Bu prosedür, Acanthamoeba spp.' nin nasıl görselleştirileceğini, izleneceğini ve ölçüleceğini açıklar.Motilite.
Yöntem makalesi
Bu prosedür, Acanthamoeba spp.' nin nasıl görselleştirileceğini, izleneceğini ve ölçüleceğini açıklar.Motilite.
Acanthamoeba keratit, tedavide zorluklar yaratan ve körlüğe yol açabilen ciddi bir oküler enfeksiyondur. Her yerde bulunmasına ve suya maruz kaldıktan sonra kontakt lenslerin potansiyel kontaminasyonuna rağmen, bu patojenin doğal davranışı belirsizliğini korumaktadır. Acanthamoeba'nın hareket kalıplarını anlamak, kontakt lensleri nasıl kolonize ettiği ve hastanın korneasını nasıl kontamine ettiği hakkında bize bilgi verebilir. Şanslı ki Acanthamoeba spp. 4x büyütmeden başlayarak parlak alan mikroskobu ile görülebilir. Sitopatik etkiler veya elektrik alanına yetersiz maruz kalma ile ilgili olarak Acanthamoeba motilitesini ölçmek için önceki teknikler geliştirilmiştir. Burada, Acanthamoeba spp. 'yi izlemek ve ölçmek için bir yöntem açıklıyoruz.motilite uzun süreli (saatler ila günler), birden fazla amip suşuna, yüzeylerine ve amipin beslenme durumuna uygulanabilen bir protokoldür. Bu prosedür, enfeksiyon, proliferasyon veya davranış değişikliğinin farklı aşamalarını izlemek için gerekli olan mesafe, hız, hapsetme ve yönlülük gibi birçok temel motilite niceliklerini belirlemek için gereklidir.
Acanthamoeba'nın korneaya bağlanmasını takiben parazitik bir enfeksiyon olan Acanthamoeba keratitinin (AK) prevalansının artması nedeniyle Acanthamoeba araştırmaları son yıllarda önemli ölçüde artmıştır1. AK salgınları uygun olmayan kontakt lens bakımı veya etkisiz kontakt lens bakım solüsyonlarına 2,3,4,5 bağlanabilirken, şu anda piyasadaki herhangi bir ürün için Acanthamoeba dezenfeksiyon etkinliğini göstermek için herhangi bir gereklilik yoktur. Bununla birlikte, bilim camiasında ve standart kuruluşları içinde, kontakt lens bakım ürünlerinin dezenfeksiyon etkinliğini ölçmek için gerekli protokolleri incelemek için devam eden bir çaba vardır 6,7. Ayrıca, hücresel ve fonksiyonel yönlerden insan makrofajlarına benzerliği nedeniyle, Acanthamoeba'nın, amipin kendisinin getirdiği patojeniteye ek olarak, diğer insan patojenlerini8 barındırmada ve yaymada önemli bir role sahip olduğu kaydedilmiştir.
Sitopatik etkiler veya elektrik alanına9,11 yetersiz maruz kalma ile ilgili olarak, genellikle Brown hareketine 9,10 yüksek oranda tabi olmayan Acanthamoeba motilitesini ölçebilen son teknikler ve ayrıca Acanthamoeba'yı izlenebilir viral vektör olarak kullanan dev virüs araştırmalarında motilite analizindeki ilerlemeler 12, 13. Ayrıca, son 20 yılda, burada kullanılan görüntüleme yazılımı gibi yeni yazılım programları, yeni algoritmalar ve derin öğrenme teknolojileri kullanılarak hücre ve parçacık takibinde sürekli ve önemli gelişmeler olmuştur14. Bununla birlikte, bu, tezgah üstü araştırma, klinik uygulama ve endüstriyel standartlarla ilgili nispeten yeni ve büyüyen bir bilim alanıdır ve özellikle kontakt lenslere yapışmayı takiben veya kontakt lens dezenfeksiyonu sırasında veya sonrasında davranış değişikliklerini ölçmek için bu amipleri görselleştirme ve izleme yöntemleriyle ilgili olarak yayınlanmış veri yetersizliği olmuştur. Uzun vadeli görsel izlemeye genişleyen diğer alanlar bu çabayı desteklemiştir 15,16,17. Acanthamoeba'nın doğası gereği zorlu doğası nedeniyle - plazmitlere karşı genel bir direnç (floresan verebilir), amipin standart hücre boyalarını tüketme ve yok etme yeteneği ve benzersiz bir dış protein yapısı - antikor etiketlemeyi zorlaştırır - diğer hücreler için mevcut olan ve onları parlak alan görüntüleme dışındaki ortamlarda görünür kılan yöntemler bu organizmada kullanılamaz olmuştur. Bu nedenle, bu amipin motilitesinin ölçülmesi, alana önemli bir katkı sağlamıştır. Burada açıklanan yöntemi kullanarak, amiplerin besinler18 olmadan en az 12 saat boyunca hareketli kaldığını ve bir dezenfeksiyon işlemi ile zorlanan ve dezenfeksiyon sırasında motiliteyi durduran amiplerin, tam olarak parçalanmadıkları takdirde dezenfeksiyon sonrası motilitelerini geri kazanabileceklerini tespit edebildik19.
