp van CD14-magnetische kralen volgens het protocol van de fabrikant (zie Materialen).
- Na de zuivering van CD14-monocyten, zaait u de cellen op 1,5 x10 6 cel/ml in RPMI 1640 aangevuld met 10% FBS en 40 ng/ml menselijke macrofagen koloniestimulerende factor (hM-CSF) en gedurende 4 dagen geïncubeerd bij 37 °C in een atmosfeer met 5% CO2.
- Vervang na 4 dagen het medium door verse RPMI 1640 aangevuld met 10% FBS en 40 ng/ml hM-CSF en gedurende 2 dagen geïncubeerd bij 37 °C in een atmosfeer met 5% CO2.
- Na 6 dagen kunnen de cellen worden gebruikt voor de test.