1. cepas e as condições de cultura
Nota: A Comunidade oral sintética foi composta por cepas comumente presentes no microbiome oral3.
- Obter as seguintes estirpes de coleção de cultura do tipo americano (ATCC): Aggregatibacter actinomycetemcomitans (ATCC 43718), Fusobacterium nucleatum (ATCC 10953), Porphyromonas gingivalis (ATCC 33277), Prevotella intermedia (ATCC 25611), Streptococcus mutans (ATCC 25175), Streptococcus sobrinus (ATCC 33478), Actinomyces naeslundii (ATCC 51655), Streptococcus gordonii (ATCC 49818), Actinomyces viscosus (ATCC 15987) e Streptococcus mitis (ATCC 49456).
- Veillonella parvula do Leibniz Institute DSMZ-alemão coleção de microorganismos e culturas de células (DSM 2007), Streptococcus sanguinis , da coleção de bactérias BCCM/LMG (LMG 14657) de adquirir e usar Streptococcus salivarius estirpe TOVE-R9e Streptococcus oral10.
2. desenvolvimento de um representante da Comunidade terminousua da Microbiome Oral
Nota: Gere uma comunidade sintética para simular a potencial capacidade de aderência de bactérias orais para o epitélio do intestino em vitro . Crescer bactérias em placas de ágar sangue suplementadas com 5 hemina μg/mL, 1 menadiona μg/mL e o sangue de cavalo desfibrinado estéril de 5%, conforme descrito em Hernandez-Sanabria et al (2017) 11. em breve:
- Dissolver 100 mg de hemina em 2 mL de 1 M de NaOH, adicionar 100 mL de água destilada esterilizada. Guarde em um recipiente escuro. Esterilize através de um filtro de 0,22 µm antes de adicionar ao meio.
- Dissolva 100 mg de menadiona em 20 mL de etanol a 96%. Esterilize através de um filtro de 0,22 µm antes de adicionar ao meio.
- Preparar 1 L de ágar-ágar sangue (ver a Tabela de materiais) de acordo com as instruções do fabricante e autoclave. Deixe arrefecer antes de adicionar o sangue de cavalo e os suplementos. Misture e despeje as placas.
- Prepare a infusão de coração de cérebro modificado (BHI) caldo como relatado anteriormente,12. Adicione 5 μg/mL de hemina e 1 μg/mL de menadiona após esterilização em autoclave.
- Dispense o 9 mL do meio em tubos de Hungate e feche com uma rolha de borracha e uma tampa de alumínio. Lave os tubos com N2/CO2 (90% / 10%).
- Recuperar a 1 mL de meio anaeróbico com uma seringa e coloque-o em um tubo de microcentrifugadora de 1,5 mL. Escolhe a única colônias de cada espécie bacteriana, Ressuspender a médio e transferência de volta para o BHI modificado anaeróbica. Incube durante 48 h a 37 ° C, com exceção de S. salivarius, que devem ser incubadas durante 24 h.
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Se necessário, confirme a pureza das culturas antes da montagem da Comunidade sintética. Em breve:
- Extrair o DNA das culturas líquidas como Hernandez-Sanabria et al (2010) 13 e amplificar o gene 16S rRNA, usando as primeiras demão 27F (AGAGTTTGATYMTGGCTCAG) e 1492R (TACGGYTACCTTGTTACGACT) e o programa a seguir: 5 minutos a 95 ° C, 30 ciclos de 95 ° C por 1 min, 55 ° C por 1 min e 72 ° C por 1,5 min, seguido por uma etapa de extensão final de 5 min a 72 ° C.
- Purificar o produto PCR com um comercial kit (veja a Tabela de materiais), seguindo as instruções do fabricante.
- Realizar a reação de sequenciamento dos produtos purificados em um volume total de 10 μL contendo 0,5 μL de tintura (ver Tabela de materiais), 3.2 pmol de M13f primer (CGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC), 2,0 μL de 5x buffer de sequenciamento e 20 ng do modelo, usando um sistema de sequenciamento comercial com kit (veja a Tabela de materiais).
Nota: Tivemos este procedimento realizado comercialmente.
- Executar uma pesquisa de explosão em todas as sequências (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) para determinar o taxon conhecido mais próximo e comparar com a sequência da estirpe original usando a ferramenta on-line de RDP classificador (http://rdp.cme.msu.edu/) e a SINA Serviço de alinhamento (https://www.arb-silva.de/aligner/).
- Medir o número de células no final da incubação, usando citometria de fluxo e mancha de SYBR Green/Propidium iodeto como descrito em Hernandez-Sanabria et al (2017) 11. diluir as culturas para 105 células mL-1, usando modificado BHI.
