Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Этот протокол описывает размерную эксклюзионную хроматографию, легкий и воспроизводимый метод обогащения внеклеточных везикул Mycobacterium tuberculosis из супернатантов культуры.
Роль внеклеточных везикул (EV) в контексте бактериальной инфекции стала новым способом понимания микробной физиологии. В частности, mycobacterium tuberculosis (Mtb) EV играют роль во взаимодействии хозяина и патогена и реакции на стресс окружающей среды. Mtb EV также очень антигенны и демонстрируют потенциал в качестве компонентов вакцины. Наиболее распространенным методом очистки Mtb EV является ультрацентрифугирование с градиентом плотности. Этот процесс имеет несколько ограничений, включая низкую пропускную способность, низкую производительность, зависимость от дорогостоящего оборудования, технические проблемы, и это может негативно повлиять на полученную подготовку. Хроматография с исключением размеров (SEC) является более мягким альтернативным методом, который борется со многими ограничениями ультрацентрифугирования. Этот протокол демонстрирует, что SEC эффективен для обогащения Mtb EV и производит высококачественные препараты Mtb EV повышенной производительности быстрым и масштабируемым способом. Кроме того, сравнение с ультрацентрифугированием градиента плотности с помощью количественных и квалификационных процедур демонстрирует преимущества SEC. В то время как оценка количества EV (анализ отслеживания наночастиц), фенотипа (просвечивающая электронная микроскопия) и содержания (вестерн-блоттинг) адаптирована к Mtb EV, предоставленный рабочий процесс может быть применен к другим микобактериям.
Высвобождение внеклеточных везикул (EV) патогенами может быть ключом к раскрытию новых технологий для борьбы с инфекционными заболеваниями1. Микобактерии туберкулеза (Mtb) являются возбудителем с высокими последствиями, заражая примерно одну треть населения мира и ежегодно унося жизни миллионов людей2. Производство EV Mtb хорошо документировано, но неуловимо в биогенезе и различных ролях (т.е. иммуностимулирующих, иммуносупрессивных, железо и питательных веществ) этих EV в контексте инфекции 3,4,5. Попытки понять состав Mtb EV выявили 50-150 нм липидных мембранно-замкнутых сфер, полученных из плазматической мембраны, содержащей липиды и белки иммунологического значения 3,6. Исследование роли Mtb EV в бактериальной физиологии выявило важность бактериальной модуляции EV в ответ на стресс окружающей среды для выживания5. Исследования взаимодействия хозяина и патогена были более сложными для интерпретации, но данные указывают на то, что Mtb EV могут влиять на иммунный ответ хозяина и потенциально могут служить эффективным компонентом вакцинации 3,4,7.
Большинство исследований Mtb EV до сих пор основывались на ультрацентрифугировании градиента плотности для обогащенияпузырьков 8. Это было эффективно для мелкомасштабных исследований; однако этот метод сопряжен с рядом технических и логистических проблем. Альтернативные рабочие процессы сочетают многоступенчатое центрифугирование для удаления целых клеток и крупного мусора с заключительным этапом ультрацентрифугирования для пеллетных электромобилей. Эта методология может варьироваться по эффективности и часто приводит к низкому выходу и совместной очистке растворимых биомолекул, не связанных с везикулами, а также влияет на целостностьпузырьков 9. Кроме того, этот процесс занимает много времени, интенсивно используется вручную и очень ограничен по пропускной способности из-за ограничений оборудования.
Настоящий протокол описывает альтернативный метод ультрацентрифугирования градиента плотности: хроматография с исключением размеров (SEC). Этот метод был продемонстрирован для экологических микобактерий, и в текущей работе он был экстраполирован на Mtb10. Коммерчески доступная колонна и автоматический коллектор фракций могут улучшить консистенцию в пузырной подготовке и уменьшить потребность в специальном, дорогостоящем оборудовании. Также можно завершить этот протокол за долю времени по сравнению с ультрацентрифугированием градиента плотности, увеличивая пропускную способность. Этот метод является менее технически сложным, что облегчает его освоение и может повысить межлабораторную воспроизводимость. Наконец, SEC обладает высокой эффективностью разделения и является щадящим, сохраняя целостность везикул.
Институциональный комитет по биобезопасности Университета штата Колорадо одобрил настоящее исследование (19-046B). Культивирование микобактерий туберкулеза и сбор богатых EV супернатантов культуры выполнялись обученным персоналом в лаборатории с высокой степенью локализации. Материалы были вывезены из зоны с высоким уровнем локализации после того, как был выполнен, подтвержден и одобрен институциональной политикой в области биобезопасности действительный метод инактивации. При воспроизведении протокола, если валидированный метод инактивации или стерильной фильтрации невозможен, в лаборатории с высокой степенью локализации необходимо выполнить следующие процедуры.
1. Приготовление сырого концентрата Mtb EV
ПРИМЕЧАНИЕ: Подробные процедуры по выращиванию Mtb и получению культурального фильтратного белка (CFP) см. в ссылках11,12. Рекомендуется, чтобы бактериальные питательные среды не содержали добавок для роста с EV-содержащими или белковыми компонентами, такими как каталаза олеинового альбумина декстрозы (OADC), и моющих средств, таких как Tween. Также рекомендуется, чтобы качество бактериальной культуры и собранный CFP были проверены, чтобы обеспечить ограниченную гибель клеток и лизис13,14.
2. Хроматография исключения размеров для обогащения Mtb EV из CFP
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующая процедура специфична для использования 3 мг 100R Mtb CFP с колонкой SEC и автоматическим сборщиком фракций (AFC, см. Таблицу материалов). Он может быть адаптирован для других начальных концентраций и типов колонок, следуя спецификациям производителя. Кроме того, пользователям рекомендуется прочитать и понять руководство пользователя автоматического сборщика дробей.
3. Количественная оценка электромобилей Mtb
4. Квалификация электромобилей Mtb
Культуральный фильтрат белка (CFP) из Mycobacterium tuberculosis (Mtb) концентрировали, количественно оценивали, а затем 3 мг материала наносили на колонку эксклюзионной хроматографии (SEC). Концентрации белка и частиц были перечислены BCA и NTA соответственно. Ожидаемые диапазоны восстановления белк?...
Внеклеточные везикулы Микобактерии туберкулеза являются высокоантигенными резервуарами, что представляет их в качестве привлекательного направления для разработки диагностических инструментов и будущих вакцин 4,19,20. Историчес...
Авторам нечего раскрывать.
Мы хотели бы выразить признательность NKG за поддержку со стороны Колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук и Совместной исследовательской программы Исследовательского совета колледжа для NKG и финансирование ATCC (награда No 2016-0550-0002) KMD. Мы также хотели бы поблагодарить Энн Симпсон за техническую поддержку и BEI Resources, NIAID, NIH за следующие реагенты: Моноклональные антимикобактерии туберкулеза LpqH (ген Rv3763), IT-54 (производится in vitro), NR-13792, моноклональные антимикобактерии туберкулеза GroES (ген Rv3418c), клон IT-3 (SA-12) (производится in vitro), NR-49223 и моноклональные антимикобактерии туберкулеза LAM, клон CS-35 (производится в пробирке), NR-13811.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
20x MES SDS Running Buffer | ThermoFisher Scientific | NP0002 | |
96 well plate | Corning | 15705-066 | |
Automatic Fraction Collector | IZON Science | AFC-V1-USD | |
BenchMark Pre-stained Protein Ladder | Invitrogen | 10748010 | |
Benchtop centrifuge | Beckman Coulter | Allegra 6R | |
Centricon Plus - 70 Centrifugal filter, 100 kDa cutoff | Millipore Sigma | UFC710008 | Ultrafiltration device used in step 1.1 |
Electroblotting System | ThermoFisher Scientific | 09-528-135 | |
EM Grade Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15714-S | |
Formvar/Carbon 200 mesh Cu Grids | Electron Microscopy Sciences | FCF200H-Cu-TA | |
Goat Anti-Mouse IgG H&L (Alkaline Phosphatase), whole molecule, 1 mL | AbCam | ab6790 | Secondary antibody |
JEM-1400 Transmission Electron Microscope | JOEL | ||
Micro BCA Protein Assay Kit | ThermoFisher Scientific | 23235 | |
Microplate reader | BIOTEK | Epoch | |
Monoclonal Anti-Mycobacterium tuberculosis GroES (Gene Rv3814c) | BEI Resources | NR-49223 | Primary antibody |
Monoclonal Anti-Mycobacterium tuberculosis LpqH (Gene Rv3763) | BEI Resources | NR-13792 | Primary antibody |
Monocolonal Anti-Mycobacterium tuberculosis LAM, Clone CS-35 | BEI Resources | NR-13811 | Primary antibody |
NanoClean 1070 | Fischione Instruments | For plasma cleaning of the TEM grid | |
Nanosight equipped with syringe pump and computer with NanoSight NTA software | Malvern Panalytical | NS300 | |
Nitrocellulose membrane, Roll, 0.2 μm | BioRad | 1620112 | |
NuPAGE 4-12% Bis-Tris Protein Gels | ThermoFisher Scientific | NP0323BOX | |
Phosphate-buffered Saline, 1X without calcium and magnesium | Corning | 21-040-CV | |
Pierce BCA Protein Assay Kit | ThermoFisher Scientific | 23225 | |
PowerPac Basic Power Supply | BioRad | 1645050 | |
qEV Original 35 nm 5/pk | IZON Science | SP5-USD | SEC column |
SDS sample buffer | Boster | AR1112 | In-house recipe used in this procedure, however this product is equivalent |
SDS-PAGE gel chamber | ThermoFisher Scientific | EI0001 | |
Sigmafast BCIP/NBT | Millipore Sigma | B5655 | |
Silver Stain Plus Kit | BioRad | 1610449 | In-house protocol used in this procedure, however this kit is equivalent |
Uranyl Acetate | Electron Microscopy Sciences | 22400 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены