Artykuł metodologiczny

Wzbogacanie natywnych i rekombinowanych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych prątków

DOI:

10.3791/65138

8 grudnia 2023

W tym artykule

Informacja o sprostowaniu

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Podsumowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten protokół szczegółowo opisuje wzbogacanie natywnych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych prątków (mEV) z aksonicznych kultur Mycobacterium smegmatis (Msm) oraz jak można projektować i wzbogacać rekombinowane MsmEV zawierające mCherry (czerwony fluorescencyjny reporter). Na koniec zweryfikowano nowatorskie podejście polegające na wzbogaceniu MsmEV zawierających białko EsxA Mycobacterium tuberculosis.

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Większość bakterii, w tym prątki, wytwarza pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EV). Ponieważ bakteryjne EV (bEV) zawierają podzbiór składników komórkowych, w tym metabolity, lipidy, białka i kwasy nukleinowe, kilka grup oceniło natywne lub rekombinowane wersje bEV pod kątem ich siły ochronnej jako kandydatów na szczepionki podjednostkowe. W przeciwieństwie do natywnych EV, rekombinowane EV są modyfikowane molekularnie tak, aby zawierały jeden lub więcej interesujących immunogenów. W ciągu ostatniej dekady różne grupy badały różne podejścia do generowania rekombinowanych pojazdów elektrycznych. Jednak tutaj przedstawiamy projektowanie, budowę i wzbogacanie rekombinowanych prątków EV (mEVs) w prątkach. W tym celu jako system modelowy wykorzystujemy Mycobacterium smegmatis (Msm), awirulentny prątek glebowy. Najpierw opiszemy generację i wzbogacanie natywnych pojazdów elektrycznych MSM. Następnie opisujemy projekt i budowę rekombinowanych mEV, które zawierają mCherry, czerwone fluorescencyjne białko reporterowe, lub EsxA (Esat-6), ważny immunogen Mycobacterium tuberculosis. Osiągamy to poprzez oddzielne łączenie N-końców mCherry i EsxA z C-końcem małego białka Msm Cfp-29. Cfp-29 jest jednym z niewielu obficie występujących białek MsmEVs. Protokół generowania i wzbogacania rekombinowanych mEV z Msm pozostaje identyczny z generowaniem i wzbogacaniem natywnych EV Msm.

Wprowadzenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pomimo rozwoju i podawania szerokiej gamy szczepionek przeciwko chorobom zakaźnym, nawet do dnia dzisiejszego, ~30% wszystkich zgonów ludzi nadal występuje z powodu chorób zakaźnych1. Przed pojawieniem się szczepionki przeciw gruźlicy (TB) - Bacillus Calmette Guerin (BCG) - gruźlica była zabójcą numer jeden (populacja ~10 000 do 15 000/100 000)2. Dzięki podawaniu BCG i łatwemu dostępowi do leków przeciwgruźliczych pierwszego i drugiego rzutu, do 2022 r. liczba zgonów związanych z gruźlicą dramatycznie spadła do ~1 miliona/rok do 2022 r. (tj. ~15-20/100 000 populacji1). Jednak w populacjach endemicznych gruźlicy na świecie liczba zgonów związanych z gruźlicą nadal wynosi ~100-550/100 000 populacji1. Podczas gdy eksperci dostrzegają kilka przyczyn prowadzących do tych zniekształconych liczb, ochrona za pośrednictwem BCG, która nie trwa nawet przez pierwszą dekadę życia, wydaje się być głównym powodem3,4,5,6,7. W rezultacie, biorąc pod uwagę odnowione "Cele Zrównoważonego Rozwoju" ONZ i "Strategię Walki z Gruźlicą" WHO, podejmowane są wspólne globalne wysiłki na rzecz opracowania znacznie lepszej alternatywy dla szczepionki przeciwko BCG, która być może zapewni ochronę przed gruźlicą przez całe życie.

W tym celu, kilka grup obecnie ocenia zmodyfikowane/rekombinowane szczepy BCG, niepatogenne i atenuowane gatunki prątków inne niż BCG oraz kandydatów na podjednostki8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18. Zazwyczaj szczepionki podjednostkowe to liposomy selektywnie załadowane kilkoma oczyszczonymi (~ 1-6) pełnowymiarowymi lub skróconymi białkami immunogennymi patogenu. Jednak ze względu na ich fałszywe fałdowanie w nienatywne konformacje i/lub losowe niefunkcjonalne interakcje między załadowanymi białkami, podjednostki często nie mają natywnych i germanowych epitopów, a zatem nie są wystarczająco przygotowane do układu odpornościowego14,19,20.

W związku z tym, pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EV) bakterii stały się obiecującą alternatywą21,22,23,24,25,26. Zazwyczaj bakteryjne EV (bEV) zawierają podzbiór swoich składników komórkowych, w tym pewne porcje kwasów nukleinowych, lipidów oraz setki metabolitów i białek27,28. W przeciwieństwie do liposomów, w których kilka oczyszczonych białek jest sztucznie ładowanych, bEV zawierają setki naturalnie obciążonych, natywnie pofałdowanych białek o lepszej skłonności do pobudzania układu odpornościowego, zwłaszcza bez wzmocnienia/pomocy adiuwantów i agonistów receptora Toll-podobnego (TLR)27,28,29. To właśnie w tej linii badawczej my i inni zbadaliśmy użyteczność mykobakteryjnych EV jako potencjalnych wzmacniaczy podjednostek do BCG30. Pomimo obaw, że bEV nie mają jednorodnych ładunków antygenowych, EV z atenuowanym Neisseria meningitidis skutecznie chroniły ludzi przed meningokokami serogrupy B31,32.

Przynajmniej teoretycznie, najlepszymi EV, które mogłyby dobrze wzmocnić BCG, są EV wzbogacone o bakterie chorobotwórcze. Jednak wzbogacanie pojazdów elektrycznych generowanych przez chorobotwórcze prątki jest kosztowne, czasochłonne i ryzykowne. Ponadto pojazdy elektryczne generowane przez patogeny mogą być bardziej zjadliwe niż ochronne. Biorąc pod uwagę potencjalne ryzyko, przedstawiamy tutaj dobrze przetestowany protokół wzbogacania pojazdów elektrycznych generowanych przez osiowo hodowany Msm, awirulentny prątek.

Jednakże, pomimo kodowania kilku ortologów białek patogennych, prątki awirulentne nie mają kilku antygenów szczepionkowych/epitopów białek patogennych niezbędnych do wystarczającego przygotowania układu odpornościowego do ochrony33. W związku z tym badaliśmy również konstruowanie i wzbogacanie rekombinowanych EV Msm za pomocą inżynierii molekularnej, tak aby znaczna część każdego patogennego białka będącego przedmiotem zainteresowania ulegającego ekspresji i translacji w Msm musiała dotrzeć do swoich EV. Postawiliśmy hipotezę, że jedno lub więcej z 10 najliczniejszych białek Msm EV po połączeniu z białkiem będącym przedmiotem zainteresowania pomoże w takiej translokacji.

Podczas gdy zaczynaliśmy standaryzować wzbogacanie mykobakteryjnych EVs (mEVs) w naszym laboratorium, w 2011 roku, Prados-Rosales et al. po raz pierwszy poinformowali o wizualizacji i wzbogacaniu mEVs in vitro30. Później, w 2014 roku, ta sama grupa opublikowała zmodyfikowaną wersję swojej metody z 2011 roku34. W 2015 roku Lee i in. opisali również niezależnie ustandaryzowaną metodę ponownego wzbogacania mEV z aksenicznych kultur prątków35. Łącząc oba protokoły34,35 i wprowadzając kilka naszych modyfikacji po dokładnej standaryzacji, opisujemy tutaj protokół, który pomaga rutynowo wzbogacać mEV z aksenicznych kultur prątków36.

Tutaj szczególnie szczegółowo opisujemy wzbogacanie EV specyficznych dla Msm, które jest rozszerzeniem opublikowanego protokołu36 dla wzbogacania EV mykobakteryjnych w ogóle. Szczegółowo opisujemy również, jak konstruować rekombinowane mEV (R-mEVs), które zawierają białko mCherry (jako czerwony reporter fluorescencyjny) i EsxA (Esat-6)37,38,39 dominujący immunogen i potencjalny podjednostkę wakcynogenu Mycobacterium tuberculosis. Protokół wzbogacania R-mEV pozostaje identyczny z tym, który opisaliśmy dla wzbogacania natywnych EV od Msm.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Warunki wzrostu Mycobacterium smegmatis, Escherichia coli i ich pochodnych

  1. media
    1. Bulion w płynie Middlebrook 7H9
      1. Przygotować 20% roztwór podstawowy Tween-80 poprzez wstępne podgrzanie wymaganej objętości podwójnie destylowanej wody (ddw) w szklanej zlewce do ~45-50 oC w kuchence mikrofalowej, dodać wymaganą objętość Tween-80 za pomocą odpowiedniego cylindra miarowego i ciągle mieszać na małym mieszadle magnetycznym, aby doprowadzić 20% Tween-80 do jednolitego roztworu. Przefiltrować 20% Tween-80 przez filtr utylizacji 0,22 μm i przechowywać bladożółty roztwór podstawowy w temperaturze 4 oC.
        UWAGA: Wszystkie ślady Tween-80 w cylindrze miarowym muszą zostać przeniesione do zlewki w celu uzyskania dokładnego końcowego zagęszczenia. Przygotowanego wywaru Tween-80 nie należy sterylizować w autoklawie. Przefiltrować (użyć 0,22 μM), wysterylizować i przechowywać w temperaturze 4 oC.
      2. Postępuj zgodnie z instrukcjami producenta dotyczącymi przygotowania bulionu 7H9. Zawiesić 4,7 g proszku 7H9 w 900 ml ddw. Dodać 2 ml glicerolu, wymieszać zawartość i sterylizować w autoklawie w temperaturze 121 oC, 15 psi przez 20 min.
        UWAGA: Nie dodawaj Middlebrook ADC enrichment (ADC) i Tween-80 przed autoklawowaniem.
      3. Po ostygnięciu autoklawowanego podłoża do temperatury pokojowej (RT, tj. ~25 oC), w standardowej komorze bezpieczeństwa biologicznego typu A2 aseptycznie dodać 10x zapas 100 ml ADC (końcowy 1x) i 2,5 ml (końcowy 0,05%) 20% Tween-80. Przefiltrować mieszaninę przez jednorazowy filtr 0,22 μm i przechowywać bardzo jasnożółtawozielony, przezroczysty roztwór podstawowy w temperaturze 4 oC.
        UWAGA: pH podłoża musi wynosić od ~ 6,6 do 6,8 (jeśli <6,4 lub >7,0, wyrzuć i przygotuj świeże). Przechowywać w temperaturze 4 oC (stabilnie przez 3-4 tygodnie). Zaleca się dwukrotne filtrowanie mediów 7H9 (po dodaniu ADC i Tween-80) przez dwie niezależne jednorazowe jednostki filtrujące 0,22 μm.
    2. Płynny bulion Sautona (z minimalną ilością podłoża)
      1. Rozpuścić L-asparaginę (0,4% w/v) i kwas cytrynowy (0,2% w/v) w 950 ml ddw. Dodać po 1 ml świeżo przygotowanego 1000 razy więcej (w ddw) dwuzasadowego fosforanu potasu (bezbarwnego; bulion 10 g/20 ml; końcowy 1x 0,5 g/l); siarczan magnezu siedmiowodny (bezbarwny; bulion 10 g/20 ml; końcowy 1x 0,5 g/l); i cytrynian żelazowo-amonowy (bardzo jasnobrązowy; zapas 1,6 g/40 ml; końcowy 1x 0,04 g/l) i dobrze wymieszać na mieszadle magnetycznym.
        UWAGA: W najlepszym przypadku akcje 1,000x mogą mieć 2 tygodnie; jeśli jest starszy, przygotuj świeże buliony; przechowuj je w RT w ciemności (np. w szafce/półce). Jeśli cytrynian żelazowo-amonowy jest ciemnobrązowy, wyrzuć go i spraw, aby był świeży. Najlepiej jest dodać trzy sole w kolejności podanej w kroku 1.1.2.1. Mieszaj roztwór za każdym razem przed dodaniem każdego roztworu soli.
      2. Zmierz i zanotuj pH za pomocą pH-metru; upewnij się, że wynosi około 3,1 do 3,2. Jeśli pH jest wyższe niż 3,7, wyrzuć bulion i przygotuj świeże. Aby dostosować pH do 7,4, użyj tylu kropli wodorotlenku sodu 10 N, ile jest to wymagane. Monitoruj końcowe pH, ciągle mieszając roztwór/pożywkę w mieszadle magnetycznym.
      3. Dodać 4,76 ml glicerolu, 0,25 ml 20% Tween-80 (końcowe 0,005%, patrz również uwaga dotycząca kroku 2.2.1.3), a dopiero potem uzupełnić objętość do 1 l. Następnie przefiltruj i wysterylizuj dwukrotnie 1 l pożywki za pomocą dwóch oddzielnych filtrów utylizacyjnych 0,22 μm. Przechowywać klarowne, bezbarwne podłoże w temperaturze 4 oC (stabilne przez 2 tygodnie).
        UWAGA: Dopiero po dostosowaniu pH do 7,4 dodaj glicerol. W przeciwnym razie nośnik zmieni kolor na mętny biały. Jeśli jest mętny, wyrzuć go (nie próbuj podgrzewać) i przygotuj świeży. Do wszystkich preparatów mEVs używaj świeżo przygotowanych Sauton's.
    3. Baza agarowa Middlebrook 7H11
      1. Postępuj zgodnie z instrukcjami producenta dotyczącymi przygotowania. Zawiesić 19 g proszku 7H11 w 900 ml ddw. Dodać 5 ml glicerolu, zamieszać na mieszadle magnetycznym do uzyskania jednolitej zawiesiny (bladozielone; pH 6,6 do 6,8; jeśli >7,2, wyrzucić i przygotować świeże) i autoklawować w temperaturze 121 oC, 15 psi i przez 20 min.
        UWAGA: Nie dodawaj ADC i 0.05% Tween-80 przed autoklawowaniem.
      2. Gdy pożywka ostygnie do ~50 oC, aseptycznie w komorze bezpieczeństwa biologicznego typu A2 dodać 100 ml ADC (doprowadzonego do RT) i 2,5 ml 20% (final 0,05%) Tween-80 (doprowadzonego do RT). Natychmiast dozować w sposób aseptyczny do szalek Petriego.
        UWAGA: Płytki są stabilne w temperaturze 4 oC przez co najmniej 4-6 tygodni. Upewnij się, że talerze są w temperaturze pokojowej przez noc przed zawinięciem talerzy do przechowywania w 4 oC. W przeciwnym razie wilgoć zostanie uwięziona w płytkach podczas inkubacji w temperaturze 37 oC.
    4. Rosół Miller Luria Bertani (LB) i baza agarowa
      1. Postępuj zgodnie z instrukcjami producenta dotyczącymi przygotowania. Aby przygotować bulion LB, zawieś 25 g proszku w 1,000 ml ddw i delikatnie mieszaj przez 5 minut w szklanej zlewce na mieszadle magnetycznym. Po uzyskaniu jednolitej zawiesiny podwielokrotność należy rozdzielić na butelki z pożywką (np. 300 ml w butelce z podłożem o pojemności 500 ml) i w autoklawie. Aby przygotować agar LB, zawiesić 40 g proszku w 1,000 ml ddw i autoklawie (12 g proszku w 300 ml ddw w szklanej butelce o pojemności 500 ml).
  2. Warunki wzrostu
    UWAGA: Wszystkie etapy pracy z hodowlą bakterii muszą być wykonywane w komorze bezpieczeństwa biologicznego (typ A2). Wszystkie kultury muszą być przetwarzane za pomocą sterylnych probówek, kolb i końcówek pipet.
    1. Dzień 1
      1. Dodać po 1 ml glicerolu MSM (z zamrażarki -80 oC) do 2 x 10 ml (w sterylnych stożkowych probówkach wirówkowych o pojemności 50 ml) świeżo autoklawowanego, schłodzonego i wstępnie ogrzanego (~37 oC) bulionu 7H9, trzykrotnie zamieszać, zamknąć pokrywki i inkubować probówki przez noc w temperaturze 37 oC i 200-220 obr./min (wytrząsarka inkubatora).
        UWAGA: Aby wyhodować Mycobacterium tuberculosis (Mtb), wykonaj podobne kroki, ale inkubuj probówki 50 ml przez 4-6 dni w temperaturze 37 oC i 120-150 obr./min (wytrząsarka inkubatora) w ustawieniach BSL3. Przestrzegaj WSZYSTKICH międzynarodowych wytycznych i praktyk bezpieczeństwa biologicznego dotyczących patogenów BSL3 i grupy ryzyka 3 podczas obchodzenia się z Mtb i jego kulturami oraz ich wyrzucania. Używaj komory bezpieczeństwa biologicznego typu B2 do obsługi Mtb i jego kultur.
    2. Dzień 2
      1. Gdy OD600 (A600nm; densytometr komórkowy) osiągnie ~1,0, odwiruj kultury Msm przez 10 minut przy 3,200 × g i RT (wirówka stołowa). Usunąć supernatanty za pomocą sterylnych końcówek do pipet o pojemności 1 ml.
        UWAGA: Powyższy krok pozostaje taki sam dla kultur Mtb, z wyjątkiem tego, że liczba dni wynosi 4-7. Należy pamiętać, aby nie dotykać osadu bakteryjnego końcówką pipety.
      2. Mycie: Do każdej pożywki Msm dodać 1 ml wstępnie podgrzanej pożywki Sauton (w temperaturze pokojowej) (krok 1.1.2) i delikatnie zawiesić za pomocą końcówek do pipet o pojemności 1 ml, aby uzyskać jednolitą zawiesinę. Za pomocą sterylnych końcówek do pipet uzupełnić objętość do 10 ml (w każdej) tym samym podłożem. Odwirować zawiesiny przez 10 minut przy stężeniu 3 200 × g i RT i odrzucić supernatanty. Powtórz ten krok jeszcze raz.
        UWAGA: Powyższy krok pozostaje taki sam dla kultur Mtb.
      3. Ponownie zawiesić dwukrotnie umyte komórki Msm w 20 ml (każda) wstępnie podgrzanych komórek Saautona (wstępnie podgrzanych w inkubatorze na płytce lub wytrząsarce) i zmierzyć gęstość optyczną komórek przy 600 nm. Zaszczepić wymaganą objętość kultur Msm w sterylnych 1 l kolbach Erlenmeyera zawierających ~ 330 ml sterylnych Sautonów tak, aby końcowa wartość OD600 wynosiła ~ 0,05,
        UWAGA: Ponowne zawieszenie musi zawsze rozpoczynać się od małej objętości. Jeśli końcowa objętość zostanie bezpośrednio dodana do osadu w pojedynczym kroku, komórki pozostaną jako rozproszone granulki (wskaźnik złego zawieszenia). Jedynym sposobem rozwiązania tego problemu jest odkręcenie kultur i ponowne wykonanie ponownego zawieszenia zgodnie z zaleceniami. Powyższy krok pozostaje taki sam dla kultur Mtb.
    3. Dzień 2/3
      1. Inkubować kulturę o objętości 330 ml w wytrząsarce inkubatora z prędkością 200 obr./min i w temperaturze 37 oC, aż poziom OD600 kultury osiągnie ~0,3. Następnie umyj komórki raz (podobnie jak w kroku 1.2.2.2, ale z równą objętością), a następnie ponownie zawieś granulkę w tej samej objętości. Rozprowadzić 50 ml ponownie zawieszonych kultur każda do sześciu sterylnych 1 l sterylnych kolb Erlenmeyera, z których każda zawiera 280 ml sterylnych, wstępnie podgrzanych Sautonów z 1/10 normalnie używanej (0,05%) Tween-80, tj. 0,005% (patrz również uwaga do kroku 2.2.1.3, aby zrozumieć, dlaczego 1/10). Ostateczna średnica zewnętrzna600 musi wynosić ok. 0,05,
        UWAGA: W przypadku kultur Mtb zamiast kolb Erlenmeyera należy używać butelek rolkowych (o pojemności 1/2/4 L). Dostosuj objętość kultury w każdej butelce w taki sposób, aby kultura przechowywana na aparacie rolkowym nie docierała do ujścia butelki. Rzeczywista objętość w butelce rolkowej będzie zależeć od pojemności butelki rolkowej.
      2. Inkubować każdą z 330 ml kultur w wytrząsarce inkubatora z prędkością 200 obr./min i 37 oC, aż OD600 osiągnie 2,0 do 2,5 (~15-18 h).
        UWAGA: W przypadku kultur Mtb upewnij się, że ostateczny OD600 wynosi ~1,0-1,2 (zajmuje ~5-8 dni).