- Adicionar 1 mL de S. mitis em 75 mL de BHI anaeróbica e incubar até fase estacionária (6 h). A seguir, recolha 0,75 mL de cada estirpe diluído e misturar em condições anaeróbias.
- Uma vez que todas as culturas foram misturadas, tomar 1 mL do microcosmo e adicionar a 75 mL de BHI. Incubar a Comunidade sintética abaixo dos 10% CO2, 10% H2, 80% N2 por 48 h a 37 ° C e 200 rpm (ver Tabela de materiais).
- Medir a densidade de células como no 2.8. antes de apresentar a Comunidade para o modelo de célula. Composição da Comunidade pode ser avaliada com PCR quantitativo em tempo real, usando as primeiras demão e recozimento temperaturas no quadro 1 do Slomka et al (2017) 10. Além disso, usar o sequenciamento de amplicons do 16S rRNA gene para fornecer informações sobre os membros iniciais presentes13,14. Para qualquer protocolo de confirmação de identidade, use cDNA como um modelo para indicar as bactérias ativamente transcrevendo as proteínas e usar o DNA como um modelo para revelar a presença ou ausência das cepas.
3. práticas de cultura de pilha geral
Nota: Para aspectos gerais da cultura de pilha, os autores referem-se ao mestre e Stacey (2007)15. Obter linha de celular usada a partir da coleção de autenticado célula culturas europeias (Caco-2 ECACC 86010202 e 12040401 de ECACC HT29-MTX-E12, saúde pública, Inglaterra, Reino Unido). Reagentes para cultura de células podem ser comprados (consulte Tabela de materiais), a menos que especificado de outra forma.
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Manutenção e passagem de linhas de células Caco-2 e HT29-MTX
Nota: Células Caco-2 e HT29-MTX rotineiramente são cultivadas em frascos de cultura de tecidos de2 25 cm contendo complementado meio DMEM (tabela 1). As células são trypsinized quando é alcançada a confluência de 60-70%.
- Retire os frascos, o meio de cultura celular. Lave duas vezes com 5 mL de PBS sem Ca ++/. mg ++.
- Adicione 2 mL de uma solução de 0,5 mg/L de tripsina e 0,22 g/L ácido etilenodiaminotetracético (EDTA). Distribua a solução de tripsina movendo suavemente o frasco. Retire 1,5 mL da solução de tripsina e incubar o frasco a 37 ° C por 10 min.
- Verifique sob o microscópio se células são desanexadas da superfície do balão. Incube durante 5min adicional, se necessário.
- Adicione 5 mL de meios de cultura celular complementado no balão para inactivar a tripsina. Pipetar acima e para baixo para obter uma suspensão homogênea única célula.
- Imediatamente, pegue um 50 µ l alíquota da suspensão celular e misturar com a solução de azul de Tripan 0,4% estéril em uma proporção de 1:1 (v/v) para as células Caco-2 ou 1:5 v/v para HT29-MTX. Mix por pipetagem e carga em uma câmara de contagem (ver Tabela de materiais).
- Contar as células viáveis (células brancas brilhantes) sob o microscópio (consulte as instruções do fabricante).
- As sementes em um balão de novo em uma densidade de 4 x 105 células/cm2 e 1 x 104 células/cm2, Caco-2 e HT29-MTX, respectivamente.
Nota: células Caco-2 (1) diferenciam e formam junções apertadas uma vez atingindo a confluência. É extremamente importante evitar sobreconfluência antes tripsinização. Crescimento excessivo de células em balão pode causar falha no destacamento de célula após grupos tripsinização e/ou células. (2) HT29-MTX células são produtoras de muco células com alta atividade metabólica16. Esses recursos podem causar uma rápida acidificação dos meios de cultura de células, especialmente se as células estão em alta densidade. Tampão HEPES pode ser adicionado ao meio de cultura celular (tabela 1) para manter o pH entre 7 e 7,2. Se o pH cai, a mídia pode ser trocado quando Confluencia é inferior a 50%. No entanto, se a confluencia > 50%, a cultura de pilha deve ser dividida.
4. montagem de um modelo de célula electrolyzer simulando a Interface de Host-micróbio do intestino
Nota: Complete a co-cultura em dobro poços de câmara (diâmetro 24mm, poros tamanho 0,4 μm; ver Tabela de materiais).
- Adicione 1,5 mL de meio de cultura de célula completa para o compartimento apical e 2 mL para o basal. Pre-incube durante 20 a 30 min obter uma distribuição uniforme da suspensão celular quando a semeadura.
