Biofilm-bezogenen Arbeit im Labor wird durch Zuschüsse finanziert nummeriert R21DE017294 und R21AI080930 vom National Institute of Dental &amp; Craniofacial Forschung und dem Nationalen Institut für Allergien und Infektionskrankheiten (zum JLL-R.). Der Inhalt ist ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und stellen nicht notwendigerweise die offizielle Meinung der NIDCR, die NIAID oder die NIH.

1. Vorbereitung von C. albicans C. albicans ist ein Risk Group 1/BSL1 Mikroorganismus. Denken Sie daran, gute aseptische / sterile Techniken für die Arbeit die Verwendung mit diesem Mikroorganismus und folgen institutionellen Verfahren für die ordnungsgemäße Entsorgung von biologischem Risikomaterial. <ol><li> Bereiten Sie eine Übernachtkultur von C. albicans in YPD (Yeast Peptone Dextrose) flüssigen Medium durch Animpfen einer Einzelkolonie von C. albicans in 25 ml YPD. </li><li> Inkubieren Kultur in einem Schüttler (ca. 180 rpm) bei 30 ° C über Nacht. Die meisten C. albicans Stämme werden als Hefezellen unter diesen Bedingungen wachsen. </li><li> Zentrifugieren Sie die Nacht-Kulturen (etwa 3.000 rpm, 5-10 Minuten), waschen Sie die Zellen zweimal mit sterilem PBS und Resuspendieren die endgültige Pellet in ca. 20-25 ml RPMI 1640-Medium mit 165 mM morpholinepropanesulfonic Säure auf pH 7,0 und vorgewärmte gepuffert bei 37 ° C (von nun an dieses Medium einfach als &quot;RPMI 1640&quot; genannt). </li><li> Zählen von Zellen mit Hilfe eines Hämazytometer. Nach dem Zählen Herstellung einer Suspension von Zellen zu einer endgültigen Dichte von 1,0 x 10 6 Zellen / ml in RPMI 1640. Hinweis: Da Zellen eine Tendenz zur Aggregation haben, ist es wichtig, kräftig vortexen zwischen Waschen und vor dem Pipettieren. </li></ol> 2. Einrichten des 96-well Mikrotiterplatten für die Bildung des Biofilms <ol><li> Mit einer Mehrkanal-Pipette 100 l von C. albicans Suspension in ausgewählten Wells der 96-well Mikrotiterplatten (-s). Fügen Sie keine Zellen in die Vertiefungen in Spalte 12, da diese als negative Kontrollen dienen wird. </li><li> Decken die gesamte Mikrotiterplatte mit seiner ursprünglichen Deckel, Dichtung mit Parafilm, statt in einen Inkubator und inkubieren für 24 h bei 37 ° C. Die Länge der Inkubation kann auf die spezifischen experimentellen Design angepasst werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Kinetik der Bildung von Biofilmen über einen Zeitraum von 24 zu untersuchen - 48 Stunden durch Impfen mehrere Platten und-verarbeitung jede Platte zu verschiedenen Zeitpunkten (dh 2, 4, 8, 12, 24 und 48 h) </li><li> Nach Bildung von Biofilmen, mit einer Mehrkanalpipette Saugen Sie das Medium sorgfältig wie nicht zu berühren und zu stören den Biofilmen, die in jede der Vertiefungen gebildet haben. </li><li> Mit einer Mehrkanal-Pipette Platten dreimal in sterilem PBS (200 ul pro Well). Alternativ können Sie eine automatisierte Mikrotiterplatte Unterlegscheibe. Zwischen wäscht, und besonders nach dem letzten waschen, abtropfen lassen die Platten in einer umgekehrten Position durch Abtupfen mit Papiertüchern, um restliche PBS zu entfernen. An dieser Stelle Biofilme bilden auf dem Boden der Vertiefungen muss deutlich sichtbar sein, auch mit dem bloßen Auge und kann auch visualisiert werden mit einem inversen Mikroskop (Abbildung 1). Biofilme sind nun bereit, für antimykotische Empfindlichkeitsprüfung Assays verarbeitet werden. (Wenn der Hauptzweck des Experiments auf das Ausmaß der Bildung von Biofilmen zu beurteilen, werden die Platten bereit, verarbeitet mit der kolorimetrischen Methode. Dazu wird der XTT / Menadion-Reagenz (siehe Schritt 3 unten) hinzugefügt werden können und die resultierende Farbe Lesen mit einem Mikrotiterplatten-Lesegerät). </li></ol> 3. Antifungal Empfindlichkeitsprüfung von Biofilmen <ol><li> Ab Lager-Lösungen oder Pulver, bereiten eine funktionierende Lösung in RPMI 1640-Medium der einzelnen Antimykotika getestet werden. Typische hohen Konzentrationen sind 1.024 pg / mL für Fluconazol und 16 pg / mL für Amphotericin B und Caspofungin. Andere Konzentrationen können für unterschiedliche Mittel eingesetzt werden. </li><li> Mit einer Mehrkanal-Pipette 200 ul des hohen Arbeitsdruck Konzentration von Antimykotika in die entsprechenden Wells in Spalte 1 jeder Mikrotiterplatte mit Pilz-Biofilmen. </li><li> 100 l RPMI 1640 in jede Vertiefung in den Spalten 2 bis 10. </li><li> 100 l RPMI 1640 in die Vertiefungen in Spalte 11. </li><li> Nehmen Sie 100 ul Antimykotikum aus den Vertiefungen der Säule 1 und ergänzen die benachbarten Vertiefungen in Spalte 2 (bereits mit 100 ul Medium). </li><li> Mischen Sie den Inhalt gut durch Auf-und Abpipettieren mit einer seriellen Verdoppelung Verdünnung durchführen, und entfernen Sie die Tipps. </li><li> Wiederholen Sie die Bewegung nach rechts, bis die Vertiefungen der Spalte 10, nach dem die letzten 100 ul-Volumen aus den Vertiefungen der Säule 10 nach dem Mischen wird verworfen. Auf diese Weise haben eine Reihe von Verdoppelung Verdünnungen von Ihrem Agenten (-s) von Interesse geschaffen worden, von den meisten in Vertiefungen der Spalte 1 bis mindestens konzentriert in Vertiefungen der Spalte 10 konzentriert. Unangefochten Biofilmen in Spalte 11 wird als positive Kontrollen dienen und leere Brunnen in Spalte 12 wird als negative