Yöntem makalesi

Tasarım ve Düşük Maliyetli kullanımı, Otomatik Morbidostat Bakterilerin Adaptif Evolution için antibiyotik ilaç Seçimi Altında

9.6K görüntüleme

DOI:

10.3791/54426

27 Eylül 2016

Bu makalede

Özet

İlaç konsantrasyonunu dinamik olarak ayarlayarak antibiyotik ilaç direncinin karakterizasyonunu sağlayan düşük maliyetli, yapılandırılabilir bir morbidostat tarif ediyoruz. Cihaz, çoğullanmış bir mikroakışkan platform ile entegre edilebilir. Yaklaşım, laboratuvar antibiyotik ilaç direnci çalışmaları için ölçeklendirilebilir.

Özet

Biz antibiyotik direnci evrimsel yolu tanımlamak için düşük maliyetli, yapılandırılabilir morbidostat açıklar. morbidostat sürekli bakteri gelişimini izler ve dinamik onlar ilaç direnci elde etmek için geliştikçe sürekli bakteri meydan okumak için ilaç konsantrasyonunu ayarlayan bakteriyel kültür cihazdır. Cihaz ~ 10 ml çalışma hacmi bulunmaktadır ve tam otomatik ve optik yoğunluk ölçümü ve orta ve ilaç dağıtımı için mikro pompalar ile donatılmıştır. Platformu doğrulamak için, biz 1655 Escherichia coli MG trimetoprim direncinin aşamalı satın ölçüldü ve hücre morfolojisi ve antibiyotik duyarlılıklarının araştırmak için multiplekslenmiş mikroakışkan platformu cihazı entegre edilmiştir. yaklaşım antibiyotik ilaç direncinin laboratuvar çalışmalarına ölçekli yukarı ve metabolik mühendislik ve diğer bakteri kültürü deneylerinde gerilme geliştirmeleri için evrimi adaptif uzatılabilir olabilir.

Giriş

İlk antibiyotik ilaç penisilin tanıtılmasından bu yana, mikrobiyal antibiyotik direnci küresel bir sağlık sorunu 1 dönüşmüştür. Antibiyotik direnci elde edilmesi geriye in vivo olarak incelenebilir karşın, bu deneylerin koşulları genellikle bütün evrim 2 boyunca kontrol edilmez. Alternatif olarak, adaptif laboratuvar evrim bir antibiyotik ilaç 3'ten çevresel streslere veya seçim baskısı altında bir mikrobiyal türlerin moleküler evrim ortaya çıkarabilir. Son zamanlarda, antibiyotik ilaç direncinin çok iyi kontrol evrimsel deneyler antibiyotik ilaç direnci ortaya çıkmasını aydınlatmıştır. Örneğin, Austin'in grup düzgün ....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Morbidostat Cihaz 1. Montaj ve Ön test

  1. Morbidostat Meclisi
    1. 18 G şırınga iğne ile kültür flakon kapağı 3 delikler. ~ Uzunluğunda 7 cm polietilen boru üç parça kesin. kap polietilen boru bu üç parça yerleştirin.
    2. polidimetilsiloksan (PDMS) karışım için döküm olarak hizmet kapağın kenarını sarmak için bant kullanın. bir kürdan ile elle karıştırma ile bir bileşenin 5 g ve 150 ml'lik plastik bir kap içinde PDMS B bileşeninin 0.5 g karıştırın. 10 ml şırınga içine karışımı yerleştirin.
      1. şırınga ile kap PDMS karışımı dökün. 70 ° C'de bir fırında 8 saat PDMS tedavi etmek için, tüm kapak fırında.
    3. Bir havya ile ka....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yukarıda açıklanan morbidostat Şekil 1'de şematize edilmiştir. Deneysel evrim, antibiyotik duyarlılık testi ve hücre morfolojisi kontrolü dahil olmak üzere ortak morbidostat işlemleri, bir E. valide edildi (TMP) trimetoprimin maruz coli MG1655 kültürü, yaygın olarak kullanılan bir antibiyotik ilaç 5,6. TMP ilaç direnci çok belirgin adım adım artar uyarır ve mutasyonlar dihidrofolat redüktaz (DHFR) geni etrafında kümelenir. Bu nedenle, TMP.......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

düşük maliyetli bileşenleri Düşük ayak izi morbidostat cihaz gösterilmiştir. Cihaz tarafından kayıtlı ilaç direnç seviyesi artar önceki raporlarda 5 ile tutarlıdır. ilaç direnci evrimsel çalışmalar için tasarlanan cihaz, diğer birçok deneylere potansiyel uygulanabilir. İlk olarak, ilaç kaynaklı mutasyon Ayrıntılı bir klinik açıdan önemli antibiyotik büyük bir set için kurulabilir. Örneğin, çoklu ilaç direncinin evrimsel yolun sadece deneyde kullanılan ilaç sayısını artırarak ele alınabilir. Burada bildirilen .......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

Yazarlar, teorik analiz ve sayısal simülasyonda yararlı tartışmalar ve yardımları için Prof. Sze-Bi Hsu ve Bayan Zhenzhen'e teşekkür eder. Y. T. Y., MOST 103-2220-E-007-026 ve MOST 104-2220-E-007-011 hibe numaraları altında Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'ndan ve 103N2042E1 hibe numaraları altında Ulusal Tsing Hua Üniversitesi'nden fon desteğini kabul etmek ister, 104N2042E1 ve 105N518CE1.