2. Wzbogacanie Msm mEVs poprzez zastosowanie wirowania w gradiacji gęstości

  1. Dzień 4
    1. Odwirować ~2 litry kultur Msm w połowie fazy wykładniczej w sterylnych butelkach wirówek o pojemności 6 x 400 ml w temperaturze 4 oC przez 20 minut przy ~ 8 000 × g (wirówka podłogowa). Zebrać zużytą pożywkę/supernatant kulturowy w dwóch wstępnie schłodzonych, autoklawowanych 1 l kolbach Erlenmeyera i przechowywać porcję osadu do wszelkich procedur analitycznych (takich jak SDS-PAGE i western blotting - nieszczegółowo opisane tutaj).
      UWAGA: Wszystkie kolejne kroki muszą być wykonywane w niskiej temperaturze (~ 4 °C), aby lepiej zachować integralność mEV. Pojazdy mEV są dość stabilne w temperaturze pokojowej, ale chłodzenie jest koniecznością dla długoterminowej stabilności (wielokrotne zamrażanie i rozmrażanie nie jest zalecane). Podczas wzrostu kultur aksenicznych mEV odłączają się od powierzchni Msm/Mtb i gromadzą się w supernatantze/zużytej pożywce hodowlanej.
    2. Przefiltrować supernatant kultury Msm najpierw przez jednostkę filtrującą 0,45 μm, a następnie przez jednostkę filtrującą 0,22 μm, aby usunąć wszelkie ślady bakterii.
      UWAGA: Bezpośrednia filtracja przez filtry 0,22 μm często powoduje dławienie jednostek filtrujących (ponieważ osad bakteryjny może zostać zakłócony podczas wykonywania kroku 2.1.1.). Aby wytworzyć supernatanty kultur Mtb, należy przeprowadzić trzy filtracje kultur Mtb (tj. pierwszy etap filtracji za pomocą jednorazowej jednostki filtrującej 0,45 μm; dwa kolejne etapy filtracji za pomocą jednorazowych jednostek filtrujących 0,22 μm) przed przeniesieniem filtratów hodowlanych do ustawień BSL-2.
  2. Dzień 4/5
    1. Za pomocą koncentratorów membranowych o masie 30 kDa zagęścić filtrat kulturowy Msm (~2 l) do ~ 38 ml poprzez odwirowanie filtratu hodowlanego w temperaturze 4 oC, 20 min i w temperaturze 3 200 × g.
      1. Koncentratory należy najpierw umyć sterylnym, zimnym ddw (~15 ml) (prać w temperaturze 4 oC, 5 min i w temperaturze 3 200 × g).
      2. Przemyć ~15 ml wstępnie przefiltrowanego, zimnego Saauton (takie same warunki jak w przypadku wody (2.2.1.1.)), aby usunąć wszelkie ślady chemikaliów (używanych podczas produkcji).
      3. Ponieważ ~130 centrikonów (jeśli tylko jedno użycie) jest technicznie wymaganych do zagęszczenia ~ 2 l filtratu hodowlanego, w razie potrzeby należy użyć ponownie centrikonów co najmniej 3-4 razy. Wykonaj następujące kroki: zagęścić 15 ml do 0,5 do 1,0 ml (postępuj zgodnie z krokiem 2.2.1), przenieść koncentrat do czystej, autoklawowanej i zimnej probówki ultrawirówkowej o pojemności 38 ml, a następnie ponownie przenieść pozostały nieskoncentrowany filtrat hodowlany do używanych wirikonów w celu powtórzenia stężenia.
        UWAGA: Użycie koncentratorów 24, 30 kDa do zagęszczenia 2 L filtratu hodowlanego zajmie do 6 godzin. Po zagęszczeniu filtratu hodowlanego, Tween-80 również ulega zagęszczeniu i może zablokować koncentrator. Użycie Tween-80 do 0,005% final (zamiast 0,05%) w mediach Sauton pomaga zapobiec tej blokadzie. Zmniejszone stężenie Tween-80 nie wpływa na równomierne zawieszenie Msm podczas wzrostu i nie powoduje zlepiania się komórek Msm. Ponieważ jednak ogniwa Mtb zbijają się przy 0,005% Tween-80, użyj 0,05% Tween-80 dla EV specyficznych dla Mtb.
    2. Przenieść skoncentrowany filtrat z kultury Msm (~38 ml) do czystej, umytej (z ddw) i wstępnie schłodzonej probówki wirówkowej z polipropylenu o pojemności 40-50 ml i poddać dwuetapowemu wirowaniu, najpierw w temperaturze 4 000 × g, a następnie w temperaturze 15 000 × g, w obu etapach w temperaturze 4 oC przez 20 minut (w celu usunięcia wszystkich zanieczyszczeń). Do tego samego użyj wirówki podłogowej.
  3. Dzień 5/6
    1. Przenieść supernatant do wstępnie schłodzonej probówki ultrawirówkowej z polipropylenu o pojemności 38,5 ml i wirować w ultrawirówce o masie 100 000 × g przez 4 godziny w temperaturze 4 oC.
      UWAGA: Przy tej prędkości najlepiej sprawdza się łyżka wahadłowa. Upewnij się, że probówka ultrawirówki jest napełniona po brzegi i masz ważącą probówkę ultrawirówki o równoważnej wadze. Jeśli któraś z probówek zostanie przyklejona do wiadra wahadłowego po odwirowaniu (co następuje z powodu kondensacji), za pomocą kleszczy delikatnie wyjmij ją z wirnika. Wytarcie skondensowanej wilgoci znajdującej się na zewnętrznej powierzchni ultrawirówki przed ultrawirowaniem zapobiega przywieraniu.
    2. Przechowywać supernatant w wstępnie schłodzonej probówce o pojemności 50 ml (patrz uwaga). Odwrócić probówkę ultrawirówki na świeżym, niestrzępiącym się bibułze chłonnym, aby usunąć ślady supernatantu. Zawiesić osad w 600 μl roztworu buforowego HEPES (50 mM HEPES i 150 mM NaCl, pH 7,4; przed użyciem wysterylizować filtr).
      UWAGA: Supernatant należy zapisać tylko jako kopię zapasową. Natywna pastylka mEV ma postać galaretowatej plamki o średnicy 5-7 mm, matowej, szarożółtej do półprzezroczystej. Jeśli nie jest widoczna żadna osadka, powtórzyć krok 2.3.1, ponownie używając zapisanego supernatantu. Jeśli po powtórzeniu kroku 2.3.1 nie pojawi się żadna kulka, odrzuć i uruchom ponownie od kroku 1.2. Ponowne zawieszenie granulatu wymaga czasu. Zaleca się dodanie buforu HEPES i pozostawienie go na noc w temperaturze 4 oC w celu łatwego wymieszania. Zawiesić delikatnie, ale wielokrotnie pipetując (użyć końcówek P200 dla lepszego wymieszania) aż do uzyskania jednolitego wymieszania.
  4. Dzień 6
    1. Zawieszony osad należy poddać wirowaniu w gradiencie gęstości opartym na "jodiksanolu".
      1. Zawiesiny zawiesiny ułożyć na dnie 13 ml czystej, umytej (ddw) i wstępnie schłodzonej, ultraprzezroczystej probówki ultrawirówkowej z polipropylenu i delikatnie wymieszać (użyć pipety o pojemności 1 ml) z ~ 4 ml obojętnego roztworu "jodiksanolu" o gradiencie gęstości obojętnej (dostępny w handlu jako roztwór ~60% w/v). Po ułożeniu warstwami zawieszonego osadu na dnie probówki (maksymalnie do 5 ml), a następnie nałożyć na niego po 1 ml (w/v) 40%, 30%, 20% i 10% podzapasów "jodiksanolu" w odpowiedniej kolejności (przygotować zapasy cząstkowe (z buforem HEPES) z 60% zapasu). Następnie dodaj 4 ml 6% subbulu (przygotowanego z 60% bulionu z buforem HEPES) na górze, aby napełnić probówkę.
        UWAGA: Przygotuj gradient tuż przed użyciem; Nigdy nie przechowuj i nie używaj.
      2. Ostrożnie (bez wstrząsania) zważyć probówkę w szklanej zlewce i delikatnie przenieść ją do wahliwego wirnika kubełkowego.
        UWAGA: Ważenie jest konieczne do zważenia za pomocą atrapy rurki (również ważonej).
      3. Poddać go ultrawirowaniu w temperaturze 141 000 × g przez 16 godzin w temperaturze 4 oC.
  5. Dzień 7
    1. Ostrożnie wyjąć probówkę (patrz uwaga do kroku 2.3.1) i zebrać frakcje 1 ml do świeżo autoklawowanych probówek mikrowirówek; zwrócić uwagę na4-tą do6-tą frakcję, która zwykle zawiera Msm mEVs.
      UWAGA: MEV z tych frakcji zwykle frakcjonują się na trzy lub cztery pasma mEVs (jeden to główne pasmo), które mają matowy biały kolor. R-mEV zawierające frakcję mCherry ulegają frakcji od5 do 7 i mają kolor od ciemnofioletowego do purpurowego. Mtb EV zazwyczaj frakcjonują się w 5do 7 frakcji. Separacja mEV w gradiencie zależy od zastosowanego stężenia gradientu i tego, jak dobrze gradient jest warstwowy. Jeśli mEV pękną częściowo, mogą ulegać frakcji we wcześniejszych frakcjach. Alternatywnie, jeśli osad otrzymany po kroku 2.3.2 nie zostanie dobrze zawieszony, pęcherzyki tworzą gęste mikrogranulki, które frakcjonują się jako późniejsze frakcje. Zalecamy dokładne zbieranie frakcji tylko wtedy, gdy użytkownik chce ocenić, która z frakcji o pojemności 1 ml zawiera mEV. Użytkownicy mogą chcieć dzielić na mniejsze lub większe frakcje w zależności od swojej wygody. Kiedy używamy ich do pewnych zastosowań, na przykład testując je jako potencjalną podjednostkową dawkę przypominającą szczepionki BCG, ograniczamy nasze zbieranie mEV do mniej niż 250 μl frakcji (w których frakcjonowane są mEV), tak abyśmy mogli specjalnie zebrać tylko pasma mEVs i przetworzyć je zgodnie ze wskazaniami w 2.7.5. Pomaga to skuteczniej usuwać wszelkie ślady jodiksanolu, które mogą przeszkadzać w naszych dalszych eksperymentach.
  6. Dzień 8
    1. Zebrać frakcje zawierające mEVs, rozcieńczyć buforem HEPES do 38 ml i powtórzyć ultrawirowanie w temperaturze 4 o C przez 16 godzin w temperaturze 100 000 × g. Ponownie zawiesić osad (jak w kroku 2.3.2 z tymi samymi środkami ostrożności) albo w buforze HEPES, albo w dowolnym buforze, którego wymagają dalsze eksperymenty (nie szczegółowo opisane tutaj), takie jak szacowanie białka, analizy nano-śledzące, barwienie ujemne, transmisyjna mikroskopia elektronowa, western blotting i znakowanie złotem immunologicznym.
      UWAGA: Aby uzyskać lepsze wymieszanie, należy sonikować probówkę zawierającą mEV przez 10 minut za pomocą ultradźwiękowego sonikatora w kąpieli wodnej. Sonikacja przez dłuższy czas może zainicjować pękanie i utratę nienaruszonych mEV. Jeśli jest dobrze zawieszony, sonikacja nie jest konieczna. Wszystkie kroki od 2.1 do 2.6 są identyczne, co wzbogaca pojazdy elektryczne generowane przez Mtb.