Kontrollen dienen. </li><li> Bedecken Sie den Teller mit den Lidern, Dichtung mit Parafilm und inkubieren für 24 -48 h bei 37 ° C. </li><li> Nach der Inkubationszeit waschen die Platten wie in Schritt 2.4 vor (3 x PBS). </li><li> Mit einer Mehrkanal-Pipette werden 100 ul des XTT / Menadion Lösung in jede Vertiefung mit einem Pre-washed Biofilm sowie negativen Kontroll-Wells für die Messung der Hintergrund XTT-kolorimetrischen Ebenen. <ol><li> Der XTT ist eine gesättigte Lösung bei 0,5 g / L in steriler Ringer-Laktat, PBS oder Kochsalzlösung, die sich als Filter-sterilisiert mit einem 0,22 um-Filter mit einer Porengröße Bedürfnisse vorbereitet. Der XTT-Lösung ist lichtempfindlich, daher sollte es mit Alu-Folie während der Vorbereitung abgedeckt werden. Nach der Vorbereitung und Filter-sterilisiert, Aliquot in 10 mL Arbeitsvolumen und bei -70 ° C. Schützen Sie die Rohre von Licht mit Aluminiumfolie. Thaw nur so viele Röhren als für ein bestimmtes Experiment kurz vor dem Gebrauch notwendig. </li><li> Menadion als 10 mM Stammlösung in 100% Aceton, in kleineren Mengen (ca. 50 mL) aliquotiert und bei -70 ° C hergestellt Bereiten Sie die XTT / Menadion Lösung kurz vor Gebrauch durch Zugabe von 1 ul der Stammlösung von Menadion in ein Röhrchen mit 10 ml des aufgetauten XTT-Lösung. </li></ol></li><li> Decken Sie die Platten in Alufolie und im Dunkeln inkubieren für 2 h bei 37 ° C. </li><li> Entdecken Sie die Platten. Mit einer Mehrkanal-Pipette abnehmen 80 ul der resultierenden gefärbten Überstand aus jeder Vertiefung und Transfer in die entsprechenden Vertiefungen einer neuen Mikrotiterplatte. </li><li> Lesen Sie die Platte (-s) in einem Mikrotiterplatten-Lesegerät bei 490 nm. </li><li> Berechnen Sie die sessile minimalen Hemmkonzentrationen SMIC50 und SMIC80, die antimykotische Konzentrationen, bei denen eine 50% bzw. 80% Rückgang in kolorimetrischen Messungen im Vergleich zu den Kontrollbiofilmen in der Abwesenheit von Antimykotikum gebildet (in diesem Fall Werte für Spalte 11 erfasst werden, , auch nicht vergessen, um Werte aus negativen Kontrollen subtrahieren aus Brunnen in Spalte 12 mit XTT only). SMIC Ergebnisse können als Tabelle (dh mehrere Stämme gegen mehrere Antimykotika) oder alternativ für jeden einzelnen Pilz zu isolieren gegeneinander Antimykotika können als Diagramm durch Auftragen prozentuale Hemmung gegenüber antimykotische Konzentration präsentiert wird. </li></ol> Beispiel: Nach Abzug der Werte in der negativen Kontrolle, ist die durchschnittliche OD der Kontrolle Biofilmen in Spalte 11 gebildet 1,32. Die SMIC50 ist die niedrigste antimykotische Konzentration führt zu&gt; 50% ige Reduktion der kolorimetrischen Lesungen, in diesem Fall weniger als 1,32 x 50/100 = 0,66. Ebenso ist die SMIC80 den niedrigsten antimykotische Konzentration führt zu&gt; 80% ige Reduktion der kolorimetrischen Lesungen, in diesem Fall weniger als 1,32 x 20/100 = 0,264. 4. Repräsentative Ergebnisse Abbildung 1 zeigt eine Mikrophotographie einer C. albicans Biofilm gebildet auf dem Grund eines Brunnens in einer 96-well Mikrotiterplatten aufgenommen mit einem inversen Mikroskop. Abbildung 2 zeigt XTT-kolorimetrische Messungen (OD 490-Werte) für je 11 Biofilme der C. albicans Wildtyp-Stammes in jedem der 8 verschiedenen Zeilen der gleichen 96-well Mikrotiterplatte gebildet. Abbildung 3 zeigt die Aktivität von Amphotericin B bei unterschiedlichen Konzentrationen gegen C. albicans Biofilmen; Pfeile zeigen SMIC50 und SMIC80 Werte. <img src="/files/ftp_upload/2287/2287fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. (A) Panel A zeigt eine Mikrophotographie aufgenommen mit einer Kamera an einem inversen Mikroskop eines C. albicans Biofilm auf der Unterseite des Brunnens nach Aspiration von RPMI-Medium und anschließende Waschen mit PBS gebildet. (B) A-Aufnahme eines typischen C. albicans Biofilm visualisiert mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie. Bars sind 100 um und 10 um für Platten A und B jeweils. <img src="/files/ftp_upload/2287/2287fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. Die Bildung von mehreren gleichwertigen C. albicans Biofilmen in 96-well Mikrotiterplatten. Colorimetric Lesungen (OD 490 Werte) aus XTT-Assays Reduzierung von Biofilmen durch eine C gebildet albicans-Wildtyp in Vertiefungen von Mikrotiterplatten. Die Werte sind für 11 unabhängige Biofilmen in jedem der 8 verschiedenen Zeilen der gleichen 96-well Mikrotiterplatte gebildet. Ergebnisse für die verschiedenen Zeilen von one-way Varianzanalyse und mit dem Bartlett-Test auf Homogenität der Varianzen und die Bonferroni-multiple Vergleich post-Test verglichen. Keine statistisch signifikanten Unterschiede festgestellt wurden beim Vergleich aller Paare von Zeilen einander (P&gt; 0,05). <img src="/files/ftp_upload/2287/2287fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3. Typische Ergebnisse von Antimykotika Empfindlichkeitsprüfung gegen C. albicans Biofilmen. Graph typische Ergebnisse der Wirksamkeit verschiedener Amphotericin B-Konzentrationen gegen Biofilme aus einem C albicans Wildtyp-Stamm. Die Werte sind als durchschnittliche prozentuale farbmetrischen Messwerte für XTT-Assays Reduzierung im Vergleich zum Brunnen Kontrolle ausgedrückt. SMIC50 und SMIC80 Werte sind durch Pfeile angedeutet.

