Name: bacterial cell culture at the single-cell level inside giant vesicles
Uploaded: 2019-04-30T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Bacterial Cell Culture at the Single-cell Level Inside Giant Vesicles at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل من خلال مبادرة رائدة للباحثين الشباب الممتازين (LEADER، رقم 16812285) من وزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا (MEXT) في اليابان، وهي منحة مساعدة للبحوث العلمية الشابة (رقم 18K18157، 16K21034) من الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (JSPS) إلى M.M.، والمنحة في المعونة من MEXT إلى K.K. (رقم 17H06417، 17H06413).

1. إعداد GVs التي تحتوي على الخلايا البكتيرية بواسطة طريقة نقل قطرات
<ol><li>إعداد حلول مخزون الدهون من 1-بالمتيل-2-أوليويل-سن-غليسيرو-3-فوسفوليكولين (POPC, 10 م، 1 مل) و 1،2-ديستيرويل-سن-غليسيرو-3-فوسفوإيثانولامين-ن-[بيوتينتيل(البولي ايثيلينغليكول)-2000] (البيوتين-PEG-DSPE، 0.1 مليون متر، 1 مل) في الكلوروفورم/ ...

<ol>
	<li>Ozbudak, E. M., Thattai, M., Kurtser, I., Grossman, A. D., van Oudenaarden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+noise+in+the+expression+of+a+single+gene.">Regulation of noise in the expression of a single gene.</a> Nature Genetics. 31, 69-73 (2002).</li><li>Rosenfeld, N., Young, J. W., Alon, U., Swain, P. S., Elowitz, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+regulation+at+the+single-cell+level.">Gene regulation at the single-cell level.</a> Science. 307, 1962-1965 (2005).</li><li>Eldar, A., Elowitz, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+roles+for+noise+in+genetic+circuits.">Functional roles for noise in genetic circuits.</a> Nature. 467, 167-173 (2010).</li><li>Hashimoto, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noise-driven+growth+rate+gain+in+clonal+cellular+populations.">Noise-driven growth rate gain in clonal cellular populations.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (12), 3251-3256 (2016).</li><li>Boedicker, J. Q., Vincent, M. E., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+confinement+of+single+cells+of+bacteria+in+small+volumes+initiates+high-density+behavior+of+quorum+sensing+and+growth+and+reveals+its+variability.">Microfluidic confinement of single cells of bacteria in small volumes initiates high-density behavior of quorum sensing and growth and reveals its variability.</a> Angewandte Chemie International Edition. 48, 5908-5911 (2009).</li><li>Christopher, M., Waters, B. L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quorum+sensing:+cell-to-cell+communication+in+bacteria.">Quorum sensing: cell-to-cell communication in bacteria.</a> Annual Review of Cell and Developmental Biology. 21, 319-346 (2005).</li><li>Inoue, I., Wakamoto, Y., Moriguchi, H., Okano, K., Yasuda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+culture+system+for+observation+of+isolated+individual+cells.">On-chip culture system for observation of isolated individual cells.</a> Lab on a Chip. 1, 50-55 (2001).</li><li>Wang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+growth+of+Escherichia+coli.">Robust growth of Escherichia coli.</a> Current Biology. 20, 1099-1103 (2010).</li><li>Reshes, G., Vanounou, S., Fishov, I., Feingold, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+shape+dynamics+in+Escherichia+coli.">Cell shape dynamics in Escherichia coli.</a> Biophysical Journal. 94, 251-264 (2008).</li><li>Balaban, N. Q., Merrin, J., Chait, R., Kowalik, L., Leibler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+Persistence+as+a+Phenotypic+Switch.">Bacterial Persistence as a Phenotypic Switch.</a> Science. 305, 1622-1625 (2004).</li><li>Brouzes, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+microfluidic+technology+for+single-cell+high-throughput+screening.">Droplet microfluidic technology for single-cell high-throughput screening.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (34), 14195-14200 (2009).</li><li>Zengler, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cultivating+the+uncultured.">Cultivating the uncultured.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (24), 15681-15686 (2002).</li><li>Eun, Y., Utada, A. S., Copeland, M. F., Takeuchi, S., Weibel, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulating+bacteria+in+agarose+microparticles+using+microfluidics+for+high-throughput+cell+analysis+and+isolation.">Encapsulating bacteria in agarose microparticles using microfluidics for high-throughput cell analysis and isolation.</a> ACS Chemical Biology. 6, 260-266 (2011).</li><li>Allen, T. M., Cullis, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liposomal+drug+delivery+systems:+From+concept+to+clinical+applications.">Liposomal drug delivery systems: From concept to clinical applications.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 65, 36-48 (2013).</li><li>Szostak, J. W., Bartel, D. P., Luisi, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesizing+life.">Synthesizing life.</a> Nature. 409, 387-390 (2001).</li><li>Noireaux, V., Libchaber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+vesicle+bioreactor+as+a+step+toward+an+artificial+cell+assembly.">A vesicle bioreactor as a step toward an artificial cell assembly.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (51), 17669-17674 (2004).</li><li>Tan, Y. C., Hettiarachchi, K., Siu, M., Pan, Y. R., Lee, 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=Controlled+microfluidic+encapsulation+of+cells,+proteins,+and+microbeads+in+lipid+vesicles.">Controlled microfluidic encapsulation of cells, proteins, and microbeads in lipid vesicles.</a> Journal of the American Chemical Society. 128 (17), 5656-5658 (2006).</li><li>Chowdhuri, S., Cole, C. M., Devaraj, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+Living+Cells+within+Giant+Phospholipid+Liposomes+Formed+by+the+Inverse-Emulsion+Technique.">Encapsulation of Living Cells within Giant Phospholipid Liposomes Formed by the Inverse-Emulsion Technique.</a> ChemBioChem. 17, 886-889 (2016).</li><li>Morita, M., Katoh, K., Noda, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+observation+of+bacterial+growth+in+giant+unilamellar+vesicles:+a+novel+tool+for+bacterial+cultures.">Direct observation of bacterial growth in giant unilamellar vesicles: a novel tool for bacterial cultures.</a> ChemistryOpen. 7, 845-849 (2018).</li><li>Pautot, S., Frisken, B. J., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+Unilamellar+Vesicles+Using+an+Inverted+Emulsion.">Production of Unilamellar Vesicles Using an Inverted Emulsion.</a> Langmuir. 19 (7), 2870-2879 (2003).</li><li>Hope, M. J., Bally, M. B., Webb, G., Cullis, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+large+unilamellar+vesicles+by+a+rapid+extrusion+procedure.+Characterization+of+size+distribution,+trapped+volume+and+ability+to+maintain+a+membrane+potential.">Production of large unilamellar vesicles by a rapid extrusion procedure. Characterization of size distribution, trapped volume and ability to maintain a membrane potential.</a> Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. 812, 55-65 (1985).</li><li>Tsumoto, K., Matsuo, H., Tomita, M., Yoshimura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+formation+of+giant+liposomes+through+the+gentle+hydration+of+phosphatidylcholine+films+doped+with+sugar.">Efficient formation of giant liposomes through the gentle hydration of phosphatidylcholine films doped with sugar.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 68, 98-105 (2009).</li><li>Li, A., Pazzi, J., Xu, M., Subramaniam, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+abetted+assembly+and+temporally+decoupled+loading+of+cargo+into+vesicles+synthesized+from+functionally+diverse+lamellar+phase+forming+amphiphiles.">Cellulose abetted assembly and temporally decoupled loading of cargo into vesicles synthesized from functionally diverse lamellar phase forming amphiphiles.</a> Biomacromolecules. 19, 849-859 (2018).</li><li>Weinberger, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gel-assisted+formation+of+giant+unilamellar+vesicles.">Gel-assisted formation of giant unilamellar vesicles.</a> Biophysical Journal. 105, 154-164 (2013).</li><li>Kurokawa, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+cytoskeleton+for+stabilizing+artificial+cells.">DNA cytoskeleton for stabilizing artificial cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (28), 7228-7233 (2017).</li><li>Nourian, Z., Roelofsen, W., Danelon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triggered+gene+expression+in+fed-vesicle+microreactors+with+a+multifunctional+membrane.">Triggered gene expression in fed-vesicle microreactors with a multifunctional membrane.</a> Angewandte Chemie International Edition. 51, 3114-3118 (2012).</li><li>Dezi, M., Di Cicco, A., Bassereau, P., Levy, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detergent-mediated+incorporation+of+transmembrane+proteins+in+giant+unilamellar+vesicles+with+controlled+physiological+contents.">Detergent-mediated incorporation of transmembrane proteins in giant unilamellar vesicles with controlled physiological contents.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (18), 7276-7281 (2013).</li><li>Trantidou, T., Dekker, L., Polizzi, K., Ces, O., Elani, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionalizing+cell-mimetic+giant+vesicles+with+encapsulated+bacterial+biosensors.">Functionalizing cell-mimetic giant vesicles with encapsulated bacterial biosensors.</a> Interface Focus. 8, 20180024 (2018).</li><li>Elani, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constructing+vesicle-based+artificial+cells+with+embedded+living+cells+as+organelle-like+modules.">Constructing vesicle-based artificial cells with embedded living cells as organelle-like modules.</a> Scientific Reports. 8, 4564 (2018).</li></ol>

