Bu protokol, Mycobacterium tuberculosis hücre dışı veziküllerini kültür süpernatantlarından zenginleştirmek için kolay ve tekrarlanabilir bir teknik olan boyut dışlama kromatografisini tanımlar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu protokol, Mycobacterium tuberculosis hücre dışı veziküllerini kültür süpernatantlarından zenginleştirmek için kolay ve tekrarlanabilir bir teknik olan boyut dışlama kromatografisini tanımlar.
Bakteriyel enfeksiyon bağlamında hücre dışı veziküllerin (EV'ler) rolü, mikrobiyal fizyolojiyi anlamak için yeni bir yol olarak ortaya çıkmıştır. Spesifik olarak, Mycobacterium tuberculosis (Mtb) EV'leri konakçı-patojen etkileşiminde ve çevresel strese yanıtta rol oynamaktadır. Mtb EV'ler ayrıca oldukça antijeniktir ve aşı bileşenleri olarak potansiyel gösterir. Mtb EV'leri saflaştırmak için en yaygın yöntem yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjlemedir. Bu işlemin düşük verim, düşük verim, pahalı ekipmanlara bağımlılık, teknik zorluklar gibi çeşitli sınırlamaları vardır ve ortaya çıkan hazırlığı olumsuz yönde etkileyebilir. Boyut dışlama kromatografisi (SEC), ultrasantrifüjlemenin birçok sınırlamasıyla mücadele eden daha yumuşak bir alternatif yöntemdir. Bu protokol, SEC'in Mtb EV zenginleştirmesi için etkili olduğunu ve hızlı ve ölçeklenebilir bir şekilde artan verime sahip yüksek kaliteli Mtb EV preparatları ürettiğini göstermektedir. Ek olarak, niceleme ve kalifikasyon prosedürleri ile yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjleme ile yapılan bir karşılaştırma, SEC'in faydalarını göstermektedir. EV miktarının (nanopartikül izleme analizi), fenotipin (transmisyon elektron mikroskobu) ve içeriğinin (Batı lekelenmesi) değerlendirilmesi Mtb EV'lere uyarlanırken, sağlanan iş akışı diğer mikobakterilere uygulanabilir.
Patojenler tarafından hücre dışı vezikül (EV) salınımı, bulaşıcı hastalıkları kontrol etmek için yeni teknolojilerin kilidini açmanın anahtarı olabilir1. Mycobacterium tuberculosis (Mtb), dünya nüfusunun yaklaşık üçte birini enfekte eden ve her yıl milyonlarca insanın hayatına mal olan yüksek sonuçlu bir patojendir2. Mtb tarafından EV üretimi, enfeksiyonbağlamında bu EV'lerin biyogenezinde ve çeşitli rollerinde (yani, immünostimülatör, immünosüpresif, demir ve besin edinimi) iyi belgelenmiştir, ancak zordur 3,4,5. Mtb EV'lerin bileşimini anlama çabaları, immünolojik öneme sahip lipitler ve proteinler içeren plazma zarından türetilen 50-150 nm lipid membranı ile kaplı küreleri ortaya çıkardı 3,6. Mtb EV'lerin bakteriyel fizyolojideki rolünün araştırılması, hayatta kalma için çevresel strese yanıt olarak bakteriyel EV modülasyonunun önemini ortaya koymuştur5. Konakçı-patojen etkileşim çalışmalarının yorumlanması daha karmaşık olmuştur, ancak kanıtlar Mtb EV'lerin konakçının bağışıklık tepkisini etkileyebileceğini ve potansiyel olarak etkili bir aşılama bileşeniolarak hizmet edebileceğini göstermektedir 3,4,7.
Mtb EV'ler üzerinde şimdiye kadar yapılan çalışmaların çoğu, vezikül zenginleştirme8 için yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjlemesine dayanmaktadır. Bu, küçük ölçekli çalışmalar için etkili olmuştur; Bununla birlikte, bu tekniğin çeşitli teknik ve lojistik zorlukları vardır. Alternatif iş akışları, tüm hücrelerin ve büyük kalıntıların giderilmesi için çok adımlı santrifüjlemeyi, pelet EV'lere son bir ultrasantrifüjleme adımıyla birleştirir. Bu metodoloji verimlilikte değişebilir ve genellikle düşük verim ve vezikül ile ilişkili olmayan biyomoleküllerin birlikte saflaştırılması ile sonuçlanırken, aynı zamanda vezikül bütünlüğünü de etkiler9. Ek olarak, bu işlem zaman alıcıdır, manuel olarak yoğundur ve ekipman kısıtlamaları nedeniyle verim açısından çok sınırlıdır.