- Trypsinize a cultura de células Caco-2 e HT29-MTX conforme descrito na seção 3. O procedimento tripsinização com precisão é imprescindível para alcançar uma distribuição homogénea de ambas as linhas de celular, em suspensão uma única célula, sem grumos.
- Conte as células viáveis, conforme descrito em 3.1.8.
- Ajuste a densidade da célula para 6,5 x 104 células/cm2 numa proporção de 90/10 de células Caco-2/HT29-MTX.
- Homogeneizar as suspensões celulares e adicionar o volume correspondente de células Caco-2 e HT29-MTX pré-cheia recipiente estéril com meio de cultura celular completados. Remova a mídia pré-incubado do lado apical da câmara por aspiração.
- Delicadamente misture a suspensão de células pipetando e transferir 1,5 mL para o compartimento apical de inserções da câmara. O procedimento de semeadura exige uma constante homogeneização da suspensão de células, como células tendem a sedimentar. Dependendo da experiência do usuário e velocidade de trabalho, suspensão de células deve ser misturado depois da preparação de 1 – 3 poços.
- Mover placas suavemente para trás e para frente e depois à direita para a esquerda para a direita (5 – 10 vezes) para obter um mesmo propagação de células no poço. Transferir para a incubadora e repita o movimento das placas.
- Manter a co-cultura de células Caco-2/HT29-MTX por 15 dias, refrescante compartimentos apicais e basais a cada 2 dias com DMEM completada. Após este tempo, os meios de cultura de células pode ser alterado para completada DMEM sem solução antibiótico/antimicótico.
- Manter o sistema até 20 – 21 dias após semeadura, renovando o meio a cada 2 dias.
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Medir a integridade da barreira epitelial antes de iniciar o ensaio, usando um sistema de resistência elétrica (ver tabela de materiais), seguindo as instruções do fabricante.
- Certifique-se de que o equipamento de TEER está totalmente carregado (> 24 h) antes de iniciar as medições.
- Desconecte o equipamento TEER a alimentação e a cobertura com um saco de plástico de autoclave. Faça um buraco no saco para introduzir o eletrodo e conecte a porta de entrada do medidor. Spray com 70% de etanol/água (v/v), antes de introduzir o equipamento de TEER dentro do gabinete de fluxo.
- Para desinfectar o eletrodo, mergulhe as pontas de eletrodo em solução de etanol/água (v/v) de 70% por 15 min. permitir ao ar seco durante 15 s. enxaguar o eletrodo em meios de cultura de células previamente aquecido.
- Levar as células fora da incubadora e permitir que as células para a temperatura dentro do fluxo do armário.
- Certifique-se de que o medidor está desligado do carregador. Coloque o interruptor de modo Ohms e rode o interruptor de alimentação na.
- Medir a resistência da célula imergindo o eletrodo com a ponta mais curta na inserção e a ponta mais tempo fora do poço. Mantenha o eletrodo em um ângulo de 90° para a inserção da placa.
5. bacteriana sobrevivência após In Vitro as condições de trânsito Gastrointestinal
Nota: Preparar simulado digestão fluidos seguindo o protocolo de Minekus et al . (2014) 17, com as alterações descritas abaixo. Prepare todas as diluições com água ultrapura. Filtro-esterilizar todas as soluções através de um filtro de 0,22 µm e executar o processo de digestão em condições estéreis.
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Digestão oral:
- Coloque 3 mL da comunidade bacteriana em um tubo estéril de 50 mL, misture com 3 mL de fluido de saliva simulado (SSF), contendo (em mmol L-1): KCl, 15.1; KH2PO4, 3.7; NaHCO3, 6,8; MgCl2(H2O)6, 0.5, (NH4) CO3, 0,06; HCl, 1.1; CaCl2(H2O)2, 0,75. Adicione 75 U/mL de α-amilase da saliva humana tipo IX-A e mucina de 2 g/L de tipo suínos estômago II para o SSF.
- Incube a mistura por 2 min, a 37 ° C e 100 rpm. Recolha uma amostra de 2 mL para extração de DNA e quantificação de citometria de fluxo (S1).
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Digestão gástrica:
- Adicionar 4 mL de fluido gástrico simulado (SGF), contendo (em mmol L-1): KCl, 6,9; KH2PO4, 0,9; NaHCO3, 25; NaCl, 47.2; MgCl2(H2O)6, 0.1, (NH4) CO3, 0,5; HCl, 15,6; CaCl2(H2O)2, 0,075. Além disso, o SGF contido de mucina do tipo suínos estômago II 2 g/L.
- Medir o pH e ajustar o pH a 3 com 1 M de HCl, se necessário. Incube a 37 ° C e 100 rpm. Recolha uma amostra de 2 mL (S2).