<ol>
	<li>Bachmann, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+activity+of+caspofungin+against+Candida+albicans+biofilms.">In vitro activity of caspofungin against Candida albicans biofilms.</a> Antimicrob Agents Chemother. 46, 3591-3596 (2002).</li><li>Hawser, S. P., Norris, H., Jessup, C. J., Ghannoum, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+a+2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-5-[(phenylamino)carbonyl]-2H-t+etrazolium+hydroxide+(XTT)+colorimetric+method+with+the+standardized+National+Committee+for+Clinical+Laboratory+Standards+method+of+testing+clinical+yeast+isolates+for+susceptibility+to+antifungal+agents.">Comparison of a 2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-5-[(phenylamino)carbonyl]-2H-t etrazolium hydroxide (XTT) colorimetric method with the standardized National Committee for Clinical Laboratory Standards method of testing clinical yeast isolates for susceptibility to antifungal agents.</a> J Clin Microbiol. 36, 1450-1452 (1998).</li><li>Kuhn, D. M., Balkis, M., Chandra, J., Mukherjee, P. K., Ghannoum, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uses+and+limitations+of+the+XTT+assay+in+studies+of+Candida+growth+and+metabolism.">Uses and limitations of the XTT assay in studies of Candida growth and metabolism.</a> J Clin Microbiol. 41, 506-508 (2003).</li><li>Kuhn, D. M., George, T., Chandra, J., Mukherjee, P. K., Ghannoum, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antifungal+susceptibility+of+Candida+biofilms:+Unique+efficacy+of+amphotericin+B+lipid+formulations+and+echinocandins.">Antifungal susceptibility of Candida biofilms: Unique efficacy of amphotericin B lipid formulations and echinocandins.</a> Antimicrob. Agents Chemother. 46, 1773-1780 (2002).</li><li>Nobile, C. J., Mitchell, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=C.+albicans+transcription+factor+Bcr1p:+a+regulator+of+cell-surface+genes+and+biofilm+formation.">C. albicans transcription factor Bcr1p: a regulator of cell-surface genes and biofilm formation.</a> Current Biol. 15, 1150-1155 (2005).</li><li>Ramage, G., Saville, S. P., Thomas, D. P., Lopez-Ribot, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Candida+biofilms:+an+update.">Candida biofilms: an update.</a> Eukaryot Cell. 4, 633-638 (2005).</li><li>Ramage, G., Vande Walle, K., Wickes, B. L., p, B. L., Lopez-Ribot, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardized+method+for+in+vitro+antifungal+susceptibility+testing+of+Candida+albicans+biofilms.">Standardized method for in vitro antifungal susceptibility testing of Candida albicans biofilms.</a> Antimicrob Agents Chemother. 45, 2475-2479 (2001).</li><li>Bachmann, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antifungal+combinations+against+Candida+albicans+biofilms+in+vitro.">Antifungal combinations against Candida albicans biofilms in vitro.</a> Antimicrob Agents Chemother. 47, 3657-3659 (2003).</li><li>Ramage, G., VandeWalle, K., Bachmann, S. P., Wickes, B. L., Lopez-Ribot, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+pharmacodynamic+properties+of+three+antifungal+agents+against+preformed+Candida+albicans+biofilms+determined+by+time-kill+studies.">In vitro pharmacodynamic properties of three antifungal agents against preformed Candida albicans biofilms determined by time-kill studies.</a> Antimicrob Agents Chemother. 46, 3634-3636 (2002).</li><li>Ramage, G., VandeWalle, K., Wickes, B. L., L&#243;pez-Ribot, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+biofilm+formation+by+Candida+albicans.">Characteristics of biofilm formation by Candida albicans.</a> Rev. Iberoam. Micol. 18, 163-170 (2001).</li><li>Tellier, R., Krajden, M., Grigoriew, G. A., Campbell, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovative+endpoint+determination+system+for+antifungal+susceptibility+testing+of+yeasts.">Innovative endpoint determination system for antifungal susceptibility testing of yeasts.</a> Antimicrob Agents Chemother. 36, 1619-1625 (1992).</li><li>Nett, J., Andes, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Candida+albicans+biofilm+development,+modeling+a+host-pathogen+interaction.">Candida albicans biofilm development, modeling a host-pathogen interaction.</a> Curr Opin Microbiol. 9, 340-345 (2006).</li></ol>

JLL-R besitzt Aktien in MicrobeHTS Technologies, Inc., die Entwicklung von Antimykotika ist. MicrobeHTS Technologies, Inc. keine finanzielle Unterstützung für diese Studien.

Hier beschreiben wir eine einfache, schnelle, kostengünstige und hoch reproduzierbare 96-well Mikrotiterplatte Modell für die Bildung von Candida Biofilmen mit einer kolorimetrischen Methode, die die Stoffwechselaktivität der Zellen Maßnahmen innerhalb des Biofilms mit XTT gekoppelt. Diese 96-well Mikrotiterplatte Modell für die Bildung von Biofilmen wurde ursprünglich für C entwickelt albicans, aber auch für andere Candida spp verwendet werden. und einfach für andere pilzlic...

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		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Sabouraud-dextrose agar</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Becton Dickinson</td>
<td>211584</td>
<td>To prepare plates for fresh subcultures of fungal isolates</td>
</tr>
<tr>
<td>YPD: Yeast peptone dextrose</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>US Biological </td>
<td>Y2076</td>
<td>Medium for propagation of overnight liquid cultures</td>
</tr>
<tr>
<td>RPMI-1640 without sodium bicarbonate supplemented with L-glutamine</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Cellgro</td>
<td>50-020-PB</td>
<td>Liquid medium for biofilm formation</td>
</tr>
<tr>
<td>Morpholinepropanesulfonic acid (MOPS)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher</td>
<td>BP308</td>
<td>To buffer RPMI 1640</td>
</tr>
<tr>
<td>Phosphate buffered saline, PBS</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>P4417</td>
<td>Buffer for washes</td>
</tr>
<tr>
<td>XTT sodium salt</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>X4251</td>
<td>See above for preparation instructions</td>
</tr>
<tr>
<td>Ringer's lactate</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Hospira</td>
<td>NDC0409-7953-09</td>
<td>For preparation of XTT solution</td>
</tr>
<tr>
<td>Menadione</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>M5625</td>
<td>Caution: hazardous by skin contact, inhalation or ingestion</td>
</tr>
<tr>
<td>Petri dishes</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher</td>
<td>08-757-12</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>15 ml conical centrifuge tubes</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Corning</td>
<td>430790</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>50 ml conical centrifuge tubes</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Corning</td>
<td>430828</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>96 well microtiter plates: Polystyrene, flat-bottomed, tissue culture treated</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Corning</td>
<td>3595</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Multichannel pipette and tips</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Eppendorf</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Incubator</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Any</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Microtiter plate reader</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Any</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

a 96 well microtiter plate-based method for monitoring formation and antifungal susceptibility testing of candida albicans biofilms

Candida albicans bleibt die häufigste Ursache von Pilzinfektionen in einem expandierenden Bevölkerung gefährdet Patienten und Candidiasis ist jetzt das dritte häufigste Infektion in US-Krankenhäusern. Unterschiedliche Erscheinungsformen von Candidiasis sind mit Biofilmbildung, sowohl auf dem Host-Gewebe und / oder medizinische Geräte (zB Katheter) verbunden. Biofilmbildung führt negativen klinischen Folgen, wie Zellen innerhalb des Biofilms von der Host-Immunantwort und durch die Einwirkung von Antimykotika sind geschützt. Wir haben eine einfache, schnelle und robuste In-vitro-Modell für die Bildung von C entwickelt albicans Biofilmen mit 96 well Mikrotiterplatten, die auch für Biofilm antimykotische Antibiogramm eingesetzt werden können. Die Anzeige dieses Tests kolorimetrisch, basierend auf der Reduktion von XTT (a Tetrazoliumsalz) durch metabolisch aktive Pilz Biofilm-Zellen. Ein typisches Experiment dauert ca. 24 h für die Bildung von Biofilmen, mit einer zusätzlichen 24 h für antimykotische Empfindlichkeitsprüfung. Aufgrund seiner Einfachheit und die Verwendung von allgemein verfügbaren Labor-Materialien und Geräte, demokratisiert diese Technik Biofilm-Forschung und stellt einen wichtigen Schritt in Richtung Standardisierung der antimykotischen Empfindlichkeitstestung von Pilzen Biofilmen.

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A 96 Well Microtiter Plate-based Method for Monitoring Formation and Antifungal Susceptibility Testing of Candida albicans Biofilms

Wir beschreiben eine einfache, schnelle und robuste Methode für die Bildung von<em&gt; Candida albicans</em&gt; Biofilmen mit 96 well Mikrotiterplatten und seinen Nutzen in antimykotische Empfindlichkeitsprüfung von Zellen in Biofilmen.

Ein 96-well Mikrotiterplatte-basierten Methode zur Überwachung der Formation und antimykotische Empfindlichkeitsprüfung von Candida albicans Biofilme

Candida albicans remains the most frequent cause of fungal infections in an expanding population of compromised patients and candidiasis is now the third ...

a-96-well-microtiter-plate-based-method-for-monitoring-formation

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

A 96 Well Microtiter Plate-based Method for Monitoring Formation and Antifungal Susceptibility Testing of Candida albicans Biofilms

44.5K Aufrufe.  University of Texas San Antonio - UTSA. Wir beschreiben eine einfache, schnelle und robuste Methode für die Bildung von Candida albicans Biofilmen mit 96 well Mikrotiterplatten und seinen Nutzen in antimykotische Empfindlichkeitsprüfung von Zellen in Biofilmen.

Serie: A 96 Well Microtiter Plate-based Method for Monitoring Formation and Antifungal Susceptibility Testing of Candida albicans Biofilms

Microtiter Dish Biofilm Formation Assay

Biofilms are communities of microbes attached to surfaces, which can be found in medical, industrial and natural settings. In fact, life in a biofilm probably represents the predominate mode of growth for microbes in most environments. Mature biofilms have a few distinct characteristics. Biofilm microbes are typically surrounded by an extracellular matrix that provides structure and protection to the community. Microbes growing in a biofilm also have a characteristic architecture generally comprised of macrocolonies (containing thousands of cells) surrounded by fluid-filled channels. Biofilm-grown microbes are also notorious for their resistance to a range of antimicrobial agents including clinically relevant antibiotics.
The microtiter dish assay is an important tool for the study of the early stages in biofilm formation, and has been applied primarily for the study of bacterial biofilms, although this assay has also been used to study fungal biofilm formation. Because this assay uses static, batch-growth conditions, it does not allow for the formation of the mature biofilms typically associated with flow cell systems. However, the assay has been effective at identifying many factors required for initiation of biofilm formation (i.e, flagella, pili, adhesins, enzymes involved in cyclic-di-GMP binding and metabolism) and well as genes involved in extracellular polysaccharide production. Furthermore, published work indicates that biofilms grown in microtiter dishes do develop some properties of mature biofilms, such a antibiotic tolerance and resistance to immune system effectors.
This simple microtiter dish assay allows for the formation of a biofilm on the wall and/or bottom of a microtiter dish. The high throughput nature of the assay makes it useful for genetic screens, as well as testing biofilm formation by multiple strains under various growth conditions. Variants of this assay have been used to assess early biofilm formation for a wide variety of microbes, including but not limited to, pseudomonads, Vibrio cholerae, Escherichia coli, staphylocci, enterococci, mycobacteria and fungi.
In the protocol described here, we will focus on the use of this assay to study biofilm formation by the model organism Pseudomonas aeruginosa. In this assay, the extent of biofilm formation is measured using the dye crystal violet (CV). However, a number of other colorimetric and metabolic stains have been reported for the quantification of biofilm formation using the microtiter plate assay. The ease, low cost and flexibility of the microtiter plate assay has made it a critical tool for the study of biofilms.

The assay describes a rapid means to measure early biofilm formation in bacteria and fungi. This method uses a microtiter plate as the substratum for microbial biofilm formation, and the biofilm is visualized using crystal violet strain. The assay provides either a qualitative or quantitative assay for early biofilm formation.

Mikrotiterschale Biofilmbildung Assay

Biofilms are communities of microbes attached to surfaces, which can be found in medical, industrial and natural settings.  In fact, life in a biofilm ...

Forschung

Immunologie und Infektion

In vitro Biofilm Formation in an 8-well Chamber Slide

The chronic nature of many diseases is attributed to the formation of bacterial biofilms which are recalcitrant to traditional antibiotic therapy. Biofilms are community-associated bacteria attached to a surface and encased in a matrix. The role of the extracellular matrix is multifaceted, including facilitating nutrient acquisition, and offers significant protection against environmental stresses (e.g. host immune responses). In an effort to acquire a better understanding as to how the bacteria within a biofilm respond to environmental stresses we have used a protocol wherein we visualize bacterial biofilms which have formed in an 8-well chamber slide. The biofilms were stained with the BacLight Live/Dead stain and examined using a confocal microscope to characterize the relative biofilm size, and structure under varying incubation conditions. Z-stack images were collected via confocal microscopy and analyzed by COMSTAT. This protocol can be used to help elucidate the mechanism and kinetics by which biofilms form, as well as identify components that are important to biofilm structure and stability.

