Визуализационная проточная цитометрия для изучения микробной автоагрегации
29 сентября 2023 г.
Этот протокол описывает количественный подход к измерению микробной автоагрегации с помощью визуализационной проточной цитометрии.
В этом исследовании в качестве модели использовались виды Lactobacillus для демонстрации эффективности визуализационного анализа проточной цитометрии при изучении микробной автоагрегации. Основное внимание уделяется анализу реакции аутоагрегации видов Lactobacillus на простые углеводы из рациона. Наиболее часто используемыми методами измерения автоагрегации являются спектральная фотометрия, которая измеряет микробные суспензии, мутность или оптическую плотность, и традиционные методы микроскопии, такие как светлое поле, фазовый контраст и флуоресцентная микроскопия.
Когда речь идет о высокопроизводительной визуализации, одной из основных экспериментальных проблем является сегментация по одному событию. В этом протоколе это единый агрегат. Визуализационная проточная цитометрия элегантно решает эту проблему и предоставляет исследователям мощный инструмент для изучения автоагрегации.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании изучается микробная автоагглютинация на примере модельной системы Lactobacillaceae, при этом особое внимание уделяется эффективности метода проточной цитометрии с визуализацией для проведения анализа. Исследование сосредоточено на реакции видов Lactobacillaceae на пищевые углеводы и предполагает использование высокопроизводительных методов визуализации.
Основные компоненты исследования
Область исследований
- Микробная автоагрегация
- Влияние пищевых углеводов
- Анализ методом проточной цитометрии с визуализацией
Теоретические основы
- Традиционные методы измерения автоагрегации включают спектрофотометрию и микроскопию.
- Проблемы сегментации единичных событий при высокопроизводительном имиджинге.
- Важность анализа поведения микроорганизмов в зависимости от питания.
Используемые методы
- Проточная цитометрия с визуализацией для изучения аутоагрегации микроорганизмов
- Виды семейства Lactobacillaceae в качестве модельных организмов
- Протоколы калибровки и сбора данных для проточной цитометрии
Основные результаты
- Вариации характеристик агрегации различных штаммов МЛК в ответ на воздействие сахаров.
- Наблюдение одиночных клеток, мелких агрегатов, более крупных агрегатов и цепочек в исследуемых штаммах.
- Анализ данных выявил значимые результаты относительно влияния ферментируемых и неферментируемых сахаров.
Выводы
- Исследование демонстрирует потенциал проточной цитометрии с визуализацией для изучения аутоагрегации микробов.
- Результаты позволяют понять, как компоненты рациона влияют на поведение микробов.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Проточная цитометрия с визуализацией (IFC) обеспечивает высокопроизводительный количественный анализ аутоагрегации микробов, решая одну из основных проблем фенотипического скрининга пробиотических штаммов. Эта возможность повышает точность прогнозирования на ранних этапах поиска путем установления связи между поведением клеток при агрегации и переменными окружающей среды, такими как пищевые углеводы. Интеграция IFC в рабочие процессы поиска улучшает механистическое снижение рисков и помогает в принятии решений по формированию портфеля препаратов для терапии, направленной на микробиом.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет исследовать механизмы агрегации микроорганизмов в ответ на определенные стимулы окружающей среды.
- Обеспечивает функциональную валидацию поведения пробиотических штаммов, имеющего значение для взаимодействия с организмом хозяина.
- Способствует снижению механистических рисков за счет количественного анализа фенотипов агрегации в библиотеках штаммов.
- Повышает точность прогнозирования при отборе кандидатов в программах на основе микробиома.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает получение стандартизированных высокопроизводительных морфометрических данных для разработки анализов.
- Позволяет проводить воспроизводимый количественный анализ отдельных клеток, малых агрегатов и более крупных структур.
- Поддерживает масштабируемый скрининг реакций штаммов на компоненты диеты.
- Предоставляет надежные шаблоны для сравнения данных между разными образцами и исследованиями.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет фенотипы агрегации in vitro с потенциальными функциональными результатами in vivo.
- Обеспечивает трансляционную преемственность, связывая модуляцию диеты с поведением микробиоты.
- Позволяет осуществлять риск-ориентированный отбор штаммов с желаемыми профилями агрегации.
- Способствует поиску биомаркеров для исследований эффективности пробиотиков.
Интеграция в конвейер и рабочий процесс
Анализ агрегации на основе IFC вписывается в континуум от раннего поиска до идентификации ведущих соединений в рамках исследований и разработок в области микробиома и пробиотиков.
- Открывающая биология: Количественная оценка агрегации как функционального фенотипа для проверки гипотез и уточнения путей передачи сигнала.
- Скрининг: Обеспечение воспроизводимых количественных результатов для проверки готовности анализа и оценки соединений.
- Аналитика: Возможность морфометрического и статистического анализа распределения агрегатов при различных условиях.
- Трансляционные исследования: Связь данных об агрегации in vitro с выбором доклинических моделей и согласованием биомаркеров.
- Корпоративное повторное использование: Создание многократного использования аналитической платформы для различных библиотек микробных штаммов и диетических вмешательств.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает точность прогнозирования и снижает механистическую неопределенность при отборе кандидатов в пробиотики.
- Операционная ценность: стандартизирует измерение агрегации и обеспечивает высокопроизводительные, воспроизводимые рабочие процессы.
- Стратегическая ценность: позволяет принимать обоснованные решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и осуществлять экономически эффективную сортировку портфеля.
- Влияние на портфель: способствует приоритизации штаммов с валидированными фенотипами агрегации с учетом рисков.
Рекомендации по внедрению
- Требуется опыт работы в области проточной цитометрии и морфометрического анализа данных.
- Необходим доступ к приборам для имидж-цитометрии высокого разрешения.
- Требуются стандартизированные шаблоны гейтирования и анализа для обеспечения сопоставимости результатов различных исследований.
- Может потребоваться адаптация метода для различных видов микроорганизмов или условий питания.
- Возможность разграничения определенных морфологий агрегатов (например, цепочек и крупных агрегатов) может быть ограничена текущим разрешением.
