Bu protokol, pelikül biyofilmi geliştirmek için sağlam bir yöntemi tanımlar. Yöntem, farklı kültür hacimlerine ölçeklenebilir ve çeşitli deneysel hedefler için kolay benimseme sağlar. Yöntemin tasarımı, çeşitli mikobakteri türlerinin biyofilm oluşturma potansiyelinin kalitatif veya kantitatif olarak değerlendirilmesini sağlar.
Birçok bakteri, karmaşık doğal topluluklarda gelişir ve iletişim, işbirliği ve rekabet gibi çok hücreliliğin temel özelliklerini sergiler. Bakteriyel çok hücreli davranışın en yaygın tezahürü, genellikle patojenite ile bağlantılı olan biyofilmlerin oluşumudur. Biyofilmler, antimikrobiyal ajanlara karşı bir sığınak sunarak antimikrobiyal direncin ortaya çıkmasını teşvik eder. Çalkalama şişesi sıvı kültürlerinde bakteri yetiştirmenin geleneksel uygulaması, doğadaki uygun fizyolojik büyümelerini temsil etmekte başarısız olur ve sonuç olarak karmaşık dinamiklerini anlamamızı sınırlar. Özellikle, biyofilmlerde bulunan bakterilerin metabolik ve transkripsiyonel profilleri, doğal olarak büyüyen hücrelerinkine çok benzer. Bu paralellik, biyofilmlerin temel ve translasyonel araştırmalar için ideal bir model olarak önemini vurgulamaktadır. Bu makale, pelikül biyofilmlerinin yetiştirilmesi için bir tekniği göstermek için Mycobacterium smegmatis’in bir model organizma olarak kullanılmasına odaklanmaktadır. Yaklaşım, çeşitli kültür hacimlerine uyarlanabilir ve antimikrobiyal çalışmalar gibi çeşitli deneysel hedefler için uygulanmasını kolaylaştırır. Ayrıca, yöntemin tasarımı, farklı mikobakteri türlerinin biyofilm oluşturma yeteneklerinin küçük ayarlamalarla kalitatif veya kantitatif olarak değerlendirilmesini sağlar.
Bakteriler tek hücreli varlıklar olarak hayatta kalabilirler; Bununla birlikte, fizyolojik olarak ilgili koşulların çoğunda, topluluk taklitçilerine dönüşürler. Biyofilm, kendi kendine üretilen bir matris1 içinde kaplanmış kümelenmiş hücreler tarafından oluşturulan, yaygın olarak tanınan bir bakteri topluluğu organizasyonudur. Bu tür bir montaj, erken çok hücrelilik imzalarına sahiptir ve bakteri sistemlerine daha yüksek stres direnci sağlar. Biyofilmler genellikle antimikrobiyallere toleranslıdır ve mikrobiyal enfeksiyonların neredeyse %80’inden sorumlu olduğu tahmin edilmektedir 2,3.
Çalkalama şişesi ve plaka bazlı kültürler geleneksel olarak bakteri kültürü için olağan uygulamalar olmuştur. Muazzam kabul edilebilirlikleri ve başarıları, kullanım kolaylığına, tekrarlanabilirliğine ve ölçeklenebilirliğine bağlanabilir. Bununla birlikte, fizyolojik bağlam eksikliği, bu tür sistemler kullanılarak üretilen bilginin çeviri potansiyelini sınırlar4. Bu nedenle, biyofilmler bakteri patofizyolojisini incelemek için çekici bir model sistem haline gelmektedir. Biyofilmler, doğal koşulları yakından yansıtan dinamik bir model sistemi sağlar ve araştırmacıların besin gradyanları ve mekansal heterojenlik gibi fizyolojik yönleri çoğaltmasına olanak tanır 5,6.
