Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada, küçük müdahale eden sentetik RNA (siRNA), kimyasal bileşik ve Mycobacterium tuberculosis mutant kütüphanelerinin Yüksek verimli / Yüksek içerikli ekranları için geçerli olan fenotipik bir test açıklıyoruz. Bu yöntem, otomatik konfokal mikroskopi kullanılarak floresan etiketli konak hücre içinde floresan etiketli Mycobacterium tuberculosis'in tespitine dayanır.
Tedavi ve aşı mevcudiyetine rağmen, tüberküloz (TB) dünyadaki en ölümcül ve yaygın bakteriyel enfeksiyonlardan biri olmaya devam etmektedir. Birkaç on yıldan bu yana, çok ve yaygın olarak ilaca dirençli suşların ani patlaması tüberkülozun kontrolü için ciddi bir tehdittir. Bu nedenle, tüberkülozun etken maddesi olan Mycobacterium tuberculosis(Mtb)için kritik olan yeni hedeflerin ve yolların belirlenmesi ve TB ilaçları olabilecek yeni kimyasalların araştırılması esastır. Bir yaklaşım, samanlıkta iğne aranmasını sağlayan büyük ölçekli kütüphanelerin genetik ve kimyasal ekranlarına uygun yöntemler kurmaktır. Bu amaçla, otomatik konfokal mikroskopi kullanarak floresan etiketli konak hücreler içinde floresan etiketli Mtb'nin tespitine dayanan fenotipik bir test geliştirdik. Bu in vitro test, Mtb'nin kolonileşme sürecinin konakçıya görüntü bazlı nicelleştirilmesine izin verir ve siRNA, kimyasal bileşik veya Mtb mutant kütüphanelerinin ekranları için uygun olan 384 kuyu mikro plaka formatı için optimize edilmiştir. Görüntüler daha sonra konak hücreler içindeki Mtb patogenezinde okuma çıkarımını sağlayan çokparametrik analiz için işlenir.
Son yıllarda bildirilen ortaya çıkan ve yeniden ortaya çıkan bulaşıcı patojenler arasında, Mycobacterium tuberculosis (Mtb),2011 yılında 1,4 milyon ölümden ve 8,7 milyon yeni enfeksiyondan sorumlu olarak önemli bir yer tutmaktadır (Küresel tüberküloz raporu 2012, www.who.int/topics/tuberculosis/en/). Multidrug tedavilerinin mevcudiyetine rağmen, enfekte insan sayısı hala artmaktadır ve çok halıya dayanıklı (MDR) ve yaygın olarak ilaca dirençli (XDR) Mtb hızla tüm dünyaya yayılmaktadır1. Ayrıca, Mtb antijenlerinin varlığı dikkate alındığında, küresel nüfusun üçte birinin Mtb tarafından gizlice enfekte olduğu düşünülmektedir. İstatistiksel olarak, on vakadan birinde, sonraki klinik semptomlarla hastalığın aktif formuna doğru evrim vardır2. Bu nedenle, Mtb ile savaşmak için acilen yeni araçlara ihtiyaç vardır. Bu kapsamda, otomatik konfokal floresan mikroskopisi3 . Tahlilin 384 kuyulu mikrotiter plakalarda otomatik görüntü alma ve analiz ile birlikte uyarlanması, orta ölçekli bileşik, siRNA ve bakteriyel mutant kütüphanelerinin Yüksek içerikli / Yüksek verimli Taramaya (HC / HTS) izin verdi. Bu fenotipik test üzerinde genom geniş bir RNAi kütüphanesinin taranması, böylece Mtb kaçakçılığı ve hücre içi replikasyonda yer alan temel konak faktörlerinin tanımlanmasını ve aynı zamanda tüberkül basil basili tarafından sömürülen konak yolların aydınlatılmasını sağladı. Bu özel fenotipik tahlilin bir diğer adaptasyonu da Mtb intra-fagozomal kalıcılık için gerekli bakteriyel faktörlerin tanımlanmasıydı. Örneğin, fagozom olgunlaşmasının tutuklanması, Mtb'nin makrofajda hayatta kalmasını ve replikasyonunu kolaylaştıran önemli mekanizmalardan biri olarak kabul edilir. Mtb nakavt mutantlarının floresan etiketli-asidik bölmelerde hücre altı lokalizasyonunun izlenmesi, sağkalım sürecinde yer alan bakteri genlerinin tanımlanmasına izin verdi4. Son olarak, Mtb'nin yüksek içerikli görüntülemesi, hücre içi bakteri üremesi gibi çeşitli fenomenleri inhibe etmek için ilaç verimliliğini ölçmek için mükemmel bir yöntem sunar3. Tamamen, bu tür yüksek verimli fenotipik test, TB'ye karşı ilaç keşfini hızlandırmaya izin verir ve bu farklı yaklaşımlarla toplanan veriler Mtbtarafından uygulanan konak manipülasyonunun daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunur.
