原虫でプライミング細菌で扱いやすい哺乳動物細胞感染

Published 4/02/2013
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Immunology and Infection

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Summary

この手法は、収穫する方法を提供するものであり、哺乳動物細胞の感染に先立って自然原虫の宿主細胞にあらかじめ栽培されている細菌性病原体の細胞内増殖を正常化し、定量化する。このメソッドは、プライミング段階のための宿主細胞、ならびに標的細胞の種類の多種多様に対応するように変更することができます。

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Drennan, S. L., Lama, A., Doron, B., Cambronne, E. D. Tractable Mammalian Cell Infections with Protozoan-primed Bacteria. J. Vis. Exp. (74), e50300, doi:10.3791/50300 (2013).

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Abstract

多くの細胞内細菌の病原体は、環境中で増殖のための自然宿主として淡水原生動物を使用するレジオネラ·ニューモフィラ 、レジオネラ肺炎の病原体は、第1の従来哺乳類のマクロファージの感染原虫の細胞から採取し体外培養細菌の過病原性の利点を得る。このことは重要な病原因子が適切にin vitroで発現されないことを示唆している。我々は、プライミングLの扱いやすいシステムを開発した哺乳動物細胞に感染し、その自然宿主原虫カステラーニアメーバを通じてpneumophilaの前。任意の病原因子の寄与は原虫プライミング後に野生型細菌に変異株の細胞内増殖を比較することによって調べることができます。 GFPを発現する野生型と変異型のL. pneumophilaのプライミング工程で単層原虫を感染させるために使用され、細胞内増殖の後期段階に到達するために許可されている。蛍光細菌は、これらの感染細胞から採取し、哺乳類のマクロファージへのその後の感染の細菌の匹敵する数値を生成する分光光度法によって正規化されています。定量では、生きた細菌を蛍光顕微鏡、フローサイトメトリー、およびコロニーめっきによりを用いて感染後に監視されています。この手法は、強調表示され、天然の取得経路で遭遇するであろう環境を模倣することにより、宿主細胞依存性遺伝子発現の寄与に依存しています。このアプローチは、病原性の優位性を得るための手段として、中間宿主を使用するすべての細菌に対応するように変更することができます。

Introduction

多数の細菌性病原体は、細胞内コンパートメントの生存と複製のための宿主細胞を悪用するための一般的な戦略を適応している。多くの例では、病原性のメカニズムは原生動物と後生動物の細胞との間の類似している。ただし、これら二つの微小環境は非常に異なっていると1-4毒性因子の発現差異をもたらすことができます。レジオネラ症細菌レジオネラは遍在5世界中の淡水環境に関連付けられています。重要なのは、L.原生動物の細胞を出細菌のその全体的な遺伝子発現プロファイルを示唆して、病原性の優位性を得るヒト単球の感染前に原生動物細胞で栽培pneumophilaのは、生物6-8栽培におけるin vitroのそれよりも異なっている。自然界では、淡水のアメーバは、侵入細菌の迅速増幅のための栄養豊富な範囲を提供します。 Lの人間買収pneumophILAは、ほとんどの場合、細菌が含まれている汚染された水滴の吸入に起因すると考えられる。それは、これらの液滴港原虫細胞関連細菌がいる可能性があり、原生動物の細胞は9,10従来の水処理慣行に対してより耐性がある場所。 11月13日原虫の宿主細胞における細菌の細胞内のライフサイクルとほぼ同じ方法で、肺胞マクロファージが進むの感染。

生き残るためには、真核細胞内で複製するために、L.レジオネラは、宿主細胞の細胞質に14から16まで約300の"エフェクター"タンパク質を提供するドット/ ICMと呼ばれる特殊なタイプのIVbの分泌系を使用しています。これらのエフェクタータンパク質を総称細菌17,18のレプリケーション寛容なコンパートメントを生成するために、細胞プロセスを打倒するために機能する。細胞内MULTための欠損株でドット/ ICMトランスポーター結果を構成する26の遺伝子のいずれかの欠失iplication 19から23。歴史的には、個々のエフェクターをコードする遺伝子の欠失はほとんど細胞内増殖のための弱毒株をもたらしません。この現象は、冗長機能やエフェクターのパラロガスコピーを含むいくつかの仮説に起因している。