In vitro Biofilm Formation in an 8-well Chamber Slide

This article describes the procedure for the formation and visualization of a bacterial biofilm grown within an 8-well chamber slide

In-vitro-Bildung von Biofilmen in einem 8-well Chamber Slide

The chronic nature of many diseases is attributed to the formation of bacterial biofilms which are recalcitrant to traditional antibiotic therapy. ...

Antimicrobial Susceptibility Testing of Mycobacterium Tuberculosis Complex for First and Second Line Drugs by Broth Dilution in a Microtiter Plate Format

The rapid detection of antimicrobial resistance is important in the effort to control the increase in resistant Mycobacterium 
tuberculosis (Mtb). Antimicrobial susceptibility testing (AST) of Mtb has traditionally been performed by the agar method of proportion or by 
macrobroth testing on an instrument such as the BACTEC (Becton Dickinson, Sparks, MD), VersaTREK (TREK Diagnostics, Cleveland, OH) or BacT/ALERT (bioM&eacute;rieux, Hazelwood, MO). The agar proportion method, while considered the &#x201C;gold&#x201D; standard of AST, is labor intensive and requires calculation of resistance by performing colony counts on drug-containing agar as compared to drug-free agar. If there is &ge;1% growth on the drug-containing medium as compared to drug-free medium, the organism is considered resistant to that drug. The macrobroth methods require instrumentation and test break point ("critical") drug concentrations for the first line drugs (isoniazid, ethambutol, rifampin, and pyrazinamide). The method described here is commercially available in a 96 well microtiter plate format [MYCOTB (TREK Diagnostics)] and contains increasing concentrations of 12 antimicrobials used for treatment of tuberculosis including both first (isoniazid, rifampin, ethambutol) and second line drugs (amikacin, cycloserine, ethionamide, kanamycin, moxifloxacin, ofloxacin, para-aminosalicylic acid, rifabutin, and streptomycin). Pyrazinamide, a first line drug, is not included in the microtiter plate due to its need for acidic test conditions. Advantages of the microtiter system include both ease of set up and faster turn around time (14 days) compared with traditional agar proportion (21 days). In addition, the plate can be set up from inoculum prepared using either broth or solid medium. Since the microtiter plate format is new and since Mtb presents unique safety challenges in the laboratory, this protocol will describe how to safely setup, incubate and read the microtiter plate.

Antimicrobial susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis is challenging but critical for patient care. This microtiter plate format offers testing of 12 antimycobacterial drugs and provides minimum inhibitory concentration (MIC) values, which will aid in appropriate treatment.

Antimikrobielle Empfindlichkeitsprüfung von Mycobacterium tuberculosis-Komplexes für die First und Second Line Drugs von Bouillon Verdünnung in einem Mikrotiterplatten-Format

The rapid detection of antimicrobial resistance is important in the effort to control the increase in resistant Mycobacterium 
tuberculosis (Mtb). ...

Preparation of a Blood Culture Pellet for Rapid Bacterial Identification and Antibiotic Susceptibility Testing

Bloodstream infections and sepsis are a major cause of morbidity and mortality. The successful outcome of patients suffering from bacteremia depends on a rapid identification of the infectious agent to guide optimal antibiotic treatment. The analysis of Gram stains from positive blood culture can be rapidly conducted and already significantly impact the antibiotic regimen. However, the accurate identification of the infectious agent is still required to establish the optimal targeted treatment. We present here a simple and fast bacterial pellet preparation from a positive blood culture that can be used as a sample for several essential downstream applications such as identification by MALDI-TOF MS, antibiotic susceptibility testing (AST) by disc diffusion assay or automated AST systems and by automated PCR-based diagnostic testing. The performance of these different identification and AST systems applied directly on the blood culture bacterial pellets is very similar to the performance normally obtained from isolated colonies grown on agar plates. Compared to conventional approaches, the rapid acquisition of a bacterial pellet significantly reduces the time to report both identification and AST. Thus, following blood culture positivity, identification by MALDI-TOF can be reported within less than 1 hr whereas results of AST by automated AST systems or disc diffusion assays within 8 to 18 hr, respectively. Similarly, the results of a rapid PCR-based assay can be communicated to the clinicians less than 2 hr following the report of a bacteremia. Together, these results demonstrate that the rapid preparation of a blood culture bacterial pellet has a significant impact on the identification and AST turnaround time and thus on the successful outcome of patients suffering from bloodstream infections.

A rapid bacterial pellet preparation from a positive blood culture can be used as a sample for applications such as identification by MALDI-TOF, Gram staining, antibiotic susceptibility testing and PCR-based test. The results can be rapidly communicated to clinicians to improve the outcome of patients suffering from bloodstream infections.

Vorbereitung einer Blutkultur Pellet Rapid Identifizierung von Bakterien und Antibiotika Empfindlichkeitsprüfung

Bloodstream infections and sepsis are a major cause of morbidity and mortality. The successful outcome of patients suffering from bacteremia depends on a ...