1. Yüksek verimli Genom çapında siRNA Taraması
Yeşil Floresan Proteini (GFP) ifade eden Mtb H37Rv ile enfeksiyon üzerine insan Tip-II pnömosit modeli A549 hücre hattında tarama yapıldı. Bu yordam Şekil 1A'daözetlenmiştir.
Not: Bu protokol, gen susturmasının hücre içi Mtb büyümesi üzerindeki etkisini incelemek için optimize edilmiştir. Mtb, her 20 saatte bir optimum koşullarda bölünen yavaş büyümeli bir bakteridir. Enfeksiyondan 5 gün sonra hücre dışı Mtb miktarı hücre lizizinin yokluğunda hala düşüktür ve analizin kalitesini etkilememiştir. Bu protokol, mycobacteria smegmatis ve Escherichia coli gibi yoğun olarak salınan ve yeni hücreleri enfekte edebilen hızlı büyüme bakterileri kullanılarak siRNA ekranları için uyarlanacak antibiyotik tedavisinin uzunluğu ve kuluçka süresi açısından optimize edilmelidir.
2. Yüksek verimli Bileşik Tarama
Tarama Mtb H37Rv enfekte konak hücrelerinde gerçekleştirildi. Bu yordam Şekil 1B'de özetlenmiştir.
Not: Bu protokol, floresan proteini (Bir kuyu/Bir mutant) ifade eden mutantlar tarafından bileşiklerin değiştirilmesiyle Mtb mutant kütüphanesi taraması için uyarlanabilir (Şekil 1C, ayrıca bkz. 4). Floresan mutantlar ilk olarak kuyularda tohumlanır (kuyu başına 20 μl bakteri süspansiyonu). Bakteriler daha sonra 30 μl hücre süspansiyonu ile geri kazanilir. 1 dakika boyunca 350 x g'da santrifüjlemeden sonra, plaka% 5 CO2içeren bir atmosferde 37 ° C'de inkübe edilir. Kuluçka süresi ve MOI teste bağlıdır. Örnek olarak, fagozom asitleştirme gibi erken hücresel olayların görselleştirilmesi için, hücreler 1-20 arasında değişen MOI ile 2 saat boyunca enfekte edilebilir. Lizozomlar% 5 CO 2 içeren bir atmosferde 37 ° C'de 1.5 saat boyunca2 μM'de Lysotracker boyası kullanılarak lekelenir ve daha sonra% 10 formalin veya% 4 paraformaldehit (PFA) ile sabitlenir. Konfokal görüntüler, lizozom tespiti ve hücre altı yerelleştirme için uygun algoritmalara sahip görüntü analizi komut dosyaları kullanılarak elde edilir ve son olarak analiz edilir4.
3. Mikobakteri tüberkülozu ifade eden Yeşil Floresan Protein H37Rv (GFP-H37Rv) Kültür Koşulları
Uzun süreli depolama için, GFP-H37Rv D-PBS'de donduruldu (şişe başına yaklaşık 1 x10 8 mikobakteri).
4. İnsan Periferik Kan Monosit Hücreleri Tam Kan veya Buffy-coat Preparatından Arındırma
Yüksek verimli genom çapında siRNA taraması
Mtb, immün hücreleri in vitro ve diğer birkaç akciğer epitel hücresini kolonize edebilir. Örneğin, Mtb,insan tipi II pnömosilatlar için model olarak yaygın olarak kullanılan A549 epitel hücrelerini enfekte edebilir ve zarar verebilir5-7. Dectin-1, A549 hücrelerinde hücre içi mikobakteriyel büyüme üzerinde Mtb alımı, proinflamatuar yanıt ve antibakteriyel etkide yer alan bir konak h...