いくつかの病原因子は、宿主細胞関連細胞内増殖24の文脈で表現されます。私たちは、特定のエフェクターのみ ​​原虫感染の文脈で表現されていた場合、エフェクターの寄与の両方をin vitroで培養した野生型株と比較することができなかったことを合理化したそれは文化25に固定相に入ると複製から透過位相にはL. pneumophila遷移します。フェーズのスイッチング·表現型は、細胞内の成長中に発生した、運動性26の鞭毛のアセンブリを介して例示されている栄養の枯渇を表しています。なぜならL.レジオネラはもっとINVAですsiveと病原性原虫の細胞から採取したときに、私たちは、それが宿主のマクロファージに遭遇したときに、より忠実に細菌の病原性の状態を表現してアッセイを開発しようとした。

この目的のために、我々は両方(標的細胞)最初(プライミングセル)と第2段の感染症のための任意の適切なホストを収容することができる汎用性の高い原虫プライミングアッセイを開発した。感染プロセスが安定して緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現する細菌の使用を介して扱いやすいです。原虫カステラーニアメーバの感染モデルが広くフィールド27で用いられた方法論に従っています。プライミング工程、Lpneumophilaのラベルの付いた"透過"バクテリア( 図1A)を生成するために、液体媒体中の固定相にin vitroで培養される。細菌は、次のAの単層を感染させるために使用されている細胞内のライフサイクルの後期を達成するために、18時間カステラーニ 。大きな空胞は含まれている細菌は蛍光顕微鏡( 図1A)を使用して、この時点で可視化することができる。原生動物の細胞は、その後溶解し、溶解物から回収された細菌を蛍光プレートリーダーを用いて512 nmでの発光のために測定されています。蛍光は、標的細胞の感染( 図1、*相関曲線)の多重オブ感染度(MOI)を計算するために光学濃度と相関している。浸潤(T 0)と18時間後の浸潤(T 18)の後に、標的細胞は細胞内細菌を表す、蛍光を定量化する。蛍光を顕微鏡およびフローサイトメトリーによって監視することができ、生菌数をコロニーメッキを介して測定することができます。プライミングアッセイは常に野生型Lで感染症を伴っているニューモとドット/ ICM IV型分泌系(ΔDOTA)( 図1A)における欠損株。これは重要なことは、野生型との間の直接比較のための内部統制を提供ND感染過程で使用される任意の同質遺伝子変異株。プライミング段階で無毒ΔDOTA株を含めることは、in vitroで培養する同質遺伝子変異株に関連付けられた弱毒成長の表現型を観察するためのしきい値を設定します。

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Protocol

1。プライミング段階の感染症のためのレジオネラ培養物の調製

  1. すべてのLを変換イソプロピルβ-D-1-チオガラクトピラノシド(IPTG)をコードするプラスミドpAM239を用いたアッセイで使用pneumophilaの 、緑色蛍光タンパク質(GFP)28を誘導。鉄及びシステインへ菌株が補わストリークして、N-(2 -アセトアミド)-2 -アミノエタンスルホン酸(ACES)6.25μg/ mlのクロラムフェニコール(Cm)(プラスミドメンテナンス用)、72インキュベートを含む緩衝木炭酵母エキス寒天(CYEA) 37のhr℃、
  2. 6.25μg/ mlのCMと1mM IPTGで酵母エキスブロス(AYE)バッファリングされ、37℃でオービタルシェーカー上に固定相(O / N)を養う℃に補わACEに菌株の接種を転送
  3. 蛍光顕微鏡を用いたin vitro培養でGFPの発現を確認してください。カバーの下のスライドガラス上に培養液の10μlをGFPの励起/発光キューブ(AMG EVOS FL)と60X対物レンズを用いてスリップと画像。
  4. 滅菌H 2 Oを使用して1:10に体外培養における各100μlのアリコートを希釈1mMのIPTG及び6.25μg/ mlのcmおよび水で100μlAYEメディアを使用して空白にします。分光光度計を用いて希釈液のOD600測定(Bio-Rad社製スマートスペックプラス)を取る。 体外培養ごとにMOI = 20で十分に感染するボリュームが必要な計算V = [(アメーバシード)×MOIの] / [外径600×(希釈係数)×(定数)] = [(1×10 6 )×(20)] / [OD 600×(10)×(1×10 6)] = 2/OD 600。細菌の濃度をOD 600 = 1.0 = 1×10 9 CFU / mlであると判定される。