Bu protokol, amipin motilitesinin mikroskobik olarak görsel olarak nasıl izleneceğini ve ölçüleceğini detaylandırır. Birincil adımlar, görüntüler arasındaki uygun odak ve zamanlamayı kullanarak parlak alanda amip kaydetmek, görüntüleme yazılımı kullanarak görüntüleri ikili hale getirmek ve ardından deneysel parametreleri ayarlamak için bir görüntüleme yazılımının izleme eklentisini kullanmak ve hız, mesafe ve hapsetme gibi gerekli ölçümleri belirlemek için her amip'i takip etmektir. Bunu takiben, yönlülüğü tanımlamak için bir amip veya bir amip popülasyonunun kemotaksisini ölçmek mümkündür. Bu yöntemin temel katkısı, farklı beslenme desteği, yüzey yapışması, dezenfeksiyon zorluğu veya memeli hücre kültürü ile birlikte yaşama gibi diğer çevresel değişiklikler sırasında amip davranışını görselleştirmek ve ölçmektir.
1. Acanthamoeba hazırlığı
NOT: Bu protokol ATCC 50655, 30872, 50702, 30010, 30461, 50370, 50703, 30137, PRA-115 ve PRA-411 için doğrulanmıştır. Bu bir BSL2 patojenidir ve bir BSL2 başlığı ve laboratuvarında çalışılmalıdır.



Bu yöntemi kullanarak başarıya ulaşmak için, dikkate alınması gereken birkaç önemli genel parça vardır. Birincisi amipin ve mikroskobun fiziksel kurulumu, ikincisi görüntüleme yazılımının uygun şekilde kullanılması ve üçüncüsü görüntüleme verilerinin anlamlı bir şekilde dışa aktarılması ve analiz edilmesidir.
Mikroskobik kayıt başlamadan önce, amipin mikroskop aşamasına düzgün bir şekilde odaklandığından emin olmak çok önemlidir (Şekil 1). Bireysel ayrıntılar için en uygun Z düzleminde amiplere odaklanmak yerine, burada onları çok az odak dışında görüntülemek idealdir, böylece ayrıntılı olarak bakıldığında yarı saydam durumlarının aksine düz siyah noktalar haline gelirler. Bunları bu şekilde görüntülemek, görüntüleme yazılımının ve izleme yazılımının, dosya ikiliye dönüştürüldüğünde her bir amip'i çok daha kolay bulmasını sağlayacaktır (Şekil 2). Görüntüleme yazılımında amacın ne olduğunu bilmek, yani her amipin iyi tanımlanmış beyaz bir daire olarak görünmesi, okuyucunun orijinal görüntüleri parlak alanda çekerken doğru odağı bulmasına yardımcı olabilir. Daha sonra, her daire açıkça tanımlandığında, izleme yazılımı her bir amip için bireysel hareketlilik ölçümlerini düzgün bir şekilde izleyebilecek ve toplayabilecektir.
Görüntüleme yazılımı ve izleme yazılımı için yukarıda listelenen protokolde yer alan adım adım yönergeleri izledikten ve görüntüleme yazılımı kullanımının önemli ilk adımlarına yardımcı olması için ilgili videoya başvurduktan sonra, görüntüleme yazılımı verilerini niceleme ve veri analizi için dışa aktarmanın zamanı gelmiştir. İzleme yazılımından elde edilen ham çıktı, Şekil 3'te
Düşük hızlı Brown hareketindenetkilenmeyen yapışık mikroskobik organizmalar olan Acanthamoeba gibi amiplerin hareketliliğini izleyebilmek ve ölçebilmek 9,10, amip davranışı hakkında önemli miktarda bilgi ortaya koymakta ve AK önleme yöntemlerine ilişkin aydınlanmayı büyük ölçüde artırabilir. Bu protokol son yayınlarda detaylandırılmıştır ve veriler diğer benzer veri analizleri ile doğrulanmıştır veya birleştirilmiştir18,19. Burada, bu yöntem kullanılarak detaylandırılan amipin hızının diğer gruplar tarafından yayınlananlara benzer olduğunu not ediyoruz. Bu protokol, temel olarak ışığa karşı şeffaf olan herhangi bir yüzey veya amip tedavisinde kullanılabilme kabiliyeti ile dikkat çekicidir, ancak bu protokolün potansiyel olarak diğer organizmalarla çalışacak şekilde değiştirilebilmesine rağmen, yalnızca şu ana kadar optimize edildiğini belirtmek önemlidir. Yukarıdaki protokol laboratuvarda sürekli olarak iyi çalışmıştır, ancak yöntemi diğer ihtiyaçlara uyacak şekilde değiştirmek veya zor durumları gidermek için aşağıdaki değişiklikler sağlanmıştır.