Burada, yüksek içerikli / Yüksek verimli ekranlar için uygun hale getiren floresan etiketli konak hücreleri enfekte etmek için GFP ifade eden bir Mtb H37Rv suşu kullanarak fenotipik bir test için gerekli yöntemleri açıklıyoruz. Bu protokol çok çeşitli bileşiklere, floresan problara ve Mtb mutantlarına uygulanabilir. Yukarıda açıklanan her protokol için, görüntü alımından önce fiksasyon ve immünolabeling adımları gerçekleştirilebilir. Görüntü elde etmek için 20X (NA 0....
Çıkar çatışması bildirilmedi.
Bu çalışma için finansal destek Avrupa Topluluğu (ERC-STG INTRACELLTB Grant n° 260901, MM4TB Grant n° 260872), Agence Nationale de Recherche, Feder (12001407 (D-AL) Equipex Imaginex BioMed) ve Nord Pas de Calais Bölgesi tarafından sağlanmıştır. BICeL platformundan Gaspard Deloison, Elizabeth Werkmeister, Antonino Bongiovanni ve Frank Lafont'un teknik yardımını minnetle kabul ediyoruz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
µclear-plate black, 384-well | Greiner Bio-One | 781091 | 127.8/86/15 MM with Lid, TC treated |
CellCarrier 384-well plate | PerkinElmer | 6007550 | Black, Clear Bottom, with Lid, TC treated |
V-bottom white, 384-well plate | Greiner Bio-One | 781280 | |
sealing tape, breathable, sterile | Corning | 3345 | |
Lipofectamine RNAiMax | Life Technologies | 13778150 | Transfection reagent |
Dimethyl sulfoxide | Sigma-Aldrich | 34943 | |
RPMI 1640 + GlutaMAX-I | Life Technologies | 61870-010 | Cell culture medium |
D-PBS 1x [-]MgCl2/[-]CaCl2 | Life Technologies | 14190-094 | Dulbecco's Phosphate Salin Buffer |
D-PBS 1x [+]MgCl2/[+]CaCl2 | Life Technologies | 14190-091 | Dulbecco's Phosphate Salin Buffer |
Fetal bovine serum | Life Technologies | 2610040-79 | |
Ficoll Paque PLUS | Dutscher | 17-1440-03 | Ficoll for Peripherical Blood Monocyte Cells purification |
CD14 MicroBeads, human | Miltenyi | 130-050-201 | Purification of CD14+ Monocytes |
Human M-CSF, premium gr. (1000 μg) | Miltenyi | 130-096-493 | Macrophage Colony Stimulating Factor |
LS Columns | Miltenyi | 130-042-401 | Columns for CD14+ Monocytes isolation |
Tween 80 | Euromedex | 2002-A | Mycobacteria culture |
Glycerol high purity | Euromedex | 50405-EX | Mycobacteria culture |
Middlebrook OADC enrichment | Becton-Dickinson | 211886 | Mycobacteria culture |
7H9 | Becton-Dickinson | W1701P | Mycobacteria culture |
Versene 1x | Life Technologies | 15040033 | Nonenzymatic cell dissociation solution |
DAPI | Life Technologies | D1306 | Nuclei dye |
Hoechst 33342 | Life Technologies | H3570 | Nuclei dye |
Syto60 | Life Technologies | S11342 | Nuclei/cytoplasm dye |
Formalin | Sigma-Aldrich | HT5014 | Cell fixation solution |
siRNA targeting Dectin-1 | Santa-Cruz | sc-63276 | |
*siGenome* Nontargeted siRNA pool | Dharmacon | D-001206-14 | |
Rifampicin | Sigma-Aldrich | R3501 | antibiotic |
Isoniazid (INH) | Sigma-Aldrich | I3377-50G | antibiotic |
Hygromycin B | Life Technologies | 10687-010 | antibiotic |
Amikacin | Sigma-Aldrich | A1774 | antibiotic |
Automated Confocal Microscope OPERA | PerkinElmer | Image acquisition | |
Columbus 2.3.1 Server Database | PerkinElmer | Data transfer, storage, and analysis | |
Acapella 2.6 software | PerkinElmer | Image-based analysis | |
GraphPad Prism5 software | GraphPad | Statistical analysis | |
Excel 2010 | Microsoft | Statistical analysis |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır