Dit protocol werd uitgevoerd als onderdeel van de procedures van een klinische studie uitgevoerd door onze onderzoeksgroep (Brazilian Registry of Clinical Trials, ReBEC RBR-729kr8x), en kreeg de goedkeuring van de ethische commissie (proces CAAE nº 41063520.4.0 000.0121) en geïnformeerde toestemming werd verkregen van alle deelnemers voorafgaand aan randomisatie en monsterverzameling.
De procedure voor het reconstrueren van de melkmicrobiota wordt in drie stappen uitgevoerd:
1. Rauwe melk van de moeder verkrijgen
LET OP: De procedure voor het verkrijgen van melk is elders te vinden10,11.
- Verkrijg vóór de procedure geïnformeerde toestemming van de moeder volgens de ethische commissie en zorg ervoor dat u alles uitlegt wat er met de moeder zal worden gedaan, waarbij u eventuele twijfels, zorgen, angsten en zorgen over de procedure wegneemt om de moeder ontspannen te houden.
- Laat de moeder melk afkolven met behulp van een elektrische borstkolf in een gesteriliseerde container onder toezicht van de verpleegkundige die verantwoordelijk is voor de afdeling, volgens de vastgestelde lokale hygiënenormen van elke kraamafdeling.
- Label na het verzamelen de container met de melk met de gegevens, datum en tijd van ophalen van de moeder. Bewaar de eigen moedermelk (MOM) maximaal 12 uur op een temperatuur van -4 °C of lager.
2. Ontdooien van gepasteuriseerde donormelk (PDM)
OPMERKING: De HMB's hebben hun eigen voorraad PDM, ingevroren bij een temperatuur onder -4 °C voor een periode van maximaal 6 maanden, en de procedure is goed beschreven in de literatuur elders 12,13,14.
- Ontdooi rauwe melk of PDM bewaard in gesteriliseerde glazen containers met plastic deksel in een waterbad bij 40 °C, wat zorgt voor temperatuurbehoud en een kortere verwerkingstijd.
NOTITIE: Ontdooi PDM niet bij kamertemperatuur of bij koeltemperatuur (in de koelkast), aangezien de ontdooitijden in deze gevallen worden verlengd, wat de blootstelling en groei van microben bevordert.
- Haal de flessen moedermelk uit het waterbad voordat de melk in de fles een temperatuur van meer dan 5 °C bereikt.
3. Inenting van PDM met MOM voor reconstitutie van het microbioom
OPMERKING: De standaard volumetrische verhouding voor het proces van inoculatie van PDM met MOM is 90%: 10% (v/v). De stappen van de procedure zijn als volgt:
- Instrueer de technicus om een laboratoriumjas, masker, pet en handschoenen te dragen.
- Reinig het werkoppervlak met een oppervlaktereinigingsoplossing volgens het lokale institutionele protocol.
- Rangschik de te gebruiken materialen en bereid de apparatuur voor. Verwarm de broedmachine (waterbad) met water voor op 37 °C.
- Plan de uiteindelijke hoeveelheid geëoculeerde melk die moet worden gebruikt en kies een container van de juiste grootte. Plaats de container met verse rauwe MOM en de PDM in vloeibare vorm op het werkblad.
- Verzamel een aliquot van maximaal 1 ml van de MOM met behulp van steriele apparatuur voor daaropvolgende 16S-sequencing en bacterietelling. Bewaar het aliquot in een DNase/RNase-vrije cryobuis bij -80 °C.
- Breng het resterende volume, dat overeenkomt met 10% van het uiteindelijke gewenste volume melk, met behulp van een steriel volumetrisch instrument (bv. spuit, pipet) over in een voedselveilige container om te worden ondergedompeld in een waterbad bij 37 °C.
- Verzamel een aliquot van 1 ml van de PDM met behulp van steriele apparatuur voor daaropvolgende 16S-sequencing en bacterietelling. Bewaar het aliquot in een DNase/RNase-vrije cryobuis bij -80 °C.
- Breng een hoeveelheid PDM over die overeenkomt met 90% van het uiteindelijke gewenste volume melk met behulp van een steriel volumetrisch instrument (bijv. spuit, pipet) naar de container met de MOM uit de vorige stap, die nu de geïnoculeerde moedermelk (IM) vormt.
- Sluit de container af met een deksel dat voorkomt dat externe vloeistof de binnenkant van de fles vervuilt en dompel deze gedurende 4 uur onder in het waterbad bij 37 °C zodat de in de melk geëoculeerde micro-organismen zich kunnen vermenigvuldigen.
- Verwijder na 4 uur de container met de gefermenteerde IM uit het waterbad, nu gereconstitueerde melk (RM) genoemd.