İzleme parametrelerinin belirlenmesi: Yukarıdaki protokolde, son yayınlar için en uygun olan kareden kareye bağlantı, boşluk kapatma, maksimum çerçeve boşluğu ve yoldaki nokta sayısı listelenmiştir. Bununla birlikte, diğer parametrelerin diğer ihtiyaçlar için daha uygun olması mümkündür. Ayrıca, başkalarının kullanmak isteyeceği ancak burada kullanılmayan parametreler olabilir (örneğin, pist filtreleri altındaki bir parkurun Maksimum Mesafesi). Her bir parametre ve ne tanımladıkları hakkında daha fazla bilgiye web sitesinde erişilebilir (bkz. referans21). Hangi parametrelerin ve filtrelerin diğer deneylerle en alakalı olduğuna ve bunların nasıl ayarlanması gerektiğine karar verirken, belirli bir proje için istatistiksel olarak neyin rasyonel olduğunu düşünün; Örneğin, bir amipten çıkan ve sonra görüş alanına geri dönen bir amipten veri ister mi? Ya da hiç hareket etmeyen ama yine de bir parça olarak etiketlenen bir amipin verilerini saklamak ister mi? ve görüntülerin kaydedildiği kare sayısı ve kareler arasındaki sürenin uzunluğu için neyin anlamlı olduğu.
Blob boyutunu değiştirme: Herhangi bir yazılım veya herhangi bir mikroskop kurulumuyla - standart laboratuvarlarda bulunan mevcut teknolojilere ve yazılımlara dayalı olarak - zaman içinde değiştikçe bir toplamdaki amip sayısını doğru bir şekilde izlemenin son derece zor olduğunu gördük. Bir blobun boyutunu izliyor ve bu boyutu içindeki organizma sayısıyla ilişkilendirmeye çalışıyorsanız, bir toplamın boyutunu matematiksel olarak tahmin etmek için tekrarlanan deneylerden sonra oluşturulan standart bir eğri kullanın. Örneğin, agregalar, kuyu başına 8, 16, 32, 125, 250, 500, 1.000 ve 2.000 hücre gibi çeşitli amip sayılarına sahip kuyuların tohumlanmasıyla oluşturuldu. 24 saat boyunca her kuyucuğun çeşitli zaman noktalarında hızlandırılmış görüntüler oluşturuldu. Her bir sferoid (bilinen bir amip sayısından olan) iki boyutlu bir alan için analiz edildi ve zaman içinde amip sayısına karşı sferoid boyutunun bir fonksiyonu olarak standart bir eğri oluşturuldu. Bu deney, üretilen herhangi bir eğrinin uygun bir standart sapmasını bize vermek için en az üç kopya halinde tekrarlandı.
Amipin yönlülüğünün belirlenmesi: Bu, belirli çalışmalar için gerekli olmasa da, amipin yönlülüğünü anlamak yardımcı olabilir. Bu, tedavinin veya deneyin kemotaktik etkileri hakkında veri sağlayacaktır. Bu veriler hem görsel (grafik) hem de nicel veriler oluşturmak için de kullanılabilir. Bu, görüntüleme yazılımı için ücretsiz bir eklenti olan Kemotaksis ve Geçiş Aracı aracılığıyla kullanılabilir. Başvuru kılavuzu ve örnek resimler ve filmler ile birlikte web sitesinde mevcuttur (bkz.
Ayrıntılı hareket dinamikleri: diğer gruplar, burada tartışılanların ötesinde son derece gelişmiş ve gelişmiş istatistiksel analizlerle yayılma dinamiklerini ve yayılma yörüngelerini incelemişlerdir 9,10,22. Bunlar, kullanıcının ihtiyaçlarına göre düşünülebilir.
