Karakterisering van het Microbiome van de teek door Next-Generation 16S rRNA Amplicon sequentiebepaling

Samenvatting

Hier presenteren we een volgende-generatie sequencing-protocol voor het 16S rRNA rangschikken waarmee identificatie en karakterisering van microbiële gemeenschappen binnen de vectoren. Deze methode houdt het DNA-extractie, versterking en barcoding van monsters door middel van PCR, rangschikking op een stroom-cel, en bio-informatica aan sequencedata tot fylogenetische informatie.

Samenvatting

In de afgelopen decennia hebben vector-overgedragen ziekten weer naar voren en uitgebreid op alarmerend tarieven, veroorzaken aanzienlijke morbiditeit en mortaliteit wereldwijd. Effectieve en wijd-beschikbaar vaccins ontbreken voor een meerderheid van deze ziekten, waardoor de ontwikkeling van nieuwe ziekte risicobeperkende strategieën. Te dien einde houdt een veelbelovende laan van ziektebestrijding gericht op de vector microbiome, de Gemeenschap van microben bevolken de vector. De vector microbiome speelt een centrale rol in pathogen dynamiek en manipulaties van de microbiome hebben geleid tot verminderde vector overvloed of pathogen transmissie voor een handvol vector-overgedragen ziekten. Het vertalen van deze bevindingen in disease control toepassingen vereist echter een gedegen kennis van vector microbiële ecologie, historisch beperkt door onvoldoende technologie op dit gebied. De komst van de volgende generatie sequencing benaderingen heeft snelle, zeer parallelle sequencing van cultuurgemeenschappen microbiële ingeschakeld. Gericht op het zeer geconserveerd 16S rRNA gen heeft vergemakkelijkt karakterisaties van microben in vectoren onder variërende ecologische en experimentele voorwaarden aanwezig. Deze techniek gaat om versterking van het 16S rRNA gen, monster barcoding via PCR, laden monsters naar een cel van de stroom voor het rangschikken, en bio-informatica benaderingen aan sequencedata met fylogenetische informatie. Soort of geslacht-niveau identificatie voor een groot aantal replicatieonderzoeken kan meestal worden bereikt door deze aanpak, dus het omzeilen van uitdagingen van loeien speurder, resolutie en uitvoer van traditionele kweken, microscopie of histologische kleuring technieken. Daarom deze methode is geschikt voor het karakteriseren van vector microben onder uiteenlopende omstandigheden, maar op dit moment geen informatie worden verkregen op microbiële functie, locatie binnen de vector of reactie op de behandeling met antibiotica. Over het geheel genomen is 16S volgende-generatie rangschikken een krachtige techniek voor het beter begrijpen van de identiteit en de rol van vector microben in de dynamiek van de ziekte.

Inleiding

De heropleving en de verspreiding van de vector-overgedragen ziekten in de afgelopen decennia bedreiging een ernstige voor globale gezondheid van mensen en dieren in het wild. Effectieve vaccins ontbreken voor een meerderheid van deze ziekten, en controle-inspanningen worden belemmerd door de complexe biologische aard van vectoren en vector-gastheer interacties. Inzicht in de rol van microbiële interacties binnen een vector in pathogen transmissie kan zorgen voor de ontwikkeling van nieuwe strategieën die het omzeilen van deze uitdagingen. In het bijzonder, interacties tussen vector-geassocieerde microbiële commensals, symbionten en ziekteverwekkers, hierna aangeduid ....

Protocol

1. Vink collectie en oppervlakte sterilisatie

1. Verzamelen teken door te slepen een 1 m² witte doek over een teek-geassocieerde habitat, het verwijderen van teken gekoppeld aan host soorten of fokken teken in het lab^15,16. Fijne pincet gebruiken om te manipuleren teken en bewaar ze bij-80 ° C.
2. Teken in de individuele PCR buisjes plaatsen en verwijderen van oppervlakte verontreinigingen door de vortexing voor 15 s achtereenvolgens met 500 μL van waterstof peroxide (H₂O₂), 70% ethanol en ddH₂O.
3. Plaats het teken in een nieuwe PCR-buis en late....

Resultaten

Een totaal van 42 teken uit drie aparte ei klauwen en twee omgevingsblootstelling periodes, 0 en 2 weken in de bodem, werden verwerkt voor het rangschikken van de microbiome. Alle behandelde groepen, beschouwd als een interne koppeling en blootstelling tijd, opgenomen 6-8 repliceren teek monsters. Deze verwerkte teek-extracten werden geladen op een volgende-generatie sequencer en 12,885,713 gekoppeld-einde leest passeren filter opgeleverd. Inbegrepen in deze run 3 negatieve controles werd.......

Discussie

Volgende-generatie sequentiebepaling van het 16S rRNA is geworden van een standaardaanpak voor microbiële identificatie en de studie van de invloed van vector microbiomes op pathogen transmissie ingeschakeld. Het protocol hier geschetste details het gebruik van deze methode te onderzoeken van de microbiële Gemeenschap vergadering in I. pacificus, een vector soorten voor de ziekte van Lyme; het kan echter gemakkelijk worden toegepast om te bestuderen van andere geleedpotigen vector of teek soorten.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Item	Naam van materiaal/apparatuur	Bedrijf	Catalogusnr.
1	DNeasy Blood & Tissue Kit	Qiagen	69504
2	Qubit 4 Fluorometer	ThermoFisher Scientific	Q3326
3	NanoDrop 8000 Spectrophotometer	ThermoFisher Scientific	ND-8000-GL
4	2x KAPA HiFi HotStart ReadyMix	Kapa Biosystems	KK2501
5	AMPure XP beads	Agen Court	A63880
6	Magnetic Rack	ThermoFisher Scientific	MR02
6	TE buffer	Teknova	T0223
7	Nextera Index Kit	Illumina	FC-121-1011
8	KAPA Library Quantification Kit	Roche	KK4824
9	MiSeq System	Illumina	SY-410-1003
10	MiSeq Reagent Kit v3	Illumina	MS-102-3001
11	10 mM Tris-HCl met 0,1% Tween 20	Teknova	T7724