A Reference Broth Microdilution Method for Dalbavancin In Vitro Susceptibility Testing of Bacteria that Grow Aerobically

Antimicrobial susceptibility testing (AST) is performed to assess the in vitro activity of antimicrobial agents against various bacteria. The AST results, which are expressed as minimum inhibitory concentrations (MICs) are used in research for antimicrobial development and monitoring of resistance development and in the clinical setting for antimicrobial therapy guidance. Dalbavancin is a semi-synthetic lipoglycopeptide antimicrobial agent that was approved in May 2014 by the Food and Drug Administration (FDA) for the treatment of acute bacterial skin and skin structure infections caused by Gram-positive organisms. The advantage of dalbavancin over current anti-staphylococcal therapies is its long half-life, which allows for once-weekly dosing. Dalbavancin has activity against Staphylococcus aureus (including both methicillin-susceptible S. aureus [MSSA] and methicillin-resistant S. aureus [MRSA]), coagulase-negative staphylococci, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus anginosus group, &#946;-hemolytic streptococci and vancomycin susceptible enterococci. Similar to other recent lipoglycopeptide agents, optimization of CLSI and ISO broth susceptibility test methods includes the use of dimethyl sulfoxide (DMSO) as a solvent when preparing stock solutions and polysorbate 80 (P80) to alleviate adherence of the agent to plastic. Prior to the clinical studies and during the initial development of dalbavancin, susceptibility studies were not performed with the use of P-80 and MIC results tended to be 2-4 fold higher and similarly higher MIC results were obtained with the agar dilution susceptibility method. Dalbavancin was first included in CLSI broth microdilution methodology tables in 2005 and amended in 2006 to clarify use of DMSO and P-80. The broth microdilution (BMD) procedure shown here is specific to dalbavancin and is in accordance with the CLSI and ISO methods, with step-by-step detail and focus on the critical steps added for clarity.

A Reference Broth Microdilution Method for Dalbavancin In Vitro Susceptibility Testing of Bacteria that Grow Aerobically

Here, we present a protocol for determination of dalbavancin susceptibility of clinically relevant Gram-positive bacteria using a broth microdilution reference methodology.

Eine Referenz Broth Mikrodilutionsverfahren für Dalbavancin<em&gt; In-vitro-</em&gt; Empfindlichkeitsprüfung von Bakterien, die wachsen aerob

Antimicrobial susceptibility testing (AST) is performed to assess the in vitro activity of antimicrobial agents against various bacteria. The AST results, ...

Visualization of Biofilm Formation in Candida albicans Using an Automated Microfluidic Device

Candida albicans is the most common fungal pathogen of humans, causing about 15% of hospital-acquired sepsis cases. A major virulence attribute of C. albicans is its ability to form biofilms, structured communities of cells attached to biotic and abiotic surfaces. C. albicans biofilms can form on host tissues, such as mucosal layers, and on medical devices, such as catheters, pacemakers, dentures, and joint prostheses. Biofilms pose significant clinical challenges because they are highly resistant to physical and chemical perturbations, and can act as reservoirs to seed disseminated infections. Various in vitro assays have been utilized to study C. albicans biofilm formation, such as microtiter plate assays, dry weight measurements, cell viability assays, and confocal scanning laser microscopy. All of these assays are single end-point assays, where biofilm formation is assessed at a specific time point. Here, we describe a protocol to study biofilm formation in real-time using an automated microfluidic device under laminar flow conditions. This method allows for the observation of biofilm formation as the biofilm develops over time, using customizable conditions that mimic those of the host, such as those encountered in vascular catheters. This protocol can be used to assess the biofilm defects of genetic mutants as well as the inhibitory effects of antimicrobial agents on biofilm development in real-time.

Visualization of Biofilm Formation in Candida albicans Using an Automated Microfluidic Device

This protocol describes the use of a customizable automated microfluidic device to visualize biofilm formation in Candida albicans under host physiological conditions.

Visualisierung der Biofilmbildung in Candida Albicans ein automatisiertes mikrofluidischen Gerät

Candida albicans is the most common fungal pathogen of humans, causing about 15% of hospital-acquired sepsis cases. A major virulence attribute of C. ...

Deep Dermal Injection As a Model of Candida albicans Skin Infection for Histological Analyses

The skin is an extremely extended organ of the body and, due to this large surface, it is continuously exposed to microorganisms. Skin damage can easily lead to infections in the dermis which can, in turn, result in the dissemination of pathogens into the bloodstream. Understanding how the immune system fights infections at the very early stage and how the host can eliminate the pathogens is an important step to set the base for future therapeutic interventions. Here we describe a model of Candida albicans infection that can visualize the processes that occur early during an infection, including when the pathogen has passed the epithelial barrier, as well as the immune response elicited by the C. albicans invasion. We used this infection model to perform histological analyses that show the immune cells that infiltrate the skin as well as the presence and localization of the pathogen. Samples collected after the infection can be processed for RNA extraction.

Deep Dermal Injection As a Model of Candida albicans Skin Infection for Histological Analyses

Here we describe a protocol that allows histological and molecular analysis of skin samples after Candida albicans intradermal injection. This protocol maintains the structural integrity of the skin and allows for the localization of tissue-resident or newly recruited immune cells as well as the pathogen distribution.