Herhangi bir başarılı yöntemde olduğu gibi, bu el yazmasında ayrıntılı olarak açıklanan protokol, tutarlılık sağlamak için birçok sorun giderme turundan geçmiştir. Her saniye bir görüntü çekerek (veya mikroskobun yapabildiği kadar hızlı, bir saniyeden az olabilir) mükemmel yüksek kaliteli izlenebilir videolar oluşturulabilirken, bu, üzerinde çalışılması zor olabilen son derece büyük dosyalar oluşturur. Bu, yalnızca en fazla birkaç dakika boyunca kaydedilen çok kısa süreli videolar için gerçekçi bir şekilde uygundur. Tersine, birkaç saniyede bir görüntü çekerek, amip davranışının bu türün hızına bağlı olarak hala çok izlenebilir olduğunu ve saatler veya günler boyunca uygulanabilir videolar oluşturmanın mümkün olduğunu bulduk. Görüntüler arasındaki maksimum sürenin, amipin görüntüleme yazılımı tarafından doğru bir şekilde izlenmesi için gereken süre olan 30 s olduğunu bulduk. Kullanıcının seçtiği zaman aralığı, mikroskobun görüntüleri ne kadar hızlı kaydedebileceği, kuyu başına kaç görüntüye ihtiyaç duyulduğu ve her aralıkta kaç kuyu kaydedildiği gibi bilinen kısıtlamalar kullanılarak düşünülmelidir. Benzer şekilde, bu protokolde bahsedilen maksimum yer değiştirme, izin verilen çerçeve boşlukları, gereken minimum kareler vb. ile ilgili parametreler, en eksiksiz amip izlerini içeren iz bilgilerini oluşturmak ve tamamlanmamış izlerin yarattığı gürültüyü, videonun ortasında sahneye katılan veya sahneyi terk eden amipleri veya iki amipin parçanın ortasında buluşup sonra ayrılması gibi görüntüleme yazılımı karışıklığının yarattığı hataları göz ardı etmek için bu laboratuvar tarafından deneme yanılma yoluyla belirlenmiştir. Bu tür hatalar ve eksik parçalar, sürekli olarak birbirleriyle etkileşime giren mikroskobik biyolojik organizmaların son derece uzun (saatler ila günler) videolarını oluştururken anlaşılır bir şekilde yüksektir ve hatalı izlerin çok büyük bir bölümünün reddedilmesinin nedenidir. Protokoldeki doldurma delikleri adımının, bu laboratuvarın deneyimine göre, görüntüleme yazılımının amipleri nasıl izlediğine dair hatayı azaltmak için önemli olduğuna dikkat edilmelidir. Her amipin bazen bir çörek veya c şekli yerine katı bir daire olduğundan emin olarak, yazılımın her amip'i başarılı bir şekilde izleyebilme olasılığı çok daha yüksektir.
Ayrıca, tartışıldığı gibi, bir görüntüyü veya videoyu analiz etmek için bir kullanıcının kullanabileceği birçok parametre vardır. Deneysel ihtiyaçlara dayanarak, toplam mesafe, maksimum mesafe, hız ve yer değiştirmeyi analiz etmekten sürekli olarak en fazla faydayı sağladık. Bunlar, önceki yayınlardagrafiksel yorumlarla (farklı gerinimler ve yüzeyler kullanılması dahil) derinlemesine tartışılmaktadır 18,19. Bu dört parametre, bir kullanıcının bir amipin doğrusal mesafeler kat etme yeteneğini ve bunu yapmanın ne kadar sürdüğünü tahmin etmesine olanak tanır, bu da kontakt lens kontaminasyonu ile ilgili davranışlarını anlamaya yardımcı olur. Bu parametreleri almak ve analiz etmek, şekillerimizde ayrıntılı olarak açıklandığı gibi büyük bir iştir. Görüntüleme yazılımı çıktısından elde edilen büyük ve çok sayıda elektronik tabloyla çalışırken, gerekli tüm analizleri otomatik olarak hesaplayan kilitli elektronik tablo şablonları oluşturarak kasıtsız hataları sınırladık. Bununla birlikte, bu yöntemde olası bir iyileştirme, bu verileri işleyebilecek ve sıralayıp analiz edebilecek bir komut dosyası yazmak olacaktır.
Sonuç olarak, birçok farklı koşulda Acanthamoeba boyutunu ve motilitesini ölçmek için erişilebilir ve doğru bir yöntem burada açıklanmaktadır. Bu yöntemin birçok farklı amip suşuna uygulanabileceğini gösterdik ve motilite bilgisi elde etmek için basit parametreler olsa da, bu deney düzeneğinin herhangi bir özel ihtiyaca göre yüksek oranda uyarlanabileceğini belirttik.
Tüm yazarlar Alcon Research, LLC'nin çalışanlarıdır.
