$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Podfilum drożdży pączkujących zawiera wiele ważnych modeli biologicznych i biotechnologicznych. Powszechnym i kluczowym zadaniem w badaniach nad drożdżami jest ilościowe określenie wpływu zaburzeń genetycznych lub środowiskowych, w tym tych ostatnich – leczenia stresowego lub farmakologicznym. Na przykład w fermentacji przemysłowej producenci muszą monitorować żywotność hodowli drożdży, aby zapewnić efektywność i jakość procesu fermentacji 1,2. Podczas badania patogennych gatunków drożdży pomiar ich przeżywalności po leczeniu stresowym lub przeciwgrzybiczym jest kluczowy dla zrozumienia genetycznych i mechanistycznych podstaw cech związanych z infekcją, takich jak oporność przeciwgrzybicza. Pomiar przeżywalności na cewnikach i powierzchniach jest również ważnym zadaniem w warunkach klinicznych3. Te różnorodne scenariusze wymagają podejść ilościowych, które mogą szybko i dokładnie mierzyć efekty leczenia farmakologicznego i leczenia stresowego.
Istniejące metody osiągania powyższego celu dzielą się na trzy główne kategorie w zależności od tego, co mierzą. Pierwsza kategoria mierzy klonogeniczność, czyli zdolność poszczególnych komórek drożdży do tworzenia jednej kolonii po stresie. Reprezentatywną metodą w tej kategorii jest test Colony Forming Unit (CFU). Druga kategoria mierzy witalność, która opiera się na wykrywaniu aktywności enzymatycznej w komórkach żywych. Przykładami są sondy chemiczne, takie jak barwnik FUN-14. Trzecia kategoria metod mierzy integralność błony plazmatycznej – nieodwracalna utrata integralności błony plazmatycznej jest uznawana za "punkt bez powrotu" dla śmierci komórki5. Przykładami tej kategorii są barwniki fluorescencyjne, takie jak jodek propidiu (PI).
Praca ta przedstawia zoptymalizowany test ŻYWY/MARTWY połączony z cytometrią przepływową, aby osiągnąć szybkie i skalowalne określenie przeżycia drożdży po leczeniu stresowym. Ten test oparty na przepuszczalności błony jest szybszy niż CFU, ponieważ trwa 15-30 minut barwienia w porównaniu do 24-48 godzin inkubacji, aby utworzyć się kolonie. Ponadto próbki barwione barwieniem ŻYWYM/MARTWYM można łatwo badać za pomocą cytometrii przepływowej oprócz mikroskopii, która mierzy dziesiątki tysięcy komórek w ciągu kilku sekund i umożliwia łatwe przetwarzanie próbek 96-dołkowych do testów o wysokiej przepustowości. W rezultacie ten test jest szybki, ilościowy i skalowalny. W tym protokole stosuje się dwuskładnikowy barwnik LIVE/DEAD składający się z SYTO 9 i PI, aby uzyskać zwiększoną rozdzielczość. SYTO 9 oznacza wszystkie komórki, żywe lub martwe, natomiast PI wchodzi do komórek z uszkodzonymi błonami plazmocznymi 6,7. Dlatego żywe komórki gromadzą tylko SYTO 9, podczas gdy martwe komórki gromadzą zarówno SYTO 9, jak i PI. Ponieważ PI ma wyższe powinowactwo niż SYTO 9 do kwasu nukleinowego, konkurencyjnie wyklucza ten ostatni w komórce8. Ponadto oba barwniki tworzą parę Förstera Rezonansu Energii Transferowej (FRET), gdzie emisja SYTO 9 jest pochłaniana przez PI jako wzbudzenie. W rezultacie martwe komórki wykazują stonowaną zieleń i silną czerwoną fluorescencję. Dla porównania, żywe komórki wykazują jasnozieloną fluorescencję8. Ta różnica umożliwia lepsze rozróżnienie między żywymi a martwymi komórkami w obecności zmienności intensywności fluorescencji w każdej grupie.
Od czasu pierwszego raportu dotyczącego zastosowania SYTO 9/PI w badaniach drożdży w 2004 roku stosowanie SYTO 9/PI było nieregularne i w dużej mierze ograniczone do ocen jakościowych z użyciem mikroskopii 7,9,10,11,12,13,14,15 . Głównym ograniczeniem jego zastosowania jako ilościowego testu przeżywalności drożdży jest brak systematycznej charakterystyki i porównania z szeroko stosowanymi metodami, takimi jak CFU. Protokół ten opisuje standaryzowany test obejmujący bufor barwienia, stężenie barwnika, czas barwienia oraz ustawienia cytometrii przepływowej, które minimalizują artefakty i dają powtarzalne wyniki stosowane do C. glabrata oraz dwóch innych drożdży16. Ponieważ barwienie SYTO 9/PI ujawnia pośrednią "uszkodzoną" populację komórek, które różnią się wzorcem barwienia zarówno od żywych, jak i martwych, może uzupełnić CFU, ujawniając bardziej szczegółowe informacje o wpływie leczenia stresu na komórki drożdży, co potencjalnie umożliwia nowe zastosowania.