Tief dermalen Injektion als ein Modell von Candida Albicans Infektion der Haut für histologische Analysen

The skin is an extremely extended organ of the body and, due to this large surface, it is continuously exposed to microorganisms. Skin damage can easily ...

Daily Phototherapy with Red Light to Regulate Candida albicans Biofilm Growth

Here, we present a protocol to assess the outcomes of per diem red light treatment on the growth of Candida albicans biofilm. To increase the planktonic growth of C. albicans SN425, the inoculums grew on Yeast Nitrogen Base media. For biofilm formation, RPMI 1640 media, which have high concentrations of amino acids, were applied to help biofilm growth. Biofilms of 48 h were treated twice a day for a period of 1 min with a non-coherent light device (red light; wavelength = 635 nm; energy density = 87.6 J&#183;cm-2). As a positive control (PC), 0.12% chlorhexidine (CHX) was applied, and as a negative control (NC), 0.89% NaCl was applied to the biofilms. Colony forming units (CFU), dry-weight, soluble and insoluble exopolysaccharides were quantified after treatments. Briefly, the protocol presented here is simple, reproducible and provides answers regarding viability, dry-weight and extracellular polysaccharide amounts after red light treatment.

Daily Phototherapy with Red Light to Regulate Candida albicans Biofilm Growth

Here, we present a protocol to assess the outcome of red light application on the growth of Candida albicans biofilm. A non-coherent red light device with the wavelength of 635 nm and energy density of 87.6 J&#183;cm-2 was applied throughout the growth of Candida albicans biofilms for 48 h.

Tägliche Phototherapie mit rotem Licht zu regulieren Candida Albicans Biofilm Wachstum

Here, we present a protocol to assess the outcomes of per diem red light treatment on the growth of Candida albicans biofilm. To increase the planktonic ...

Clarifying and Imaging Candida albicans Biofilms

The microbial fungus Candida albicans can undergo a change from commensal colonization to virulence that is strongly correlated with its ability to switch from yeast-form growth to hyphal growth. Cells initiating this process become adherent to surfaces as well as to each other, with the resulting development of a biofilm colony. This commonly occurs not only on mucosal tissue surfaces in yeast infections, but also on medical implants such as catheters. It is well known that biofilm cells are resistant to antifungal drugs, and that cells that shed from the biofilm can lead to dangerous systemic infections. Biofilms range from heavily translucent to opaque due to refractive heterogeneity. Therefore, fungal biofilms are difficult to study by optical microscopy. To visualize internal structural, cellular, and subcellular features, we clarify fixed intact biofilms by stepwise solvent exchange to a point of optimal refractive index matching. For C. albicans biofilms, sufficient clarification is attained with methyl salicylate (n = 1.537) to enable confocal microscopy from apex to base in 600 &#181;m biofilms with little attenuation. In this visualization protocol we outline phase contrast refractometry, the growth of laboratory biofilms, fixation, staining, solvent exchange, the setup for confocal fluorescence microscopy, and representative results.

Clarifying and Imaging Candida albicans Biofilms

To view and quantify the internal features of Candida albicans biofilms, we prepare fixed intact specimens that are clarified by refractive index matching. Then, optical sectioning microscopy can be used to obtain three-dimensional image data though the full thickness of the biofilm.

Klärende und Bildgebung Candida albicans Biofilme

The microbial fungus Candida albicans can undergo a change from commensal colonization to virulence that is strongly correlated with its ability to switch ...

Rose Bengal-Mediated Photodynamic Therapy to Inhibit Candida albicans

Invasive Candida albicans infection is a significant opportunistic fungal infection in humans because it is one of the most common colonizers of the gut, mouth, vagina, and skin. Despite the availability of antifungal medication, the mortality rate of invasive candidiasis remains ~50%. Unfortunately, the incidence of drug-resistant C. albicans is increasing globally. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) may offer an alternative or adjuvant treatment to inhibit C. albicans biofilm formation and overcome drug resistance. Rose bengal (RB)-mediated aPDT has shown effective cell killing of bacteria and C. albicans. In this study, the efficacy of RB-aPDT on multidrug-resistant C. albicans is described. A homemade green light-emitting diode (LED) light source is designed to align with the center of a well of a 96-well plate. The yeasts were incubated in the wells with different concentrations of RB and illuminated with varying fluences of green light. The killing effects were analyzed by the plate dilution method. With an optimal combination of light and RB, 3-log growth inhibition was achieved. It was concluded that RB-aPDT might potentially inhibit drug-resistant C. albicans.

Rose Bengal-Mediated Photodynamic Therapy to Inhibit Candida albicans

The growing incidence of drug-resistant Candida albicans is a serious health issue worldwide. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) may offer a strategy to fight against drug-resistant fungal infections. The present protocol describes Rose bengal-mediated aPDT efficacy on a multidrug-resistant C. albicans strain in vitro.

Rosenbengalen-vermittelte photodynamische Therapie zur Hemmung von Candida albicans

Invasive Candida albicans infection is a significant opportunistic fungal infection in humans because it is one of the most common colonizers of the gut, ...