- Reserveer een hoeveelheid van maximaal 1 ml met behulp van steriele apparatuur voor daaropvolgende 16S-sequencing en bacterietelling. Bewaar de aliquot in een DNase/RNase-vrije cryobuis bij -80 °C.
- Breng het resterende volume over naar een ontsmette container voor het voeden van pasgeborenen.
4. Validatie van de methode door bacteriekweek op platen
OPMERKING: Alle procedures moeten onder steriele omstandigheden worden uitgevoerd om besmetting te voorkomen en de nauwkeurigheid van de verdunningen te garanderen. Bacteriegroei kan worden geschat met behulp van methoden die elders worden beschreven 9,15.
- Bereid seriële verdunningen van elk melkmonster (PDM, MOM, IM, RM) in steriele zoutoplossing in concentraties van 10-1, 10-2, 10-3 en 10-4 . Meng elke verdunning grondig om een uniforme bacterieverdeling te garanderen.
- Pipetteer en verdeel 100 μL van elk verdund monster in drievoud op Man-Rogosa-Sharpe (MRS) en Mannitol Salt Agar (MSA) platen, met behulp van een steriele Drigalski-lus of glasspreider. Zorg ervoor dat het volume gelijkmatig over de agarplaat wordt verdeeld.
- Incubeer MRS-agarplaten in een anaërobe pot die een zuurstofarme omgeving bevat voor de groei van melkzuurbacteriën.
- Incubeer Mannitol Salt Agar (MSA) platen aëroob om de groei van Staphylococcus-soorten te ondersteunen.
- Incubeer de platen bij 37 ± 2 °C gedurende 48-72 uur.
- Selecteer de verdunning met een telbaar aantal bacteriekolonies (25-250 kolonies) op elk type agar
- Tel de zichtbare kolonies op elk van de drie duploplaten voor de geselecteerde verdunning.
- Bereken het gemiddelde aantal kolonies op basis van drievoudige platen voor de geselecteerde verdunning in zowel MRS- als MSA-media.
- Bepaal het aantal kolonievormende eenheden (CFU) per ml voor elk monster met behulp van de volgende formule en converteer naar een logaritmische schaal met grondtal 10 (log10) om de interpretatie te vergemakkelijken. Ga verder met statistische analyse van de resultaten.
Aantal CFU/ml = Aantal kolonies × totale verdunningsfactor/volume verguld in ml
5. Analyse van het melkmicrobioom
OPMERKING: De analyse van het melkmicrobioom kan worden uitgevoerd volgens de methoden en pijplijn die elders zijn beschreven16. Een screenshot van het R-script dat in deze analyse is gebruikt, wordt weergegeven in aanvullende figuur S1.
- Centrifugeer 500 μL van het monster gedurende 15 s bij 180 × g tot sedimentcellen en deeltjes.
- Verzamel 350 μL van het bovenstaande en gebruik het voor DNA-extractie.
- Kwantificeer het geëxtraheerde DNA met behulp van een spectrofotometer.
- Amplificeer de V3- en V4-regio's van het 16S-ribosomale RNA met behulp van 20 ng DNA en primers 357F/805R (zie materiaaltabel)17.
- Gebruik magnetische kralen om de resulterende amplicons te zuiveren en kwantificeer amplicons met barcode met behulp van een DNA-fluorimeter.
- Rangschik de amplicons in de gepaarde 250 bp-modus.
- Verwerk de resulterende sequenties door kwaliteitstrimmen en adapterverwijderinguit te voeren 18. Gebruik de paired-end-modus (PE) met Phred33-score en stel een minimale leeslengte van 200 bp in om leessnelheden van hoge kwaliteit te garanderen.
- Importeer sequentiegegevens met gepaarde uiteinden in QIIME 219 met behulp van een manifest-bestandsindeling en de opdracht: qiime tools importeren.
- Verwerk de geïmporteerde sequenties met DADA2 voor het verwijderen van ruis, dereplicatie en het verwijderen van chimaera's met behulp van de opdracht: qiime dada2 denoise-paired. Deze stap genereert representatieve sequenties van hoge kwaliteit en een functietabel.
- Filter functies en sequenties om alleen die functies met voldoende vertegenwoordiging te behouden met behulp van de opdrachten: qiime feature-table filter-features en qiime feature-table filter-seqs.
- Bereid een referentiedatabase voor door regio's te extraheren die zijn versterkt door de primers (V3-V4) met behulp van: qiime feature-classifier extract-reads.
- Gebruik het VSEARCH-algoritme voor taxonomische classificatie met de Silva-referentiedatabase op een identiteitsdrempel van 97% door de opdracht uit te voeren:
qiime feature-classifier classify-consensus-vsearch
- Integreer taxonomische toewijzingen met de functietabel met behulp van BIOM-tools: biom add-metadata.
- Voer statistische analyses uit zoals elders beschreven20,21.