3. Budowa i wzbogacanie rekombinowanych mEVs.

UWAGA: Jednym z 10 najliczniejszych białek (zidentyfikowanych za pomocą spektrometrii mas) Msm EVs jest Cfp-2930. Biorąc pod uwagę jego mały rozmiar (29 kDa), prostą strukturę drugorzędową40, lokalizację na membranie41 oraz skłonność do wydzielania do zużytych pożywek w kulturach aksenicznych (np. jako białko filtratu hodowlanego; wydzielane zarówno przez Msm, jak i Mtb42,43, tutaj został wykorzystany do dostarczenia czerwonego reportera fluorescencyjnego i interesującego białka (EsxAMtb) do mEV. Aby to osiągnąć,

  1. Zastosuj odpowiednie startery do przodu i do tyłu (Tabela 1; kompatybilne do bezpośredniego klonowania do wektora wahadłowego, takiego jak pMV261) do amplifikacji cfp-29 z Msm. Używając ~50 ng genomowego DNA Msm o wysokiej masie cząsteczkowej (~>20 kb) jako matrycy, amplifikuj fragment genu cfp-29 metodą PCR za pomocą polimerazy DNA o wysokiej wierności (takiej jak Phusion lub Q5). Postępuj zgodnie z zaleceniami producenta dla PCR.
    UWAGA: Zaprojektuj niezbędne miejsca ograniczeń w starterach, aby łatwo sklonować do dowolnego alternatywnego wektora wahadłowca. Warunki i objętość PCR będą się różnić w zależności od rodzaju i marki użytej polimerazy DNA do korekty. Objętość mieszaniny reakcyjnej będzie się różnić w zależności od ilości matrycy DNA i ilości polimerazy DNA do korekty. Postępuj zgodnie z zaleceniami producenta dotyczącymi warunków PCR, powodzenia amplifikacji i eliminacji niespecyficznego wyżarzania starterów.
  2. PCR oczyścić eluowany amplikon za pomocą dowolnego dostępnego na rynku zestawu do oczyszczania PCR i sprawdzić długość amplikonu za pomocą standardowej elektroforezy w żelu agarozowym. Strawić oczyszczony amplikon.
    1. Oszacuj ilość oczyszczonego amplikonu na spektrofotometrze. Użyj co najmniej 2 μg amplikonu cfp-29 do trawienia.
    2. Trawić najpierw BstB1 w temperaturze 65 oC przez 1 godzinę (rodzaj i ilość buforu i enzymu - zgodnie z zaleceniami producenta), obniżyć temperaturę reakcji do RT, a następnie trawić HindIII przez 1 godzinę w temperaturze 37 oC (rodzaj i ilość buforu i enzymu - zgodnie z zaleceniami producenta).
    3. PCR oczyścić i wymyć strawiony amplikon w 50 μl autoklawowanego ddw wolnego od nukleaz
    4. .
    5. Oszacować stężenie i wydajność strawionego amplikonu za pomocą spektrofotometru. Przechowywać w temperaturze -20 oC do momentu założenia podwiązania. UWAGA: Po PCR sprawdź długość amplikonu (~798 + 50 pz) i uzyskaj przez elektroforezę 10 μl mieszaniny reakcji PCR na 1% żelu agarozowym. Chociaż podwójne trawienie nie jest możliwe w przypadku tej kombinacji enzymów, kompatybilny bufor zapobiegnie wielokrotnemu oczyszczaniu PCR i późniejszej utracie strawionego amplikonu. Stężenie strawionego amplikonu różni się w zależności od zestawu używanego do oczyszczania PCR. Zmienia się również w zależności od długości (w bp) wszelkich alternatywnych wektorów z wyboru.
  3. Zastosuj startery do przodu i do tyłu (Tabela 1), polimerazę korygującą DNA i ~ 50 ng genomowego DNA Mtb, amplikon specyficzny dla znacznika esxA lub esxA-3X FLAG. Użyj ~ 5 ng odpowiedniego plazmidowego DNA do amplifikacji mCherry metodą PCR. Szczegóły dotyczące plazmidu i sekwencji znajdują się w pliku uzupełniającym 1.
    UWAGA: Użyj łącznika Glycine, Glycine, Glycine, Glycine, Serine44,45(G4S) linker między cfp-29 a mCherry/esxA/esxA-3X FLAG; przed rozpoczęciem mCherry, linker G4S pomaga mCherry nie ulegać fałszywym niefunkcjonalnym fałdom (w tym tym napędzanym przez Cfp-29). Zapoznaj się z sekwencjami cfp-29, promotora hsp60, mCherry i esxA w pliku uzupełniającym 1. Plazmidy służące jako szablony dla mCherry są dostępne w różnych repozytoriach/bankach plazmidów. Dostępne są różne wersje (nieznacznie zmienione sekwencje) mCherry, które będą wymagały zmienionych sekwencji starterów do przodu i do tyłu. Startery (Tabela 1) pomagają w amplifikacji mCherry wymienionej w pliku uzupełniającym 1. Fuzja N-końca mCherry/esxA/esxA::3XFLAG z C-końcowym końcem Cfp-29 działa dobrze.
  4. Trawić 1 μg DNA amplikonów mCherry/esxA/esxA::3XFLAG i oczyszczać strawione DNA.
    1. Każdy amplikon należy trawić dwukrotnie za pomocą HindIII i HpaI przez 1 godzinę w temperaturze 37 oC (lub zgodnie z zaleceniami producenta).
    2. Należy użyć dostępnego w handlu zestawu do oczyszczania PCR oraz zaleceń producenta dotyczących oczyszczania strawionego amplikonu. Eluować wytrawiony amplikon w 50 μl autoklawizowanego ddw wolnego od nukleaz
    3. .
    4. Oszacować stężenie i wydajność strawionego amplikonu za pomocą spektrofotometru. Przechowywać w temperaturze -20 oC do momentu założenia podwiązania.
  5. Trawić 2 μg pMV261-KanR (plik uzupełniający 1) lub odpowiedni wektor klonowania z wybranym enzymem lub enzymami.
    1. Trawić najpierw BstB1 w temperaturze 65 oC przez 1 godzinę (rodzaj i ilość buforu i enzymu - zgodnie z zaleceniami producenta), obniżyć temperaturę reakcji do RT, a następnie trawić HindIII przez 1 godzinę w temperaturze 37 oC (rodzaj i ilość buforu i enzymu - zgodnie z zaleceniami producenta).
    2. Żel oczyszczać i eluować w 50 μl autoklawowanego ddw wolnego od nukleaz
    3. .
    4. Oszacuj stężenie i wydajność strawionego wektora za pomocą spektrofotometru. Przechowywać w temperaturze -20 oC do momentu ustawienia podwiązania.
      UWAGA: Jednoetapowe klonowanie dwóch fragmentów jest możliwe przy użyciu powyższych starterów dla pMV261. Każdy alternatywny wektor wahadłowca, który przetrwa jako episom, będzie działał. Plazmidy integracyjne również będą działać, ale wydajność białka rekombinowanego będzie stosunkowo mniejsza na komórkę.
  6. Zwiąż i przekształć się w kompatybilny szczep E. coli.
    1. Do podwiązania użyj 125 ng wektora. Stosować odpowiednio strawione amplikony mCherry/esxA/esxA::3XFLAG w stosunku molowym 1:3. Ligację należy przeprowadzić przez noc przy użyciu ligazy DNA T4 (ilość zgodna z zaleceniami producenta) w temperaturze 16 °C w chłodzonej kąpieli wodnej obiegowej.
      UWAGA: Używaj odpowiednich kontroli, takich jak wektor tylko z ligazą DNA T4 i bez niej, do oceny wydajności trawienia i przewidywania skuteczności powodzenia klonowania.
    2. przekształcenie
      1. Rozmrażać podwielokrotności komórek NEB5α kompetentnych chemicznie (~100 μl na transformację) na lodzie przez 15 minut. Delikatnie wymieszać dwukrotnie za pomocą sterylnej końcówki pipety. Dodaj mieszankę ligacyjną (do 20 μl) do zimnych, kompetentnych komórek.