Biyofilm yaşam tarzı, kötü şöhretli Mycobacterium tuberculosis de dahil olmak üzere mikobakteriler usta biyofilm oluşturucular olduğundan, mikobakteriyel çalışmalarda özellikle önemlidir7. Biyofilmler içinde gelişme yetenekleri, enfeksiyonlar sırasında konakçı dokularda kalıcılıklarına katkıda bulunur. Biyofilm yaşam tarzlarıyla ilişkili doğal antibiyotik direnci göz önüne alındığında, mikobakteriyel hastalıkların tedavisinde zorlu bir zorluk teşkil etmektedir8. Biyofilmler ayrıca, karmaşık mikrobiyal topluluklar içinde mikobakteriler tarafından kullanılan benzersiz metabolik adaptasyonların ve besin kullanım stratejilerinin araştırılmasına izin verdikleri için mikobakteriyel metabolizmayı incelemek için ideal bir model sistem sağlarlar9.
Biyofilm, mikobakteriyel çalışmalariçin daha iyi bir model sistem olarak giderek daha fazla kabul edilirken10, özellikle farklı laboratuvarlarda yürütülen çalışmalar arasında paralellikler çizmek için tutarlı ve tekrarlanabilir standart işletim prosedürlerine ihtiyaç vardır. Burada özetlenen yöntem, bir mikobakteriyel tür olan M. smegmatis için biyofilm oluşturma prosedürlerini açıklar. M. smegmatis , patojenite olmaması ve daha hızlı biyofilm oluşum kinetiği göz önüne alındığında, mikobakteriyel biyofilmleri incelemek için daha erişilebilir bir modeldir. Yöntem, antimikobakteriyel tarama, metabolit ekstraksiyonu ve omik çalışmaları gibi uygulamalara uyacak şekilde değiştirilebilir.
Mikropların çok hücreli yaşam tarzı neredeyse bir asır önce tanımlandı; Bununla birlikte, çoğunlukla sağlam yöntemlerin olmaması nedeniyle klinik çalışmalar seyrek kalmaktadır14. Biyofilm biyolojisi ile ilgili çalışmalarda açıklanan yöntemlerin uyarlanması genellikle zordur. Burada, kritik adımların gösterilmesiyle desteklenen ayrıntılı metodolojinin, protokollerin tekrarlanabilirliğini iyileştirmesi beklenmektedir.
<p class="j…The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, Amitesh Anand’a verilen DBT-Ramalingaswami Bursu tarafından desteklenmiştir.
0.2 µM PVDF syringe filter | Axiva | SFNY04 R | |
1 mL tips | Genetix | GXM-611000 C | |
10 µL tips | Genetix | GXM-6110 C | |
200 µL tips | Genetix | GXM-61200C | |
6-well polypropylene plates | Tarsons | 980010 | |
Amber tubes | Tarsons | 546051 | |
Autoclave | Hospharma | ||
Biosafety Cabinet A II | MSET | ||
Blotting paper | Any suitable vendor | ||
Centrifuge | Eppendorf | ||
Citric acid | Sigma | 251275 | |
Cuvettes | Bio-Rad | 2239955 | |
Ferric ammonium citrate | Sigma | F5879 | |
Gel documentation system | Bio-Rad | ||
Glass Beads | Sigma | G8772 | |
Glucose | Sigma | 49139 | |
Glycerol | Sigma | G5516 | |
Inoculation loops | Genaxy | HS81121C | |
L-Aspargine | Sigma | A0884 | |
LB-agar | Himedia | M1151 | |
LB-media | Himedia | M575 | |
M. smegmatis mc2155 cryo-stock | ATCC | 700084 | |
Magnesium sulfate | Sigma | M2643 | |
Micropipettes | Gilson | ||
Parafilm | Tarsons | ||
Petri Dish | Tarsons | 460020 | |
pH meter | Labman Scientific Instruments | ||
Plate Reader | Tecan | ||
Polypropylene test tubes | Genaxy | GEN-14100-PS | |
Potassium phosphate monobasic | Sigma | P5379 | |
Rifampicin | MedchemExpress | HY-B0272 | |
Serological pipette | SPL Life Sciences | 95210 | |
Shaker Incubator | Eppendorf | ||
Spatula | |||
Spectrophotometer | Thermo Scientific | ||
Static Incubator | CARON | ||
Sterile 10 mL syringe | Becton Dickinson | 309642 | |
Sterile 50 mL syringe | Becton Dickinson | 309653 | |
Tween-80 | Sigma | P1754 | |
Weighing balance | Sartorius | ||
Zinc sulfate | Sigma | Z0251 |