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Digestão do intestino delgado:
- Adicionar 4 mL de líquido intestinal simulado (SIF) que contém (em mmol L-1): KCl, 6,8; KH2PO4, 0,8; NaHCO3, 85; NaCl, 38,4; MgCl2(H2O)6, 0,33; HCl, 8.4; CaCl2(H2O)2, 0,3; para o tubo de digestão.
- Ajuste o pH 7 com 1 M de NaOH, se necessário. Incube a 37 ° C e 100 rpm. Recolha uma amostra de 2 mL (S3).
6. capacidade de colonização bacteriana In Vitro trânsito Gastrointestinal condições a seguir
- Centrifugue a 2 mL de digestão do intestino delgado, durante 10 minutos a 2.650 x g.
- Remover o sobrenadante e misturar a pelota bacteriana com 5 mL de DMEM completada sem antibiótico e antibacteriano.
- Mancha e quantificar células intactas/danificado usando um citômetro de fluxo (ver Tabela de materiais), como descrito por Hernandez-Sanabria et al (2017) 11.
- Ajuste a densidade da célula a 10 células/mL viável5 diluindo em DMEM completada sem antibiótico e antibacteriano.
- Remover o meio apical do sistema transwell e adicionar 1,5 mL da suspensão bacteriana. Cultura co o sistema por 2 h em condições de cultura celular geral (37 ° C, umidade de 95%, 5% CO2).
Nota: Este tempo pode ser estendido até 48 h, dependendo do protocolo experimental necessário. A cultura de co pode ser mantida em uma incubadora diferente daquele usado para a manutenção de rotina de célula, para evitar contaminações.
- Medir os valores TEER após a incubação, para avaliar a integridade da barreira epitelial, conforme descrito em 4.11.
- Ao completar o tempo de incubação, remova a mídia apical e coletar 0,5 mL para mais análises (S4). Uma subamostra de mídia pode ser usada para avaliação da viabilidade celular por ensaio de lactato desidrogenase (LDH) (ver Tabela de materiais), seguindo as instruções do fabricante.
- Adicione 0,5 mL de N-acetilcisteína de 10 mM em HBSS (NAC-buffer) para solubilizar o muco produzido pelo HT29-MTX e recuperar bactérias aderidas. Incubar as placas a 37 ° C, durante 1 h, sob agitação (135 rpm, consulte a Tabela de materiais).
- Recuperar o NAC-HBSS em um tubo de microcentrifugadora (S5) e lavar duas vezes as células com 1 mL DPBS.
- Adicionar 0,5 mL de 0.5% Triton X-100 (w/v) em cima de monocamadas, perturbar as células pipetando, recuperar o líquido e o vórtice para 1 min. velocidade é crucial para não danificar as células bacterianas com o detergente.
- Centrifugar as células por 5 min a 2.650 x ge separar o sobrenadante (S6) e o pellet (S7).
7. análise da amostra
Nota: Analise amostras coletadas (S1-S7) para avaliar a viabilidade bacteriana e aderência potencial para as células intestinais, seguindo uma simulado digestão gastrointestinal.
- Viabilidade bacteriana: passar amostras S1-S5 duas vezes através de um 0,45 µm e quantificar células bacterianas usando coloracao celular vivo/morto e fluxo cytometry, conforme indicado no passo 2.811.
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Potencial de adesão: preparar diluições em série (-1 a -8) para S1-S6 e raia de 10 µ l em ágar sangue e modificados placas BHI. Incube a 37 ° C em condições anaeróbias por 24 – 48 h placa o mesmo volume de S7 não diluído.
- Identificação taxonômica de bactérias aderidas:
- Escolha colônias individuais com um loop de cultura e ressuspender cada em 10 µ l de água livre de nuclease. Coletar 4 µ l da suspensão e usá-lo como um modelo para amplificação por PCR do gene 16S rRNA utilizando os primers e as condições descritas em 2.7.1.
- Realize o sequenciamento seguindo o protocolo em 2.7.3 e validação da sequência usando o procedimento incluído no 2.7.4.
- Fazer mais análise a jusante, tais como extração de DNA total, qPCR quantificação e/ou 16S rRNA amplicon arranjar em sequência, extração de RNA e transcriptomic de perfil conforme desejado.
Nota: Quantificação de citometria de fluxo foi realizada imediatamente após a amostragem. Como um controle para células de membrana-permeabilizado, foi utilizada uma amostra exposta a 70 ° C por 3 min. Ruído de fundo foi avaliado pela medição com citometria de fluxo, a digestão fluidos ou amostras obtidas a partir do modelo de cultura celular sem bactérias. Cada amostra foi medida em triplicado.