      2. Delikatnie wymieszaj komórki pipety + podwiązane DNA. Inkubuj mieszankę na lodzie przez dodatkowe 30 minut.
      3. Zapewnić szok cieplny w temperaturze 42 °C (w obiegowej łaźni wodnej) przez 60 s i natychmiast przenieść z powrotem do lodu na dodatkowe 15 minut.
      4. Odzyskaj przekształcone komórki, dodając 1 ml bulionu SOC (2% tryptonu, 0,5% ekstraktu drożdżowego, 10 mM NaCl, 2,5 mM KCl, 10 mM MgCl2, 10 mMMgSO4 i 20 mM glukozy) i inkubować w temperaturze 37 °C przez 1 godzinę przy 200 obr./min.
      5. Odwiruj odzyskane bakterie w probówce mikrowirówkowej o pojemności 1,5 ml (3000 × g, RT i 10 minut), wyrzuć supernatant, ponownie zawieś osad w 200 μl sterylnej, wstępnie podgrzanej, świeżo przygotowanej pożywki LB i rozprowadź zawiesinę na świeżo nalanych płytkach agarowych LB Miller zawierających wymagane antybiotyki w odpowiednich stężeniach.
      6. Inkubować szalki Petriego w inkubatorze płytkowym nastawionym na 37 °C.
  7. Badanie przesiewowe (nieszczegółowo opisane tutaj) pod kątem potencjalnych klonów, zweryfikuj (na bazie PCR/enzymów restrykcyjnych kolonii)46 i zsekwencjonuj je (sekwencjonowanie Sangera), aby potwierdzić fuzję.
  8. Ekstrahować plazmidowe DNA (~200 ng/1-2 μL; dowolny dostępny na rynku zestaw) potwierdzonego klonu (tło E. coli) i przekształcić go w świeżo wytworzone elektrokompetentne komórki Msm.
  9. Przygotowanie ogniw elektrokompetentnych Msm
    1. Świeżo wyhoduj Msm (jak w krokach 1.2.1 i 1.2.2). Umyj świeżo wyhodowany Msm jak w krokach 1.3.3 i 1.3.4 (z wyjątkiem użycia 7H9 + ADC + Tween-80 (bogaty) zamiast Sautona).
    2. Dodać podwielokrotność przemytych komórek Msm do końcowego OD600 o wartości ~0,05 w sterylnej kolbie Erlenmeyera o pojemności 500 ml zawierającej 150 ml pożywki bogatej.
    3. Inkubować w wytrząsarce inkubatora z prędkością 200 obr./min i temperaturze 37 oC, aż kultura OD600 osiągnie ~0,8 do 1,0 (~12-14 h).
    4. Przenieść kulturę do schłodzonej butelki wirówkowej o pojemności 400 ml i inkubować na lodzie przez 60-90 minut. Następnie osadzać komórki w temperaturze 4 oC przez 15 minut w temperaturze 4 000 × g.
    5. Umyj komórki dwukrotnie (każde przemycie 150 ml, w temperaturze 4 000 × g, 4 oC i 15 min) lodowatym, sterylnym (autoklawowanym) 10% glicerolem.
      UWAGA: Z każdym praniem pellet staje się luźny. Należy zachować ostrożność podczas wyrzucania całego supernatantu (po każdym praniu). W przeciwnym razie większość komórek zostanie utracona w odrzuconym supernatancie.
    6. Umyj komórki jeszcze raz 75 ml lodowatego, sterylnego 10% glicerolu zawierającego 0,005% Tween-80.
    7. Zawiesić osad komórkowy w 7,5 ml 10% glicerolu z 0,005% Tween-80 i podwielokrotnym na 400 μl podwielokrotności.
      UWAGA: Chociaż ogniwa elektrokompetentne Msm są kompetentne przez co najmniej 4 miesiące, najlepsze wyniki dają świeżo przygotowane ogniwa elektrokompetentne. Podczas korzystania ze starych, kompetentnych komórek, kilka nieróżowych kolonii (białych) pojawia się jako fałszywe transformanty. Im starsze kompetentne komórki, tym więcej białych kolonii.
  10. Przekształcenie MSM
    1. Rozmrozić podwielokrotność komórek kompetentnych Msm na lodzie.
      UWAGA: Rozmrażanie w temperaturze pokojowej i przekształcanie takich ogniw daje mniejszą wydajność.
    2. Dodaj 1-2 μl plazmidowego DNA (łącznie ~200 ng) do zimnych, kompetentnych komórek, delikatnie wymieszaj sterylną końcówką pipety o pojemności 1 ml i przenieś do wstępnie schłodzonej, sterylnej kuwety do elektroporacji o średnicy 2 mm.
    3. Przenieś zamkniętą kuwetę z kompetentnymi komórkami Msm + mieszanką plazmidowego DNA do myszy elctroporatora, delikatnie zamknij pokrywę i zastosuj impuls (typ rozpadu wykładniczego) przy 2,5 kV (napięcie), 25 μF (pojemność) i 1000 Ω (rezystancja).
    4. Natychmiast dodać 1 ml wstępnie podgrzanego, sterylnie bogatego (7H9 + ADC + Tween-80) podłoża do kuwety, delikatnie wymieszać sterylną końcówką pipety o pojemności 1 ml i przenieść całą zawartość do sterylnej probówki o pojemności 10 ml.
    5. Inkubować zawartość przez 3 godziny w wytrząsarce inkubatora ustawionej na 37 oC i 200 obr./min. Odwirować zawartość w probówce mikrowirówki (4 000 × g, RT i 10 min), wyrzucić supernatant, ponownie zawiesić osad w 200 μl sterylnego, wstępnie ogrzanego, bogatego podłoża i rozprowadzić zawiesinę na świeżo nalanych płytkach agarowych 7H11 zawierających ADC, Tween-80 i wymagane antybiotyki w odpowiednich stężeniach.
      UWAGA: W przypadku Msm, w razie potrzeby, należy użyć higromycyny, kanamycyny i apramycyny w końcowych stężeniach odpowiednio 50 μg/ml, 25 μg/ml i 50 μg/ml. Msm sam w sobie NIE jest oporny na te antybiotyki. Antybiotyki te należy stosować tylko w przypadku stosowania plazmidów z odpowiednimi genami oporności do selekcji/wzrostu transformantów/rekombinowanych kolonii Msm.
    6. Inskubować szalki Petriego w inkubatorze płytkowym nastawionym na 37 oC. Zazwyczaj transformanty pojawiają się między 3 a 5 dniami.
      UWAGA: Jeśli białko będące przedmiotem zainteresowania jest toksyczne dla Msm, transformanty mogą pojawić się później lub nie pojawić się. W takich przypadkach należy sklonować obcięte wersje o pełnej długości.
    7. Uzupełnij zapasy glicerolu w powstających koloniach Msm po sprawdzeniu, czy klony są dodatnie (tak samo jak w kroku 3.7)
  11. Aby wzbogacić R-mEV zawierające białka mCherry lub EsxA, najpierw hoduj R-Msm wykazujące ekspresję mCherry lub exsA lub esxA::3X FLAG, wykonując kroki od 1.2.1 do 1.2.3, a następnie postępuj zgodnie z krokami od 2.1 do 2.6, aby wzbogacić R-mEV. R-mEV eluują się do 4-7frakcji po okręcie gradientu gęstości (krok 2.5). Granulki R-mEVs są osadzane po pierwszym etapie ultrawirowania (2.3.1). Po wykonaniu czynności identycznych jak w kroku 2.3.1 upewnij się, że R-mEV są widoczne jako ciemnofioletowe do purpurowego osadu o średnicy 5-7 mm w dolnej środkowej części ultrawirówki.
  12. Wykonaj zachodnie analizy47 (nie jest to tutaj szczegółowe), aby wykryć interesujące białka w wzbogaconych R-mEVs.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Używamy M. smegmatis (Msm) jako modelowego prątka, aby zademonstrować wzbogacenie zarówno natywnych, jak i rekombinowanych mEVs (R-mEVs). Ten schematycznie podsumowany protokół wzbogacania mEVs (Rysunek 1) działa również dla wzbogacania R-mEV Msm i natywnych EV Mtb (z niewielkimi modyfikacjami, jak w uwagach do protokołu 1.2). Wizualizacja wzbogaconych mEV wymaga ich ujemnego barwienia pod transmisyjnym mikroskopem elektronowym36 (Rysunek 2A