Bu çalışma Alcon Research, LLC tarafından finanse edilmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| ¼ Zil sesi' s çözümü | ThermoFisher Scientific | BR0052G | Oxoid Ringers Çözelti Tabletleri. Tam güçlü Ringers yerine dörtte bir kuvvet yapmak için talimatları izleyin. |
| 10 ve mikro; L pipet | Eppendorf Araştırma | 3123000039 | 2 & L-20 ve mikro; L tek kanal |
| 10 ve mikro; L pipet uçları | Neptune Scientific, San Diego, CA, ABD | BT10.N | 10 & L Üniversal Bariyer Ucu |
| 48 kuyulu plaka | Millipore Sigma, | CLS3548 | Corning Costar TC ile İşlenmiş Çok Kuyulu Plaka: polistiren plaka, düz tabanlı kuyular, steril, kapaklı |
| 50 mL konik tüpler (her numune için 1, her geçiş için 1 adet 2 numune) | Fisher Scientific | Falcon 352098 | Falcon 50 mL Yüksek Berraklıkta Konik Santrifüj Tüpleri, polipropilen |
| 96 oyuklu plaka | Millipore Sigma, Burlington, MA, ABD | CLS3596 | Corning Costar TC ile İşlenmiş Çoklu Kuyu Plakası: polistiren plaka, düz tabanlı kuyular, steril, kapaklı |
| Acanthamoeba | American Type Culture Collection, Manassas, VA, ABD | ATCC 30461 | Bu protokol ATCC 50655, 30872, 50702, 30010, 30461, 50370, 50703, 30137, PRA-115 ve PRA-411 için doğrulanmıştır |
| Aksenik kültür ortamı (AC6) | Evde üretilmiştir | n/a | 20 g biyosat pepton, 5 g glikoz, 0.3 g KH2PO4, 10 & mikro içerir; g B12 vitamini ve 1 bardak5 mg damıtılmış deiyonize suyun litresi başına l-metiyonin. 1 M NaOH ile pH'ı 6.6-6.95'e ayarlayın ve 121 ° C'de otoklav yapın; 20 dakika C, oda sıcaklığında 3 aya kadar saklayın. |
| Santrifüj ve uygun rotor | Thermo Scientific, Waltham, MA, ABD | Sorvall ST 40R | 50 mL konik tüpleri 5 dakika boyunca 500 x g'da döndürebildiği sürece herhangi bir eşdeğer santrifüj ve rotor kabul edilebilir |
| Kemotaksis ve Migrasyon Aracı | ImageJ tabanlı ücretsiz yazılım, şu adresten edinilebilir: | ||
| https://ibidi.com/chemotaxis-analysis/171-chemotaxis-and-migration-tool.html Tek kullanımlık hemositometre | Bulldog Bio, Portsmouth, NH, ABD | DHC-N01 | Neubauer Geliştirilmiş 2 Çipli Tek Kullanımlık Hemositometre, Ayrı ayrı paketlenmiş, |
| Trackmate eklentisi ile Pirojenik Olmayan ImageJ yazılımı (bu protokol Trackmate sürüm 6.0.2 ile yazılmıştır.) | Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından geliştirilen ücretsiz yazılım, imagej.net adresinde mevcuttur. https://imagej.net/plugins/trackmate/ Mikroskop'ta bulunan trackmate eklentisi | ||
| , tercihen otomatik hareketli tablalı | Nikon, Tokyo, Japonya | Bu çalışmada bir Nikon Eclipse Ti-U Mikroskobu kullanıldı ve aynı anda birden fazla kuyuda görüntü kaydedebilmek için otomatik hareketli tabla kullanıldı. | |
| NIS-Elements yazılımı | Nikon | ||
| Serolojik pipet | Fisher Scientific, Hampton, NH, ABD | BrandTech 26331 | BrandTech accu-jet pro Pipet Kontrol Cihazı |
| Serolojik pipet uçları | VWR | 5 mL: 76201-710 10 mL: 170356 25 mL: 89130-900 50 mL: 75816-088 | VWR Serolojik Pipet, Pirojenik |
| Olmayan Steril alüminyum iletim akış hücresi | Biosurface Technologies Corporation, Bozeman, MT, ABD | FC 81-AL | Ters mikroskopla kullanım için 96 oyuklu plaka ayak izine sahip eloksallı alüminyum tek kanallı iletim akış hücresi |
| T75 Şişeleri | VWR, Radnor, PA, ABD | 734-2316 | VWR Doku Kültürü Şişesi, 182,5 cm, Yüzey işlem görmüş, Tapa conta kapağı, Steril |