2。 カステラーニアメーバを用いたプライミング段階の感染

  1. 維持し、RTで175cm 2のフラスコで、ATCC 712 PYG培地でアメーバを栽培しています。
  2. アメーバ文化でメディアを交換してくださいTuresの菌液の培養を開始する前に24時間。同日液細菌培養が開始され、血球計数器を用いて光学顕微鏡で細胞を回収し、カウント。
  3. 1×10 6細胞/ mlの最終濃度に新鮮な培地とアメーバを希釈します。 RT O / Nでリピートピペッター、インキュベートを用いたアメーバの1mlアリコートによるシード12ウェル細胞培養プレート
  4. インキュベーション後、10ミリリットル血清ピペットおよび手動ピペット助剤を用いて1ミリリットル滅菌PBSで3回、12ウェル細胞培養プレートのウェルを洗う。
  5. PBSを吸引後、1mMのIPTG、各ウェルに6.25μg/ mlのcmの感染媒体(ATCC 712 PYGメディアマイナスグルコース、ペプトン、酵母エキス)の1ミリリットルを追加します。室温で1時間プレートをインキュベートする。
  6. MOI = 20でウェルを感染させる。 5分(エッペンドルフ5810R)、400 xgでプレートを遠心し、5分間37℃の水浴中で浮かんでいる。 37℃、18時間、5%CO 2インキュベーターにプレートを転送します。
  7. 細菌の細胞溶解と収穫をホストするために前に蛍光顕微鏡でライブセルイメージングを使用して感染を確認してください。

3。ターゲット細胞期感染のTHP-1細胞を播種

  1. (従来の液体細菌培養をセットアップするためのこのプロセスを開始する24時間)。 10%熱不活化ウシ胎児血清(FBS)を含むRPMI 1640培地でコンフルエントに近い75cm 2の培養フラスコ中THP-1細胞を栽培しています。
  2. 血球計数器を用いて懸濁細胞をカウントし、1×10 6細胞/ mlの濃度に10%FBSおよび100 ng / mlのホルボール-12 -ミリステート13 -アセテート(PMA)を含むRPMI 1640培地でTHP-1細胞を希釈、12ウェル細胞培養プレート上に1mlアリコートのプレート。 37℃で48時間プレートをインキュベート℃、5%CO 2で