هنا، ونحن نصف طريقة لزراعة الخلايا البكتيرية على مستوى خلية واحدة داخل GVs. تتضمن هذه الطريقة البسيطة تشكيل GVs التي تحتوي على خلايا بكتيرية على مستوى الخلية الواحدة باستخدام طريقة نقل قطرات. بالمقارنة مع النهج الأخرى للحصول على GVs التي تحتوي على الخلايا البكتيرية، ولهذه الطريقة ميزتين: '1' م?...

وقد حظيت ثقافة الخلايا البكتيرية على مستوى الخلية الواحدة باهتمام متزايد. زراعة الخلايا البكتيرية على مستوى الخلية الواحدة داخل مساحة محصورة يمكن أن توضحالوظائف البكتيرية مثل تقلب الفينوتيبيك 1،2،3،4،سلوك الخلية5، 6 , 7 , 8 , 9، ومقاومة المضادات الحيوية10،11. بسبب التطورات الأخيرة في تقنيات الثقافة، يمكن تحقيق ثقافة البكتيريا واحدة داخل مساحةمحصورة، كما هو الحال في رقاقة جيدة 4،7،8،هلام قطرات12،13 ، والمياه في النفط (W /O) قطرات 5،11. ولتعزيز فهم الخلايا البكتيرية الوحيدة أو استخدامها، يلزم إجراء المزيد من التطورات التقنية لتقنيات الزراعة.
الحويصلات التي تحاكي غشاء الخلية البيولوجية هي مقصورات كروية تتكون من جزيئات أمفيليليك ويمكن أن تعقد مواد مختلفة. وتصنف الحويصلات حسب الحجم وتشمل الحويصلات الصغيرة (SVs، القطر &lt؛ 100 نانومتر)، والحويصلات الكبيرة (LVs، <1 μm)، والحويصلات العملاقة (GVs، >1 ميكرومتر). وتستخدم عادة SVs أو LVs كناقلات المخدرات بسبب تقاربها مع غشاء الخلية البيولوجية14. وقد استخدمت أيضا GVs كنظام مفاعل لبناء protocells15 أو الخلايا الاصطناعية16. تم الإبلاغ عن تغليف الخلايا البيولوجية في GVs17،18،وبالتالي تظهر GVs إمكانات كنظام زراعة الخلايا عند دمجها مع نظام المفاعل.
هنا، جنبا إلى جنب مع شريط فيديو من الإجراءات التجريبية، ونحن نصف كيف يمكن استخدام GVs كسفن ثقافة الخلية رواية19. تم إجراء GVs التي تحتوي على البكتيريا من قبل طريقة نقل قطرات20 ثم تم تعطيلها على غشاء معتمد على زجاج الغلاف. استخدمنا هذا النظام لمراقبة النمو البكتيري على مستوى الخلية الواحدة داخل GVs في الوقت الحقيقي.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bactotryptone</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>211705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Wako Pure Chemicals</td>
			<td>032-21921</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover glass (18 &#215; 18 mm)</td>
			<td>Matsunami Glass Ind.</td>
			<td>C018181</td>
			<td>thickness 0.13&#8211;0.17 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover glass (30 &#215; 40 mm)</td>
			<td>Matsunami Glass Ind.</td>
			<td>custom-order</td>
			<td>thickness 0.25&#8211;0.35 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desktop centrifuge</td>
			<td>Hi-Tech Co.</td>
			<td>ATT101</td>
			<td>swing rotor type</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-faced seal (10 &#215; 10 &#215; 1 mm)</td>
			<td>Nitoms</td>
			<td>T4613</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass vial</td>
			<td>AS ONE</td>
			<td>6-306-01</td>
			<td>Durham fermentation tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Wako Pure Chemicals</td>
			<td>049-31165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX-73</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Wako Pure Chemicals</td>
			<td>133-16771</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscopic heating stage system</td>
			<td>TOKAI HIT</td>
			<td>TP-110R-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mineral oil</td>
			<td>Nacalai Tesque</td>
			<td>23334-85</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini-extruder</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td>610000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neutravidin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>31000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective lens</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>LUCPLFLN 40&#215;/0.6 NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate membranes</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td>610005</td>
			<td>pore size 100 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sCMOS camera</td>
			<td>Andor</td>
			<td>Zyla 4.2 plus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Wako Pure Chemicals</td>
			<td>191-01665</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Wako Pure Chemicals</td>
			<td>196-00015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic bath</td>
			<td>AS ONE</td>
			<td>ASU-3D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast extract</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>212750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.6 mL lidded plastic tube</td>
			<td>Watson</td>
			<td>130-806C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL lidded plastic tube</td>
			<td>Sumitomo Bakelite Co.</td>
			<td>MS4265-M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocoline</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td>850457P</td>
			<td>POPC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-distearoyl-snglycero-3-phosphoethanolamine-N-[biotinyl(polyethyleneglycol)-2000]</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td>880129P</td>
			<td>Biotin-PEG-DSPE</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