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ponieważ opracowanie nowej szczepionki przeciw gruźlicy, która jest lepsza i może zastąpić BCG, pozostaje ogromnym wyzwaniem, jako alternatywa, kilka grup dąży do odkrycia różnych podjednostkowych szczepionek przeciwgruźlicowych, które mogą zwiększyć siłę działania BCG i wydłużyć jej czas ochrony48,49. Biorąc pod uwagę rosnące zainteresowanie bakteryjnymi EV (bEV) jako potencjalnymi podjednostkami i naturalnymi adiuwantami50,51<...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszyscy autorzy oświadczają, że niniejsza praca badawcza została przeprowadzona przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Podziękowania

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy serdecznie dziękują prof. Sarah M. Fortune za uprzejme podzielenie się zapasem M. smegmatis mc2155. Są również wdzięczni firmie Servier Medical Art (smart.servier.com) za dostarczenie kilku podstawowych elementów do rysunku 1. Z pełnym szczerością dziękują pozostałym członkom laboratorium za wsparcie dla ich pacjentów podczas długiego użytkowania wytrząsarek inkubatora, wirówek i ultrawirówek do wzbogacania mEV. Dziękują również panu Surjeetowi Yadavowi, asystentowi laboratoryjnemu, za to, że zawsze upewniał się, że niezbędne szkło i materiały eksploatacyjne są zawsze dostępne i pod ręką. Na koniec dziękują zespołom administracyjnym, zakupowym i finansowym THSTI za ich ciągłe wsparcie i pomoc w bezproblemowej realizacji projektu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Szafa bezpieczeństwa biologicznego typu A2Thermo Fisher Scientific, USA1300
Eppendorf, USA5810 R
BstB1, HindIII, HpaINEB, USAkomórkowy NEB
GE Healthcare, USAUltraspec 10
Kwas cytrynowySigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
Dwuzasadowy fosforan potasuSigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
Podwójnie destylowana wodaMerck, USA~18.2 MW/cm @ 25 oC
Kuwety do elektroporacjiBio-Rad, USAmm
ElektroporatorBio-Rad, USAElektroporator
EsxA-specific AbAbcam, Wielka BrytaniaKrólik poliklonalny
cytrynian żelazowo-amonowySigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
Wirówka podłogowaThermo Fisher Scientific, USASorvall RC6 plus
SzkłoBorosil, INDIE1 L Kolby Erlenmeyera
GlicerolSigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
HEPES i chloreksoduSigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
Wytrząsarki inkubatoroweThermo Fisher Scientific, USAMaxQ 6000 & 8000
L-asparagineSigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
Luria Bertani Bulion i Agar, MillerHi Media, INDIAHi Media
Siarczan magnezu siedmiowodnySigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
Mieszadło magnetyczneTarsons, INDIETarsons
specyficzne dla wiśni Abcam, Wielka BrytaniaMonoklonalna
kuchenka mikrofalowaLG, INDIEMC3286BLT
Middlebrook 7H9 BulionBD, USADifco Middlebrook 7H9 Bulion
Middlebrook Wzbogacanie ADCBD, USABBL Wzbogacanie ADC Middlebrook
NanodropThermo Fisher Scientific, Stany ZjednoczoneSpectronic 200 UV-Vis
NEB5a NEB, USApochodna DH5a
Optiprep (Iodixanol)Merck, USADostępny jako 60% roztwór podstawowy (w wodzie)
Zestaw do oczyszczania PCRHi Media, INDIAHi Media
pH-metrMettler Toledo, Stany ZjednoczoneMettler Toledo
Mini zestaw plazmidowego DNAHi Media, INDIEHi Media
Inkubator płytkowyThermo Fisher Scientific, USANowa seria
Plazmid pMV261Addgene, USA *
*    plazmid    jest    Nie    więcej dostępne w tym banku
plazmidów Wahadłowiec wektor
Korekta Polimeraza DNAThermo Fisher Scientific, USAPhusion DNA Plus Polimeraza
Q5 Korekta Polimeraza DNANEB, USANEB
Chłodzona kąpiel wodna obiegowaThermo Fisher Scientific, USAR20
Middlebrock 7H11 Baza agarowaBD, USABBL Siedem H11 Bulion SOC na bazie agaru
Hi Media, INDIAHi Media
Wodorotlenek soduSigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
T4 Ligaza DNANEB, USANEB
Tween-80Sigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
UltrawirówkaBeckman Coulter, USAOptima L100K
Probówki do ultrawirówek - 14 mlBeckman Coulter, USATyp poliallomerowy – typ ultra przezroczysty w wirniku SW40Ti
Probówki do ultrawirówek - 38 mlBeckman Coulter, USATyp polipropylenowy– typ mętny do wirnika SW28
Ultradźwiękowy sonikator do czyszczenia kąpieli wodnejThermo Fisher Scientific, USASonicator - model stołowy
0,22 i mikro; m Filtry jednorazoweThermo Fisher Scientific, Stany ZjednoczoneNunc-Nalgene
30-kDa Koncentratory CentriconMerck, Stany ZjednoczoneFiltry odśrodkowe Amicon Ultra - Millipore
3X FLAG przeciwciałoSigma-Aldrich, Merck, Stany ZjednoczoneSigma Aldrich
400 mL Butelki wirówkoweThermo Fisher Scientific, USANunc-Nalgene
50 mL ProbówkiwirówkoweCorning, USASterylne, wstępnie zapakowane
Bacteria
Szczep
Escherichia coliNEB, USANEB 5-alfa (pochodna DH5α).
Msm wyrażający cfp29::mCherryTo badanieMC2  155
Msm wyrażający cfp29::esxATo badanieMC2  155
Msm wyrażający cfp29::esxA::3X FLAGTo badanieMC2  155
Mycobacterium smegmatis (Msm)Prof. Sarah M. Fortune, Uniwersytet Harvarda, USA&nbsp; MC2  Rozdział 155
Wirówka stołowa serii Densytometr 2 królika