Mevcut protokol, yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjlemeye alternatif bir teknik tanımlamaktadır: boyut dışlama kromatografisi (SEC). Bu yöntem çevresel mikobakteriler için gösterilmiştir ve mevcut çalışmada Mtb10'a ekstrapolasyon yapılmıştır. Ticari olarak temin edilebilen bir kolon ve otomatik fraksiyon toplayıcı, vezikal preparatta tutarlılığı artırabilir ve spesifik, pahalı ekipman ihtiyacını azaltabilir. Bu protokolü, yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjleme ile karşılaştırıldığında zamanın bir kısmında tamamlamak ve verimi artırmak da mümkündür. Bu teknik teknik olarak daha az zordur, ustalaşmayı kolaylaştırır ve laboratuvarlar arası / laboratuvar içi tekrarlanabilirliği artırabilir. Son olarak, SEC yüksek ayırma verimliliğine sahiptir ve veziküllerin bütünlüğünü koruyan naziktir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Colorado Eyalet Üniversitesi Kurumsal Biyogüvenlik Komitesi bu çalışmayı onayladı (19-046B). Mycobacterium tuberculosis yetiştiriciliği ve EV bakımından zengin kültür süpernatantlarının toplanması, yüksek muhafazalı bir laboratuvarda eğitimli personel tarafından gerçekleştirildi. Malzemeler, geçerli bir inaktivasyon yöntemi uygulandıktan sonra, kurumsal biyogüvenlik politikaları tarafından onaylandıktan ve onaylandıktan sonra yüksek muhafazalı alandan çıkarıldı. Protokolün çoğaltılması sırasında, doğrulanmış inaktivasyon veya steril filtrasyon yöntemi mümkün değilse, aşağıdaki prosedürlerin yüksek muhafazalı bir laboratuvarda gerçekleştirilmesi gerekir.
1. Ham Mtb EV konsantresinin hazırlanması
NOT: Mtb yetiştiriciliği ve kültür filtrat proteininin (CFP) hazırlanması ile ilgili ayrıntılı prosedürler için bakınız Referans11,12. Bakteriyel kültür ortamının, Oleik Albümin Dekstroz Katalaz (OADC) gibi EV içeren veya proteinli bileşenlere sahip büyüme takviyelerinden ve Tween gibi deterjanlardan arındırılmış olması önerilir. Ayrıca, sınırlı hücre ölümü ve lizis13,14 sağlamak için bakteri kültürünün kalitesinin ve hasat edilen CFP'nin taranması önerilir.
2. CFP'den Mtb EV'lerin zenginleştirilmesi için boyut hariç tutma kromatografisi
NOT: Aşağıdaki prosedür, SEC sütunu ve otomatik fraksiyon toplayıcı ile 3 mg 100R Mtb CFP kullanımı için özeldir (AFC , bkz. Üreticinin spesifikasyonlarına uyarak diğer başlangıç konsantrasyonları ve kolon tipleri için uyarlanabilir. Ek olarak, kullanıcıların otomatik kesir toplayıcı kullanım kılavuzunu okumaları ve anlamaları önerilir.
3. Mtb EV'lerin nicelleştirilmesi
4. Mtb EV'lerin Yeterliliği
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Mycobacterium tuberculosis'ten (Mtb) kültür filtrat proteini (CFP) konsantre edildi, nicelleştirildi ve daha sonra bir boyut dışlama kromatografisi (SEC) kolonuna 3 mg materyal uygulandı. Protein ve parçacık konsantrasyonları sırasıyla BCA ve NTA ile numaralandırıldı. Protein ve partikül geri kazanımı için beklenen aralıklar ve bu sonuçlar için elde edilen kesin değerler Tablo 1'de bildirilmiştir. Bu aralıklardan çok daha yüksek değerler kontaminasyon veya kolon bütünlüğü sorunlarını gösterebili...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Mycobacterium tuberculosis hücre dışı veziküller, onları tanı araçları ve gelecekteki aşılar geliştirmek için cazip bir yol olarak sunan oldukça antijenik rezervuarlardır 4,19,20. Tarihsel olarak, yoğunluk gradyanı ultrasantrifüjleme, Mtb EV'leri diğer çözünür, salgılanan malzemelerden ayırmak için kullanılmıştır8. Bu süreç etkili olsa da, aynı zamanda zaman alıcı, teknik olarak zorlayıcıdır ve o...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.
