$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Bacteriële hechting is een proces waarbij bacteriën zich hechten aan andere cellen of oppervlakken. Succesvolle vestiging van infectie door bacteriële pathogenen vereist adhesie aan gastheercellen, kolonisatie van weefsels en in sommige gevallen invasie van gastheercellen1,2,3. Opkomende infectieziekten vormen grote bedreigingen voor de volksgezondheid, zoals blijkt uit de recente COVID-19-pandemie4,5,6. Belangrijk is dat nieuwe of opkomende pathogenen mogelijk niet gemakkelijk worden onderscheiden met behulp van genomische benaderingen, vooral in gevallen waarin de ziekteverwekker is ontworpen om detectie te ontwijken of geen genomische handtekeningen bevat die het als pathogeen identificeren. Daarom kan de identificatie van potentiële pathogenen met behulp van methoden die kenmerken van pathogeniciteit direct beoordelen, zoals bacteriële hechting aan gastheercellen, een cruciale rol spelen bij de identificatie van pathogenen.
Bacteriële hechting aan gastheercellen wordt al tientallen jaren gebruikt om mechanismen van bacteriële pathogenese te evalueren1,7. Microscopische beeldvorming8,9 en de opsomming van bacteriële kolonievormende eenheid (CFU)10,11,12,13 door post-infectie plating zijn twee goed ontwikkelde laboratoriummethoden voor het testen van microbiële hechting en / of infectie van gastheercellen14. Gezien de micrometerschaalgrootte van bacteriële cellen, vereist de inventarisatie van de aanhangende bacteriële cellen over het algemeen het gebruik van geavanceerde microscopietechnieken met hoge vergroting, evenals beeldvormingsbenaderingen met hoge resolutie, waaronder elektronenmicroscopie, expansiemicroscopie (ExM)15,16en driedimensionale beeldvorming17 . Als alternatief kan de opsomming van bacteriën die gebonden zijn aan of geïnternaliseerd zijn in gastheercellen worden uitgevoerd door de verdunningsreeks van geoogste bacteriën op vaste agar te platen en de resulterende CFU's10,12,13te tellen . Deze methode is bewerkelijk en omvat veel handmatige stappen, wat problemen oplevert bij het vaststellen van een gestandaardiseerde of geautomatiseerde procedure die vereist is voor analyses met een hoge doorvoer18,19. Daarom zou de ontwikkeling van nieuwe methoden voor het evalueren van gastheercelaanhechting de huidige beperkingen in het veld aanpakken.
Een dergelijke methode wordt hier beschreven die gebruik maakt van geautomatiseerde high throughput microscopie, gecombineerd met high throughput beeldverwerking en statistische analyse. Om de aanpak aan te tonen, werden experimenten met verschillende bacteriële pathogenen uitgevoerd, waaronder Pseudomonas aeruginosa, een opportunistische Gram-negatieve bacteriële ziekteverwekker van mensen, dieren en planten14,20, waarvan vaak wordt vastgesteld dat het de luchtwegen koloniseert van patiënten met verminderde afweerfuncties van de gastheer. Deze aanpak optimaliseerde het microscopische beeldvormingsproces beschreven in eerdere studies14,20. De beeldvormingsdetectie werd vereenvoudigd door fluorescentie-gelabelde gastheercellen en bacteriën om de nabijheid ervan snel te volgen, wat de microscopiebelasting drastisch verminderde om beelden met een hoge resolutie te krijgen voor het onderscheiden van bacteriën. Bovendien verving de geautomatiseerde statistische analyse van beelden bij het tellen van gastheercellen en bacteriën het hands-on experiment van bacteriële CFU-plating om de verhouding van het aantal adherente bacteriën per gastheercel te schatten. Om de compatibiliteit van deze methode te bevestigen, zijn ook meerdere bacteriestammen en gastheerceltypen getest, zoals Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus en Klebsiella pneumoniae, evenals menselijke navelstrengas endotheelcellen (HUVECs), en de resultaten ondersteunen de diversiteit en effectiviteit van de methode.