bacterial cell culture at the single-cell level inside giant vesicles

قمنا بتطوير طريقة لزراعة الخلايا البكتيرية على مستوى الخلية الواحدة داخل الحويصلات العملاقة (GVs). ثقافة الخلايا البكتيرية مهمة لفهم وظيفة الخلايا البكتيرية في البيئة الطبيعية. بسبب التقدم التكنولوجي، يمكن الكشف عن وظائف الخلايا البكتيرية المختلفة على مستوى خلية واحدة داخل مساحة محصورة. GVs هي مقصورات كروية صغيرة الحجم تتكون من جزيئات الدهون أمفيليليك ويمكن أن تعقد مواد مختلفة، بما في ذلك الخلايا. في هذه الدراسة، تم تغليف خلية بكتيرية واحدة في 10-30 ميكرومتر GVs بواسطة طريقة نقل قطرات وGVs التي تحتوي على الخلايا البكتيرية تم تعطيلها على غشاء معتمد على الركيزة الزجاجية. طريقتنا مفيدة لمراقبة النمو في الوقت الحقيقي من البكتيريا واحدة داخل GVs. نحن المستزرعة الإشريكية القولونية (E.القولونية)الخلايا كنموذج داخل GVs، ولكن هذه الطريقة يمكن تكييفها لأنواع الخلايا الأخرى. يمكن استخدام أسلوبنا في المجالات العلمية والصناعية للميكروبيولوجيا، والبيولوجيا، والتكنولوجيا الحيوية، والبيولوجيا التركيبية.

نقدم طريقة بسيطة لتوليد GVs تحتوي على خلايا بكتيريةواحدة باستخدام طريقة نقل قطرات (الشكل 1). ويبين الشكل 1أ صورة تخطيطية لهطول الأمطار من المركبات الكهربائية التي تحتوي على بكتيريا. يتم نقل قطرات W /O التي تحتوي على البكتيريا عبر واجهة المياه ...

