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A cápsula é um factor de virulência importante em muitas espécies bacterianas incluindo K. pneumoniae3, Streptococcus pneumoniae9, Acinetobacter10e Neisseria11 espécies. Embora existem vários métodos para quantificação e visualização de cápsulas bacterianas, neste momento, há nenhum método amplamente utilizado para separar fisicamente as células capsuladas e não capsuladas. Neste artigo, temos demonstrado um método robusto para separação baseada em cápsula de populações bacterianas, com múltiplas aplicações potenciais em conjunto com diferentes protocolos de upstream ou downstream.
A presença de uma cápsula de superfície pode reduzir a densidade de célula bacteriana, que permite a separação por centrifugação de gradiente de densidade (Figura 2D). Podemos ter validado esse método em K. pneumoniae NTUH-K204412 e ATCC4381613 , bem como em 23F de Streptococcus pneumoniae 14 e seu mutante decps Δ15. Esse método usa Percoll16 como o principal constituinte do gradiente de densidade, que é uma suspensão de partículas de sílica coloidal revestidas com baixa viscosidade e nenhuma toxicidade para bactérias - em princípio, outras substâncias que satisfazem estes critérios pode ser usado para estabelecer o gradiente de densidade.
Isso pode ser um desafio para garantir que camadas de densidade diferente não se misturam ao construir gradientes de densidade, e se mistura ocorrer, o método de separação não dará resultados limpos. Apresentamos a seguir dois métodos alternativos para despejar os gradientes, usando uma agulha ou uma pipeta — ambos são eficazes, e qual método usar é simplesmente uma questão de preferência. Para todas as etapas que envolvem a pipetagem de uma substância (uma suspensão bacteriana, ou uma camada de gradiente mais diluída) acima de uma camada de gradiente, pipetagem várias alíquotas de volumes menores pode tornar mais fácil para conseguir uma interface afiada sem qualquer mistura de camadas.
Uma limitação do presente protocolo é que seu desempenho com outras espécies bacterianas não pode ser garantido. Portanto, é fundamental ao examinar uma nova espécie bacteriana ou tensão para validar a separação baseada na densidade usando um método de quantificação da cápsula adicional, independente. Visualizando as bactérias presentes em cada fração pela microscopia com manchas de cápsula adequadas é um método confiável para os quais protocolos detalhados estão disponíveis17. Alternativamente, cápsulas contendo ácidos urônicos (tais como aqueles de Escherichia coli e K. pneumoniae) podem ser quantificadas por um ensaio específico, conforme mostrado na Figura 2B1. O teste de centrifugação-baseado mucoviscosity não é apropriado como um método de validação independente, como este ensaio também depende da densidade das células bacterianas.
Outra limitação desse método é que a produção da cápsula é muito sensível às condições de cultura e mesmo as pequenas alterações ao meio de crescimento, temperatura, ou aeração pode afetar os resultados deste teste. Para minimizar esse problema, pesquisadores podem usar um meio de crescimento definido ou um meio complexo consistente com o lote, manter todos os outros parâmetros de crescimento idênticas entre experiências e incluem estirpes de controlo adequadas para permitir a interpretação dos resultados inesperados . Algumas cápsulas bacterianas são frágeis e podem distorcer longe da célula quando culturas são pipetadas. Para evitar o corte de cápsulas, culturas devem ser centrifugadas e resuspended não mais que duas vezes durante a preparação para o carregamento do gradiente. Se a perda da cápsula durante a concentração das culturas permanece problemática, culturas bacterianas podem ser aplicadas a um gradiente de densidade diretamente, com um volume maior de suspensão bacteriana adicionado se necessário para visualização.
Futuras aplicações deste método são a aplicá-la a outras espécies bacterianas e usar esta separação em conjunto com diferentes tecnologias de upstream e downstream. Além da densidade-TraDISort8, sugerimos que separação gradiente de densidade de bactérias capsuladas poderia ser utilizada para isolamento de mutantes com cápsula alterada, para a purificação de células capsuladas de culturas mistas ou amostras complexas e para rápida criação de perfil de produção da cápsula em múltiplas variedades. Finalmente, esta tecnologia poderia ser usada para examinar outros fenótipos bacterianos como agregação.