Dosage d’unités formant des microcolonies pour l’évaluation de l’efficacité des vaccins contre la tuberculose

Résumé

La détermination des unités formant des colonies (UFC) est la technique de référence pour quantifier les bactéries, y compris Mycobacterium tuberculosis qui peut prendre des semaines pour former des colonies visibles. Nous décrivons ici une micro-UFC pour la détermination de l’UFC avec une efficacité accrue en termes de temps, un espace de laboratoire et un coût de réactif réduits, et une évolutivité pour les expériences à moyen et haut débit.

Résumé

La tuberculose, première cause de décès par agent infectieux dans le monde, a tué 1,6 million de personnes en 2022, n’étant dépassée que par la COVID-19 pendant la pandémie de 2019-2021. La maladie est causée par la bactérie Mycobacterium tuberculosis (M.tb). La souche de Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guérin (BCG), le seul vaccin contre la tuberculose, est le plus ancien vaccin homologué au monde, toujours utilisé. À l’heure actuelle, 12 vaccins font l’objet d’essais cliniques et des dizaines de vaccins sont en cours de développement préclinique. La méthode de choix utilisée pour évaluer l’efficacité des vaccins antituberculeux dans les études précliniques est le dénombrement des colonies bactériennes par le test des unités formant colonies (UFC). Ce test fastidieux prend de 4 à 6 semaines à conclure, nécessite un espace de laboratoire et d’incubateur important, a des coûts de réactifs élevés et est sujet à la contamination. Nous décrivons ici une méthode optimisée pour le dénombrement des colonies, la micro-UFC (mCFU), qui offre une solution simple et rapide pour analyser les résultats d’efficacité du vaccin contre la tubercule anti-M.tb . Le test mCFU nécessite dix fois moins de réactifs, réduit la période d’incubation par trois, prenant 1 à 2 semaines pour conclure, réduit l’espace de laboratoire et le coût des réactifs, et minimise les risques pour la santé et la sécurité associés au travail avec un grand nombre de M.tb. De plus, pour évaluer l’efficacité d’un vaccin antituberculeux, des échantillons peuvent être prélevés à partir de diverses sources, y compris des tissus d’animaux vaccinés infectés par des mycobactéries. Nous décrivons également une méthode optimisée pour produire une culture mycobactérienne unicellulaire, uniforme et de haute qualité pour les études d’infection. Enfin, nous proposons que ces méthodes soient universellement adoptées pour les études précliniques de détermination de l’efficacité des vaccins, ce qui, en fin de compte, conduirait à réduire le temps de développement des vaccins contre la tuberculose.

Introduction

La tuberculose est la principale cause de décès dans le monde causée par un seul agent infectieux, la bactérie Mycobacterium tuberculosis (M.tb), qui tue plus de personnes que tout autre agent pathogène. En 2021, la tuberculose a été responsable de 1,6 million de décès et a été dépassée par la COVID-19 pendant la pandémie de 2019-2021¹. De plus, selon le rapport mondial sur la tuberculose de 2022 de l’Organisation mondiale de la santé, la pandémie de COVID-19 a été responsable d’une augmentation des nouveaux cas de tuberculose. L’OMS signale également une forte baisse du nombre de personnes diagnostiquées avec la tuberculose a....

Protocole

REMARQUE : Le protocole décrit ici est pour le BCG mais peut être appliqué à n’importe quelle mycobactérie. Le BCG peut être utilisé comme bactérie de substitution pour les expériences sur la tuberculose lorsque les installations BSL3 ne sont pas disponibles²². Les procédures suivantes utilisant le BCG doivent être effectuées dans un laboratoire de niveau de biosécurité 2 (BSL2) et suivre les directives de biosécurité appropriées et les bonnes pratiques de laboratoire pour la manipulation des micro-organismes du groupe de danger 2.

1. Préparation des milieux de culture

1. Préparez le bouillon ....

Discussion

La tuberculose est un problème de santé publique important qui prend de plus en plus d’importance, en particulier dans les pays à revenu faible et intermédiaire. La perturbation des établissements de santé pour diagnostiquer et traiter la tuberculose pendant la pandémie de COVID-19 a eu un impact négatif sur l’incidence des nouveaux cas¹. De plus, il est urgent de s’attaquer aux souches multirésistantes et très résistantes de M.tb, ainsi qu’à la co-infection de M.t.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
96-well plates	VWR	734-2781
DSLR 15-55 mm lens	Nikon	AF-P DX NIKKOR 18-55mm f/3.5-5.6G VR
DSLR camera	Nikon	D3400
DSLR macro lens	Sigma	MACRO 105mm F2.8 EX DG OS HSM
Fetal calf serum	Gibco	10270106
Fiji Software		https://fiji.sc/	Fiji is an open-source software supported by several laboratories, institutions, and individuals. All the required plugins are included.
Igepal CA-630	Sigma-Aldrich	18896
L-glutamine	Gibco	25030-081
Middlebrook 7H10	BD	262710
Middlebrook 7H9	BD	271310
Multichannel pipette (0.5 - 10 µl)	Gilson	FA10013
Multichannel pipette (20 - 200 µl)	Gilson	FA10011
Mycobacterium bovis BCG	American Type Culture Collection	ATCC35734	strain TMC 1011 [BCG Pasteur]
OADC enrichment	BD	211886
Phosphate buffered saline (PBS)	NZYTech	MB25201
RPMI 1640 medium	Gibco	21875091
Sodium pyruvate	Gibco	11360-070
Spectrophotometer UV-6300PC	VWR	634-6041
Square Petri dish 120 x 120 mm	Corning	BP124-05
Tyloxapol	Sigma-Aldrich	T8761
Ultrasound bath Elma P 30 H	VWR	142-0051