....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Çevresel Çalkalayıcı İnkübatörBioSanES-20
Arduino Leonardo kartıArduinoLeonardo
680 Ohm Karbon DirençDigikeyÖnyargı direnci LED
100k Ohm için Karbon dirençFototransistör içinDigikey
940 nm ışık yayan diyotParlak LED ElektronikBIR-BM13E4G-2Optik yoğunluk ölçümü
940 nm fototransistörKodenshi ST-2L2BOptik yoğunluk ölçümü
Darlington çift IC ToshibaMouserULN2803APGbu IC sürücüler mikro pompalar ve manyetik karıştırma ünitesi
5 V DC fırçasız fanADDAAD0405LX-G70özellikleri: 5 V besleme gerilimi ve 80  yüksek lisans;
Piezoelektrik mikro pompaCurieJetPS15I-FT-5LBasınç > 3  kPa; Akış hızı >5 ml / dak
Tygon 3350 SaintGobainABW00001ID: 1/32 "OD: 3/32" L: 50' 
Manyetik Karıştırma çubuğuCOWIEkonik şekil karartma: 10   mm x 4 mm
Cam sintilasyon 20 ml flakonDGSPyrex cam 28 mm (çap) x 61 mm (yükseklik)
Kültür flakon tutucuÖzel olarak Poliformaldehitten yapılmıştır ve nbsp;
Cam şişeyi kapatmak için kullanılanSilikonDow CorningSylgald 184
Orta şişeVWR66022-065
Difco M9 minimum tuz 5xBDOrta
Cadamino AsitBDOrta
glikozSigma
Agar BateriolojikOxoidagar plakası için
Luria Bertani ortamı
Ters mikroskopLeica MicrosystemsLeica DMI-LED40X objektif kullanın NA = 0.55
Mikroskop İnkübatörüCanlı Hücre AletiMikroakışkan ölçümü için kullanılanCU-109
Solenoidal valflerPnömadin:S10MM-31-12-3Normalde açık 1.3 Watt 12 Vdc
USB arabirim kartıHobby MühendislikUSBIO24-R Dijital I/O Modülü mikroakışkan ölçümü için
Hava kompresörüRocker ScientificROCKER 440Mikroakışkanlar için basınç kaynağı; Basınç 80 psi
Mikroakışkan kontrol için kullanılan1/8" diken ValuePlastics.com MTLL230-1'e kadar erkek luer kilit bağlantı parçaları
Mikroakışkan kontrol için kullanılanB-1ValuePlastics.com/8" diken - 10-32 dişli bağlantı noktası
10-32 dişli bağlantı noktasına kadar dişi luer kilit bağlantı parçalarıValuePlastics.comMikroakışkan kontrol için kullanılanKFTL-1
NPN darlington transistör 500 mA, 40  V (2N6427)DigiKey.comMikroakışkan kontrol için kullanılan2N6427GOS-ND
10 kOhm, karbon film direnci, mikroakışkan kontrol için kullanılan 0,25 WDigiKey.comP10KBACT-ND
Tantal kondansatör, 10  μ F, 25 V, %10DigiKey.comMikroakışkan kontrol için kullanılan478-1841-ND
Andor CCD kameraAndorZyla 4.2 Plus SCMOSçip üzerinde mikroakışkan görüntüleme için kullanılır
ELISA plaka okuyucu
iki bileşenli Silikon Mikroakışkan çip üretimi için kullanılanMomentiveRTV 615
SU-8 fotorezistMikroakışkan çip üretimi için kullanılanMicrchemSU8 2015
AZ4620 fotorezistClariantAZ 4620mikroakışkan çip üretimi için
kullanılır Mikroakışkan çip üretimi için kullanılanplazma temizleyiciHarrick PlasmaPDC 32G
20 Gauge Şırınga İğnesiBDmikroakışkan çip üretimi için kullanılır
LabcyclerSensoquestLabcyclerPCR
DNA polimerazToyoboKDO PlusPCR amplifikasyonu
TrimetoprimSigma
Plaka okuyucuBiotekSynergy H1 hibrit Antibiyotik Direnç Ölçümü
Bias direnci www.jameco.com mevcut Ayarlama Mikroakışkan ölçüm için kullanılan 1,

Kaynaklar

  1. Levy, S. B., Marshall, B. Antibiotic resistance worldwide: causes, challenges, and responses. Nat. Med. 10, s122-s129 (2004).
  2. Wang, M. M., et al. Tracking the in vivo evolution of multidrug resistance in Staphylococus aureus by....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Antibiyotik DirenciBakteriyel EvrimOptik Yo unluk l mMikro pompa ile letimTrimetoprim DirenciEscherichia coliMikroak kan Platformla Konsantrasyon Ayarlamas

İlgili makaleler