Veteriner Hekimliği ve Biyomedikal Bilimler Fakültesi Deneyimsel Ödülü ve Üniversite Araştırma Konseyi Ortak Araştırma Programı'nın NKG'ye verdiği desteği ve ATCC'nin (ödül # 2016-0550-0002) KMD'ye sağladığı desteği kabul etmek istiyoruz. Ayrıca teknik destek için Anne Simpson'a ve aşağıdaki reaktifler için BEI Resources, NIAID, NIH'ye teşekkür ederiz: Monoklonal Anti-Mycobacterium tuberculosis LpqH (Gene Rv3763), IT-54 (in vitro olarak üretilmiştir), NR-13792, Monoclonal Anti-Mycobacterium tuberculosis GroES (Gene Rv3418c), Clone IT-3 (SA-12) (in vitro olarak üretilmiştir), NR-49223 ve Monoclonal Anti-Mycobacterium tuberculosis LAM, Clone CS-35 (in vitro olarak üretilmiştir), NR-13811.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 20x MES SDS Çalışan Tampon | ThermoFisher Scientific | NP0002 | |
| 96 kuyulu plaka | Corning | 15705-066 | |
| Otomatik Fraksiyon Toplayıcı | IZON Science | AFC-V1-USD | |
| BenchMark Önceden Boyanmış Protein Merdiveni | Invitrogen | 10748010 | |
| Tezgah Üstü Santrifüj | Beckman Coulter | Allegra 6R | |
| Centricon Plus - 70 Santrifüj filtre, 100 kDa kesme | Milipore Sigma | UFC710008 | Adım 1.1'de kullanılan Ultrafiltrasyon cihazı Elektroblotting |
| Sistemi | ThermoFisher Scientific | 09-528-135 | |
| EM Sınıfı Paraformaldehit Elektron | Mikroskobu Bilimleri | 15714-S | |
| Formvar / Karbon 200 mesh Cu Izgaraları | Elektron Mikroskobu Bilimleri | FCF200H-Cu-TA | |
| Keçi Anti-Fare IgG H & L (Alkalin Fosfataz), tüm molekül, 1 mL | AbCam | ab6790 | İkincil antikor |
| JEM-1400 Transmisyon Elektron Mikroskobu | JOEL | ||
| Mikro BCA Protein Test Kiti | ThermoFisher Scientific | 23235 | |
| Mikroplaka okuyucu | BIOTEK | Epoch | |
| Monoklonal Anti-Mycobacterium tuberculosis GroES (Gen Rv3814c) | BEI Kaynakları | NR-49223 | Birincil antikor |
| Monoklonal Anti- Mycobacterium tuberculosis< / em> LpqH (gen Rv3763) | BEI Kaynakları | NR-13792 | Birincil antikor |
| Monokolonal Anti-Mycobacterium tuberculosis LAM, Klon CS-35 | BEI Kaynakları | NR-13811 | Birincil antikor |
| NanoClean 1070 | Fischione Aletleri | ||
| Şırınga pompası ve NanoSight NTA yazılımına sahip bilgisayar ile donatılmış | Malvern Panalytical | NS300 | |
| Nitroselüloz membran, Roll, 0.2 & mu; m | BioRad | 1620112 | |
| NuPAGE %4-12 Bis-Tris Protein Jelleri | ThermoFisher Scientific | NP0323BOX | |
| Fosfat Tamponlu Salin, 1X kalsiyum ve magnezyum içermez | Corning | 21-040-CV | |
| Pierce BCA Protein Test Kiti | ThermoFisher Scientific | 23225 | |
| PowerPac Temel Güç Kaynağı | BioRad | 1645050 | |
| qEV Orijinal 35 nm 5/pk | IZON Science | SP5-USD | SEC sütunu |
| SDS örnek tamponu | Boster | AR1112 | Bu prosedürde kullanılan şirket içi tarif, ancak bu ürün eşdeğerdir |
| SDS-PAGE jel haznesi | ThermoFisher Scientific | EI0001 | |
| Sigmafast BCIP/NBT | Millipore Sigma | B5655 | |
| Gümüş Leke Artı Kiti | BioRad | 1610449 | Bu prosedürde kullanılan kurum içi protokoldür, ancak bu kit eşdeğerdir |
| Uranil Asetat Elektron | Mikroskobu Bilimleri | 22400 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.