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Global Tuberculosis Report 2022. , https://www.who.int/publications/m/item/global-tb-report (2022).
  2. Luca, S., Mihaescu, T. History of BCG vaccine. Mædica. 8 (1), 53-58 (2013).
  3. Palmer, C. E., Long, M. W. Effects of infection with atypical mycobacteria on BCG vaccination and tuberculosis. The American Review of Respiratory Disease. 94 (4), 553-568 (1966).
  4. Brandt, L., et al. Failure of the Mycobacterium bovis BCG vaccine: some species of environmental mycobacteria block multiplication of BCG and induction of protective immunity to tuberculosis. Infection and Immunity. 70 (2), 672-678 (2002).
  5. Andersen, P., Doherty, T. M. The success and failure of BCG - implications for a novel tuberculosis vaccine. Nature Reviews. Microbiology. 3 (8), 656-662 (2005).
  6. Kumar, P. A perspective on the success and failure of BCG. Frontiers in Immunology. 12, 778028(2021).
  7. Fine, P. E. Variation in protection by BCG: implications of and for heterologous immunity. Lancet. 346 (8986), 1339-1345 (1995).
  8. Triccas, J. A. Recombinant BCG as a vaccine vehicle to protect against tuberculosis. Bioengineered Bugs. 1 (2), 110-115 (2010).
  9. Dietrich, G., Viret, J. -F., Hess, J. Mycobacterium bovis BCG-based vaccines against tuberculosis: novel developments. Vaccine. 21 (7-8), 667-670 (2003).
  10. Singh, V. K., Srivastava, R., Srivastava, B. S. Manipulation of BCG vaccine: a double-edged sword. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases. 35 (4), 535-543 (2016).
  11. Bastos, R. G., Borsuk, S., Seixas, F. K., Dellagostin, O. A. Recombinant Mycobacterium bovis BCG. Vaccine. 27 (47), 6495-6503 (2009).
  12. Kaufmann, S. H. E., Gengenbacher, M. Recombinant live vaccine candidates against tuberculosis. Current Opinion in Biotechnology. 23 (6), 900-907 (2012).
  13. Yuan, X., et al. A live attenuated BCG vaccine overexpressing multistage antigens Ag85B and HspX provides superior protection against Mycobacterium tuberculosis infection. Applied Microbiology and Biotechnology. 99 (24), 10587-10595 (2015).
  14. Vartak, A., Sucheck, S. J. Recent advances in subunit vaccine carriers. Vaccines. 4 (2), 12(2016).
  15. Lindenstrøm, T., et al. Tuberculosis subunit vaccination provides long-term protective immunity characterized by multifunctional CD4 memory T cells1. The Journal of Immunology. 182 (12), 8047-8055 (2009).
  16. Liu, Y., et al. A subunit vaccine based on rH-NS induces protection against Mycobacterium tuberculosis infection by inducing the Th1 immune response and activating macrophages. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 48 (10), 909-922 (2016).
  17. Ning, H., et al. Subunit vaccine ESAT-6:c-di-AMP delivered by intranasal route elicits immune responses and protects against Mycobacterium tuberculosis infection. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 11, 647220(2021).
  18. Woodworth, J. S., et al. A Mycobacterium tuberculosis-specific subunit vaccine that provides synergistic immunity upon co-administration with Bacillus Calmette-Guérin. Nature Communications. 12 (1), 6658(2021).
  19. Moyle, P. M., Toth, I. Modern subunit vaccines: development, components, and research opportunities. ChemMedChem. 8 (3), 360-376 (2013).
  20. Baxter, D. Active and passive immunity, vaccine types, excipients and licensing. Occupational Medicine. 57 (8), 552-556 (2007).
  21. Lee, W. -H., et al. Vaccination with Klebsiella pneumoniae-derived extracellular vesicles protects against bacteria-induced lethality via both humoral and cellular immunity. Experimental & Molecular Medicine. 47 (9), e183-e183 (2015).
  22. Micoli, F., et al. Comparative immunogenicity and efficacy of equivalent outer membrane vesicle and glycoconjugate vaccines against nontyphoidal Salmonella. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (41), 10428-10433 (2018).
  23. Obiero, C. W., et al. A phase 2a randomized study to evaluate the safety and immunogenicity of the 1790GAHB generalized modules for membrane antigen vaccine against Shigella sonnei administered intramuscularly to adults from a shigellosis-endemic country. Frontiers in Immunology. 8, 1884(2017).
  24. Sedaghat, M., et al. Evaluation of antibody responses to outer membrane vesicles (OMVs) and killed whole cell of Vibrio cholerae O1 El Tor in immunized mice. Iranian Journal of Microbiology. 11 (3), 212-219 (2019).
  25. Adriani, R., Mousavi Gargari, S. L., Nazarian, S., Sarvary, S., Noroozi, N. Immunogenicity of Vibrio cholerae outer membrane vesicles secreted at various environmental conditions. Vaccine. 36 (2), 322-330 (2018).
  26. Roier, S., et al. Intranasal immunization with nontypeable Haemophilus influenzae outer membrane vesicles induces cross-protective immunity in mice. PLOS ONE. 7 (8), e42664(2012).
  27. Furuyama, N., Sircili, M. P. Outer membrane vesicles (OMVs) produced by gram-negative bacteria: structure, functions, biogenesis, and vaccine application. BioMed Research International. 2021, e1490732(2021).
  28. Buzas, E. I. The roles of extracellular vesicles in the immune system. Nature Reviews Immunology. 23 (4), 236-250 (2022).
  29. Cai, W., et al. Bacterial outer membrane vesicles, a potential vaccine candidate in interactions with host cells based. Diagnostic Pathology. 13 (1), 95(2018).
  30. Prados-Rosales, R., et al. Mycobacteria release active membrane vesicles that modulate immune responses in a TLR2-dependent manner in mice. The Journal of Clinical Investigation. 121 (4), 1471-1483 (2011).
  31. Bai, X., Findlow, J., Borrow, R. Recombinant protein meningococcal serogroup B vaccine combined with outer membrane vesicles. Expert Opinion on Biological Therapy. 11 (7), 969-985 (2011).
  32. Nagaputra, J. C., et al. Neisseria meningitidis native outer membrane vesicles containing different lipopolysaccharide glycoforms as adjuvants for meningococcal and nonmeningococcal antigens. Clinical and Vaccine Immunology: CVI. 21 (2), 234-242 (2014).
  33. Echeverria-Valencia, G., Flores-Villalva, S., Espitia, C. I. Virulence factors and pathogenicity of Mycobacterium. Mycobacterium - Research and Development. IntechOpen. , (2017).
  34. Prados-Rosales, R., Brown, L., Casadevall, A., Montalvo-Quirós, S., Luque-Garcia, J. L. Isolation and identification of membrane vesicle-associated proteins in Gram-positive bacteria and mycobacteria. MethodsX. 1, 124-129 (2014).
  35. Lee, J., et al. Proteomic analysis of extracellular vesicles derived from Mycobacterium tuberculosis. Proteomics. 15 (19), 3331-3337 (2015).
  36. Das, S., et al. Development of DNA aptamers to visualize release of mycobacterial membrane-derived extracellular vesicles in infected macrophages. Pharmaceuticals. 15 (1), 45(2022).
  37. Brandt, L., Elhay, M., Rosenkrands, I., Lindblad, E. B., Andersen, P. ESAT-6 subunit vaccination against Mycobacterium tuberculosis. Infection and Immunity. 68 (2), 791-795 (2000).
  38. Kim, W. S., Kim, H., Kwon, K. W., Cho, S. -N., Shin, S. J. Immunogenicity and vaccine potential of InsB, an ESAT-6-like antigen identified in the highly virulent Mycobacterium tuberculosis Beijing K strain. Frontiers in Microbiology. 10, 220(2019).
  39. Valizadeh, A., et al. Evaluating the performance of PPE44, HSPX, ESAT-6 and CFP-10 factors in tuberculosis subunit vaccines. Current Microbiology. 79 (9), 260(2022).
  40. Tang, Y., et al. Cryo-EM structure of Mycobacterium smegmatis DyP-loaded encapsulin. Proceedings of the National Academy of Sciences. 118 (16), (2021).
  41. Rosenkrands, I., et al. Identification and characterization of a 29-kilodalton protein from Mycobacterium tuberculosis culture filtrate recognized by mouse memory effector cells. Infection and Immunity. 66 (6), 2728-2735 (1998).
  42. Gu, S., et al. Comprehensive proteomic profiling of the membrane constituents of a Mycobacterium tuberculosis strain. Molecular & cellular proteomics: MCP. 2 (12), 1284-1296 (2003).
  43. Xiong, Y., Chalmers, M. J., Gao, F. P., Cross, T. A., Marshall, A. G. Identification of Mycobacterium tuberculosis H37Rv integral membrane proteins by one-dimensional gel electrophoresis and liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry. Journal of Proteome Research. 4 (3), 855-861 (2005).
  44. Chen, X., Zaro, J. L., Shen, W. -C. Fusion protein linkers: property, design and functionality. Advanced Drug Delivery Reviews. 65 (10), 1357-1369 (2013).
  45. Klein, J. S., Jiang, S., Galimidi, R. P., Keeffe, J. R., Bjorkman, P. J. Design and characterization of structured protein linkers with differing flexibilities. Protein Engineering, Design and Selection. 27 (10), 325-330 (2014).
  46. Green, M. R., Sambrook, J. Molecular cloning, a laboratory manual, 4th Edition. , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY. (2012).
  47. Atmakuri, K., Ding, Z., Christie, P. J. VirE2, a Type IV secretion substrate, interacts with the VirD4 transfer protein at cell poles of Agrobacterium tumefaciens. MolecularMicrobiology. 49 (6), 1699-1713 (2003).
  48. Woodworth, J. S., et al. A Mycobacterium tuberculosis-specific subunit vaccine that provides synergistic immunity upon co-administration with Bacillus Calmette-Guérin. Nature Communications. 12 (1), 6658(2021).
  49. Khademi, F., Derakhshan, M., Yousefi-Avarvand, A., Tafaghodi, M., Soleimanpour, S. Multi-stage subunit vaccines against Mycobacterium tuberculosis: an alternative to the BCG vaccine or a BCG-prime boost. Expert Review of Vaccines. 17 (1), 31-44 (2018).
  50. Prior, J. T., et al. Bacterial-derived outer membrane vesicles are potent adjuvants that drive humoral and cellular immune responses. Pharmaceutics. 13 (2), 131(2021).
  51. Tan, K., Li, R., Huang, X., Liu, Q. Outer membrane vesicles: current status and future direction of these novel vaccine adjuvants. Frontiers in Microbiology. 9, 783(2018).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Sprostowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Formal Correction: Erratum: Enrichment of Native and Recombinant Extracellular Vesicles of Mycobacteria
Posted by JoVE Editors on 2/01/2024. Citeable Link.

An erratum was issued for: Enrichment of Native and Recombinant Extracellular Vesicles of Mycobacteria. The Authors section was updated from:

Praapti Jayaswal1
Mohd Ilyas1
Kuljit Singh1,2
Saurabh Kumar1,3
Lovely Sisodiya1
Sapna Jain1
Rahul Mahlawat1
Nishant Sharma1
Vishal Gupta1
Krishnamohan Atmakuri1
1Bacterial Pathogenesis Laboratory, Infectious Diseases and Immunology Group, Translational Health Science and Technology Institute, NCR Biotech Science Cluster
2Clinical Microbiology Division, CSIR-Indian Institute of Integrative Medicine
3ICAR-Research Complex for Eastern Region
4Public Health Research Institute, Rutgers University

to:

Praapti Jayaswal1
Mohd Ilyas1
Kuljit Singh1,2
Saurabh Kumar1,3
Lovely Sisodiya1
Sapna Jain1
Rahul Mahlawat1
Nishant Sharma1,4
Vishal Gupta1
Krishnamohan Atmakuri1
1Bacterial Pathogenesis Laboratory, Infectious Diseases and Immunology Group, Translational Health Science and Technology Institute, NCR Biotech Science Cluster
2Clinical Microbiology Division, CSIR-Indian Institute of Integrative Medicine
3ICAR-Research Complex for Eastern Region
4Public Health Research Institute, Rutgers University

Tagi

Zewn trzkom rkowe p cherzyki pr tk wrekombinowane EVnatywne EVMycobacterium smegmatiswzbogacanie EVultracentryfuga gradientowa g sto cibakteryjne EVdostarczanie EsxAfuzja z mCherrytransmisyjna mikroskopia elektronowa

Powiązane artykuły