4。プライミング段階の感染後のターゲット細胞期感染症の細菌の処理

  1. プライミングアメーバから培地を吸引。
  2. 溶解するmoebaeは、室温で10分間氷冷滅菌超濾過(UF)、H 2 Oとインキュベート500μlのを使用しています。
  3. プールタイプを痛め、蛍光プレートリーダー(Molecular Devices SpectramaxジェミニEM)を使用して、プールされた溶解液の各々のためのE 512 nmでの吸光度測定を取るに従ってライセート。
  4. - + 0.0019 calcOD 600 = 0.0008(ライセート背景E 512):プールされた溶解液のOD 600測定値を計算します。式は、以前、OD 600 Lの希釈のE 512 nmの測定の両方の直接比較をグラフ化することにより決定された体外培養定常期( 図1 *)からレジオネラ野生型GFPを発現。感染したアメーバと同じ実験条件に従う感染していないアメーバの溶解物を、ブランクとして使用し、式に組み込まれた補正値( 例えばライセート背景)が設けられている。ボリュームに必要なトンの井戸を感染O MOI = 20が各溶解プールのために計算される:V = [(THP-1シード)×MOIの] / [calcOD 600×(定数)] = [(1×10 6)×(20)] / [calcOD 600×(1×10 6)] = 20 / calcOD 600。
  5. PBSで3倍のTHP-1細胞を洗浄し、各ウェルに1 mlの新鮮なRPMI 1640培地(10%FBS)を追加します。 37℃で1時間インキュベートしたTHP-1細胞℃、5%CO 2で
  6. 計算されたMOIのプールされた溶解液を使用してでのTHP-1細胞を感染させる。井戸のセットは、フローサイトメトリー解析において、ネガティブコントロールとして、感染していないままにすることができます。プライミング段階の処理が30分未満で完了する必要があります。溶解物を感染前の細菌の遺伝子発現の変化を制限するために氷の上で保存されています。
  7. プレートを遠心分離し、温度を上げるために、フロート、プライミング段階のように静置します。
  8. 一時間後の感染症は、細胞外の細菌を除去し、PBSで3回洗浄し、吸引井戸でメディアを取り出してください。
  9. 周波数1ミリリットルを追加shを含むRPMI井戸〜1640(10%FBS)およびインキュベーターにプレートを返す。すぐにメディアを交換した後の時間は時刻ゼロ(T 0)となっています。 37℃で14から16時間、THP-1細胞をインキュベート℃、5%CO 2で

5。実験解析

5.1ライブセルイメージング

画像10Xまたは20X倍率( 図1A〜D)での蛍光顕微鏡(AMG EVOS FL)を使用して感染した井戸を。画像は、プライミング段階とターゲット細胞期感染の両方で感染のレベルを決定するためにどちらかの定性的または定量的に比較することができます。

5.2フローサイトメトリー

  1. 別の感染症の発光ピークは、フローサイトメトリー(BD FACSソウルキャリバー)によって比較することができます。感染したTHP-1細胞をトリプシン処理し、静かにピペットでPBS中で混合することにより、井戸から洗い流してください。
  2. 2用の1800×gで15mlファルコンチューブ、ペレットにプールひずみの種類別のセルをテーブルトップ遠心機で分。
  3. 1mlのPBSでペレットを一時停止し、1.5 mlのマイクロチューブに移す。
  4. 1800×gで(エッペンドルフ5424)と1 mlのPBSで再懸濁ペレットで懸濁液を遠心分離します。得られた懸濁液は混濁している場合(OD 600≥1.0)彼らは、フローサイトメーターのラインの目詰まりを防止するために、追加のPBS(1:3)で希釈しなければならない。
  5. フローサイトメーターの平衡化とサンプル注入の間に洗浄ステップのための滅菌ろ過PBSを使用します。事前の標的細胞の感染サンプルの注入に感染していない標的細胞の前方/側方散乱をプロットします。
  6. 488nmレーザー励起およびFL1チャネルを使用して、それぞれの条件の20,000合計イベントを収集します。
  7. ゲートポストキャプチャ細胞集団は、非感染細胞とヒストグラムのプロット蛍光強度(FlowJo)( 図1E)を除外することができます。

5.3 CFUメッキ

  1. 効率oを調べるフローサイトメトリーのために採取された細胞のCFUめっきによるfの感染。超濾過され、H 2 10 -1のO、10 -2、10 -3でサンプルの希釈系列を調製します。
  2. 6.25μg/ mlのCMと各希釈CYEAプレートの1月3日の上のプレートを20μl。
  3. 72時間37℃でプレートをインキュベートする。
  4. つまようじとセルカウンターを用いてコロニーをカウントします。

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Representative Results

全体の感染過程の典型的な結果を図1に概説されています。野生型L.に感染A.castellaniiの単層を描いた細胞の蛍光顕微鏡写真を生きるプライミング·ステージ中にニューモを 図1Aに示されています。プライミング工程の成功の尺度はこのMOIでのGFP標識した細菌が取り込ま大型の液胞を含有する宿主細胞の約90%の人口につながるであろう。 18時間感染後、ほとんどのAカステラーニ細胞最大細菌負荷を実現しましたまだ人口の溶解は軽微であります。光学顕微鏡の下で、成功したプライミング感染は丸みと切り離さアメーバを明らかにするでしょう。ゲンタマイシン[25μg/ mlの]外細菌の寄与を排除するために30分〜1時間後に感染培地に添加することができる。エフェクターのドット/ ICM媒介移行をサポートすることはできません、で育つべきではありませんΔDOTA変異株、A.カステラーニ体外培養野生株と同様に蛍光を発するべきであり、最小限の蛍光は18時間後に感染症で、この株を用いて検出されるべきである。もののアメーバは、フラットに表示され、単層は無傷でなければなりません。

L.を宿す合計ライセートレジオネラと宿主細胞の破片はすぐにサンプル中の細菌の濃度を計算するために、分光光度分析に供される。 MOIは、相関曲線( 図1 *)を用いて計算することができます。標的細胞をプライミング細菌は遺伝子発現プロファイルの整合性を保持するために、30分未満溶解した後に使用されるように、感染症のために準備しなければなりません。それらが処理される前に一度感染すると、標的細胞は、14から18時間インキュベートする。 図1Bの蛍光顕微鏡写真は、原生動物で刺激した野生型Lによって取得された病原性の優位性を実証するAの標的細胞段階におけるレジオネラ感染症C言語感染前にin vitro培養に限られていた同一の株に比べastellanii。標的細胞期の感染症は洗浄ステップ1から2時間後に感染(標的細胞依存性)の混入によるプライミング段階未満堅牢です。このメディアの交換手順は、感染を同期させると、その後のアプリケーションでは、バックグラウンド蛍光を低減し、非侵襲性の細菌を除去します。 図1C-Dは典型的な野生型Lの蛍光顕微鏡写真を示してい細菌が最初にAの感染によってプライミングされるニューモ二段感染のシナリオ、溶解した原生動物の細胞から採取しカステラーニは 、相関曲線を用いて定量化し、14時間攪拌したTHP-1マクロファージを感染させるために使用。

顕微鏡観察した後、細胞をフローサイトメトリー(BD FACSソウルキャリバー)トリプシン処理しています。非感染細胞は、前方および側方散乱のためにマシンを校正するために使用されています。各菌株による感染は、プロセスである20,000イベントとEDを記録した。 FlowJo 7.6.1ソフトウェアは、生データを分析するために使用されています。典型的には、蛍光(488nm励起)が最初に感染していない細胞集団のバックグラウンド蛍光を識別するために、側方散乱に対してプロットされている。プロットは、この集団を除外するようにゲートされ、蛍光強度対総カウント数のヒストグラムとして再プロットした。各細菌細胞が蛍光を、信号の強度の単位を表しているので、それぞれの感染細胞内の液胞負荷の表現を与える。野生型感染症の典型的なプロットは、 図1(e)に示されています。顕微鏡データと比較すると全体的には、フローサイトメトリーで検出された感染細胞の相対数が予想よりも低くなっています。生きた細胞をフローサイトメトリーは、しかし、歪の差異を検出するのに十分に敏感である。

合計CFUのサンプル中のの定量は、フローサイトメトリーおよびその後のメッキに調製した細胞の希釈系列を生成することによって行われますCYEAメディア上。 37℃で72時間後℃、シングルコロニーが明らかとカウントするための十分なスパースでなければなりません。

図1
図1。 レジオネラ·ニューモフィラを用いた原虫プライミングと標的細胞期の感染症。 A.野生型またはIV型分泌欠損(ΔDOTA)L pneumophilaのがin vitro培養を通してGFPを発現するように誘導(小さ ​​なフレーム)とAを感染させたMOI = 20で18時間カステラーニ単層。各Lと感染の蛍光顕微鏡写真pneumophilaの株は、位相コントラストおよびEのマージ蛍光顕微鏡(AMG EVOS FL)に20Xを目的とした512 nmの蛍光画像をとして(大きなフレーム)が表示されます。緑の三日月は、細胞内vacuolesharboriの代表的なものであるngのL. Aの18時間のターゲット細胞期感染症のレジオネラ 。B. GFP蛍光顕微鏡写真野生型Lカステラーニレジオネラは原虫プライミング段階の感染(上)からまたは培養試験管 (下)、MOI = 10のそれぞれが示す相関曲線(青*)から派生した式を用いて計算した。 収穫曲線は、野生型Lの連続希釈液を用いて作製したレジオネラは体外培養 18時間からGFPを発現している。Aのプライミング段階の感染のC.蛍光顕微鏡写真野生型Lカステラーニのように、 レジオネラ ()。野生型LでのTHP-1マクロファージを分化し、PMAの14時間のターゲット細胞期感染のD.蛍光顕微鏡写真レジオネラは、(C)に原虫プライミング段階の感染から収穫。 MOI = 20は、CORから派生した式を用いて計算した関係曲線(青*)を示す。示されたフレームは、野生型L.プライミング原虫に感染して感染していないのTHP-1マクロファージ(赤)と細胞を比較し、フローサイトメトリーデータの()のように位相コントラストおよびE512 nmの蛍光画像のマージ。E.ヒストグラムプロットしたものであるニューモフィラ (緑)。スケールバー=100μmである。 拡大図を表示するには、ここをクリックしてください。

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Discussion

細菌の遺伝子発現はしっかりライフサイクルの進行や周囲の微小環境内の信号への応答の組み合わせを介して制御されます。そのようなLと空胞変性病原体ファゴソームで仕切ら時ニューモは宿主細胞由来の手がかりの多くに対応しています。宿主細胞内の栄養素の枯渇の集団結果、細菌は、その後の宿主細胞は25〜成功普及するために必要な因子を発現させることによって補償される。L.レジオネラは、効率的原虫細胞の多種多様に寄生するように適合され、したがって、このプロセスを駆動するためのエフェクタータンパク質の豊富なカタログを抱いている。これらのエフェクタータンパク質は16ドット/ ICM型IVbの分泌系による感染時に宿主細胞質に直接転位されています。エフェクタータンパク質の転座は不良品輸送の結果は完全に任意の宿主細胞型における細胞内増殖を廃止することを突然変異として、必要とされる。骨董品usly、特定のエフェクタータンパク質内の個々の削除はほとんど細胞内増殖の減衰をもたらしません。約300のエフェクタータンパク質、またはタンパク質をコードするゲノムのほぼ10%は、ドット/ ICM基板14,15のように検証されています。いくつかの仮説はパラロガスコピーの存在またはLの広宿主域起因オルソロガス酵素の水平買収を含め、エフェクター失の観察可能な表現型の欠如を説明するために浮上しているニューモ

なぜならL.原生動物の細胞( 図1A-B)で前培養し、我々はin vitroで培養された細菌原虫ホストを終了する細菌で同じ遺伝子発現プロファイルが明らかに表示されないだろうと推論したときにレジオネラは、病原性が利益を得た。したがって、特定のエフェクタータンパク質の発現は、原生動物の細胞の細胞内の成長の文脈で誘導することができた。特定のエフェクターは、電子のために誘導されなかった場合削除されたエフェクターの寄与より体外培養時xpressionは、効果的に伝統的な感染のシナリオで評価することができませんでした。感染や普及の確立のための重要な病原因子の表現型が唯一の細胞普及にセルに許さ長引く感染症で検出されるであろう。そこで我々は、シーケンシャル感染の文脈における潜在的な病原性因子の寄与を測定することができるアッセイを開発しようとした。ナチュラルLの場合にはpneumophilaの買収は、それは人間のホストは原生動物細胞内で感染のために準備されていた細菌が発生したというのはよくあることであり、原生動物は、伝統的な水道水の治療の実践10に対してより耐性があることができる。

下塗りした細菌の十分な量の部分精製を最適化するために、我々は最初のLの視覚的に扱いやすい歪みを設立IPTG誘導GFP uを使用ニューモGFP遺伝子座プラスミド媒介コピーを歌っています。我々はまた、野生型ゲノムに誘導GFPを IPTGの単一コピー染色体への挿入を生成しました。両方の株がin vitroおよび感染時に蛍光を発するが、プラスミド媒介性GFPの高いコピー数は、アッセイの下流のアプリケーションに十分な信号を生成した。私たちは、ブイヨン培養Lを用い確立されたことをMOI = 20でニューモは大きくAを感染させるのに十分であったカステラーニ単層。インキュベーションの18時間は、宿主細胞溶解( 図1A)の段階に到達することなく、大きな蛍光液胞を可視化するために最適なように決定した。原生動物の単層細胞培養プラスチックに付着されていないため、容易に洗浄ステップでは困惑している。他の船舶(6または24ウェル、10 cmディッシュ)と比較すると12ウェル細胞培養プレートは、最も安定した単層を作り出した。なぜならL.レジオネラは番目に使用される感染培地では生育できないeのプライミング工程は、我々は細胞外の細菌を除去するための任意の洗浄工程を放棄することを選んだ。これにより、単分子層における感染アメーバの収率を向上させます。ゲンタマイシンはまた、しばしば細胞外細菌を殺すために使用されています。我々は、25μg/ mlの濃度で上記原虫の毒性効果を発見し、18時間でのプライミング段階の感染から回復した細菌の総数に差を認めなかった。原生動物の細胞単層の溶解は、L.を傷つけることなく、氷冷超濾過され、H 2 O、浸透圧的に宿主細胞を損なうような溶剤を用いて行ったニューモ 。 H 2で安定していない病原体での使用に適合した場合、PBS中のO、0.1%トリトンX-100は、同様の結果が得アメーバを溶解するために使用することができます。

直接後続の標的細胞の感染症の違いを負担するひずみを比較するために、方程式は、512ナノメートル(FigurでGFPの蛍光発光と600nmでの細菌の光学密度を相関させるために生成されましたE 1 *)。私たちは、真核細胞ライセートからOD 600が測定における宿主細胞破片の寄与が大きいのために定量化するための手段として、蛍光発光を使用することにしました。この高い背景同じライセートからの512 nmでの発光のための観察無視できる値と対比。 OD 600の値= 1.0 = 1×10 9 CFU / mlをLにするための所定のた蛍光値の広い範囲にわたって細菌濃度の計算を可能にするレジオネラ 、。多くの生物は蛍光発光に基づく相関曲線の生成を介して、他の病原体にこの手法を適用することを可能にするであろう、OD 600 = 1.0、のためにCFU値を確立しています。我々は、1)標的細胞の感染に利用プライミング細菌の収率を最大化し、2)全体的な遺伝子発現pを維持するために収穫し、その後の感染の間の時間を最小限にするために、原生動物の細胞の溶解中の細菌の精製工程を避けることにしましたatterns。

in vitroで培養された野生型Lにニューモを1mMのIPTGで18時間のためにGFPを発現するように誘導されました。この培養物の連続希釈液を分光光度測定のために使用された。導かれた方程式を使用して、標的細胞の感染は日常一貫した出力を持つ変数のMOIので行った。 20のMOIで感染を受けた( 図1A-B)と比較した場合、MOI 10の約1/2合計感染細胞数を生産した。我々は、このアッセイで3標的細胞ホストをテストしました。A.カステラーニ 、ネズミJ774マクロファージ及びヒトPMA分化したTHP-1マクロファージ。各インスタンスでは、結果の感染が同じMOI( 図1C-D)でプライミング感染ほど堅牢ではなかった。我々は両方の標的細胞の感染を同期させ、細胞外細菌を減らすために行われる標的細胞ステージ感染時に追加の洗浄ステップは、RESPであることと判断この観察のためonsible。それにもかかわらず、それは実験が内部プライミングと標的細胞期感染症の両方の野生型株で制御することは非常に重要です。プライミング工程で回収した細菌の量はむしろその後の感染のために制限され、したがって、単一の標的細胞型は、実験ごとに使用されるべきである。

標的細胞の感染の定量は、このアッセイにおいて、3つの方法を用いて達成された。蛍光顕微鏡20X目的​​で使用されました。 L.を宿す胞の画像レジオネラは手動テストした各菌株のためのいくつかのフィールドから数えた。フローサイトメトリー分析は、感染した総細胞の違いだけでなく、液胞、負荷の近似のために敏感な指標を提供し、高い蛍光信号がLの増加数からGFPシグナルの貢献度と相関していたところpneumophilaの細胞 。総数に対する定量値を提供する連続希釈メッキフローサイトメトリーのために採取した細胞サンプル中のCFUのあたりの体積の。まとめると、これらのメソッドは、シーケンシャル感染のシナリオでは、完全に従順かつ定量結果を可能にします。

プライミングアッセイは非常に汎用性があり、環境中間29,3として淡水原生動物を使用する任意の細菌性病原体への適応に適しています。標的細胞の選択は、特定の病原体のための自然な感染経路に合わせて仕出し料理することができます。重要なのは、連続した感染モデル 、in vitro培養菌体使用した伝統的な感染モデルにおける増殖表現型を呈していなかった変異株を調べるために使用することができます。推定される病原因子のためのin vitro培養における細菌転写プロファイリングは、感染した中間宿主での発現プロファイルの主な違いを明らかにするかもしれません。これは自然に特徴付けられていない蛋白質とその貢献の機能については、調査の新しい行を開くことができます感染経路。

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Disclosures

著者らは、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。

Acknowledgements

私たちは、原生動物の細胞感染のためのテンプレートを提供するための博士クレイグロイ博士とダリオザンボーニに感謝します。原稿の重要なレビューのために博士はルルカンブロンヌ、我々は、博士Jagdeep Obhrai博士ジョージパーディ、博士フレッドヘフロン機器や試薬のトッドウィズナーに感謝します。フローサイトメトリーは、OHSUのフローサイトメトリーの共有リソースの施設で行われました。この作品は、オレゴン州とNIHの助成金、R21 AI088275(EDC)の医学研究財団からの助成金によって部分的にサポートされていました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Reagent
chloramphenicol Fisher Scientific BP904-100 antibiotic
IPTG Fisher Scientific BP1755-10
ACES Sigma A9758-1KG media component
ATCC medium: 712 PYG ATCC growth media for protozoans
1X PBS Fisher Scientific SH30256FS phosphate buffered saline
activated charcoal Fisher Scientific C272-212 media component
yeast extract Fisher Scientific BP1422-500 media component
peptone BD Diagnostics 211677 media component
agar Fisher Scientific BP1423-2 media component
L-cysteine, 99%+ Acros organics 173601000 media supplement
Ferric nitrate nonahydrate Fisher Scientific I110-100 media supplement
Equipment
EVOS fl AMG EVOS fl fluorescence microscope
Smart Spec Plus Bio-Rad 170-2525 spectrophotometer
5810 R centrifuge Eppendorf 22627023 bench top centrifuge
Repeater plus Eppendorf 22230201 repeating pipette
SpectraMax Gemini EM Molecular Devices microplate reader
Softmax Pro 5.3 Molecular Devices 0200-310 microplate reader software
5424 microfuge Eppendorf 22620401 table top microcentrifuge
Fast-release pipette pump II Scienceware 379111010 pipette aid
FACS Calibur BD Bioscience flow cytometer
FlowJo 7.6.1 FlowJo license flow cytometery software
15 ml tube BD Falcon 352096 polypropylene conical tube
1.6 ml microfuge tube Neptune 3745.X microcentrifuge tubes

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References

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