Watch this Scientific Journal Video about Bacterial Cell Culture at the Single-cell Level Inside Giant Vesicles at JoVE.com

Bacterial Cell Culture at the Single-cell Level Inside Giant Vesicles

ثقافة الخلايا البكتيرية على مستوى الخلية الواحدة داخل الحويصلات العملاقة

نبرهن على ثقافة الخلايا الواحدة من البكتيريا داخل الحويصلات العملاقة (GVs). تم إعداد GVs التي تحتوي على الخلايا البكتيرية بواسطة طريقة نقل قطرات وتم تعطيلها على غشاء معتمد على الركيزة الزجاجية للمراقبة المباشرة للنمو البكتيري. وقد يكون هذا النهج أيضاقابلا للتكيف مع الخلايا الأخرى.

We developed a method for culturing bacterial cells at the single-cell level inside giant vesicles (GVs). Bacterial cell culture is important for ...

يوفر هذا البروتوكول وسيلة لتربية الخلايا البكتيرية على مستوى الخلية الواحدة داخل الحشيات العملاقة. فمن السهل لتطوير الفينات العملاقة، وفقط مطلوب حجم صغير جدا من حل عينة لإعداد الفينة. إثبات الإجراء سيكون يوري أوتا، مرشح دكتوراه من مختبرنا.تبدأ بإضافة 20 ميكرولتررس من حل POPC الطازجة و 4 microliters من الطازجة المعدة biotin-PEG-DSPE حل إلى قارورة الزجاج. يتبخر المذيب العضوي عن طريق تدفق الهواء حتى يتم تشكيل فيلم الدهون. وضع الفيلم في جهاز ادمة لمدة ساعة واحدة لتتبخر تماما المذيبات العضوية.ثم إضافة 200 ميكروليتر من الزيوت المعدنية إلى القارورة. تغطية افتتاح القارورة مع فيلم البارافين البلاستيك، و sonicate محتويات القارورة في حمام بالموجات فوق الصوتية في 120 واط لمدة ساعة واحدة على الأقل. لإعداد فديكل صغير، إنشاء فيلم الدهون، كما أظهرت للتو، وإضافة 200 ميكرولترات من الجلوكوز 200 ملليمتر في متوسطة LB للفيلم.ثم سونيكات الفيلم في 120 واط لمدة ساعة على الأقل، تليها البثق من الحويصلات العملاقة الناتجة في حويصلات صغيرة باستخدام طارد صغير وغشاء بولي مع حجم مسام 100 نانومتر. بالنسبة لخلية بكتيريا ما قبل الثقافة، تلقيح الإشريكية القولونية من لوحة LB إلى ملليلتر من متوسطة LB لثقافة بين عشية وضحاها عند 37 درجة مئوية. في صباح اليوم التالي، نقل 20 ميكرولترات من الثقافة الفائقة إلى 1.98 ملليلتر من متوسطة LB الطازجة لمدة ساعتين إضافيتين من الثقافة.في نهاية الحضانة، تحقق من الكثافة البصرية في 600 نانومتر، أو قيمة OD 600، من محلول ما قبل الثقافة على مقياس الطيف. وينبغي استخدام حل ما قبل الثقافة مع OD 600 من واحد إلى 1.5. ثم اخلط محلول ما قبل الثقافة مع محلول السكروز الطازج والمتوسطة الجديدة LB، وفقا للجدول واحد.لتشكيل الفينة العملاقة، إضافة 50 ميكرولترات من محلول مائي خارجي حديثا أعدت من الفويصلات العملاقة إلى أنبوب بلاستيكي 1.5 ملليلتر غطاء. طبقة بلطف 150 ميكرولترات من محلول الزيت المحتوي على الدهون على محلول مائي خارجي من الفينات العملاقة. احتضان الحل الناتج لمدة 10 إلى 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة، قبل التحقق من أن واجهة الزيت والحلول مائي مسطح.للمياه والنفط الخلية البكتيرية التي تحتوي على تكوين قطرات، إضافة اثنين microliters من محلول مائي داخلية أعدت حديثا من الفينات العملاقة إلى 50 ميكرولترات من محلول زيت المحتوية على الدهون سونيكاتيد في أنبوب بلاستيكي 0.6 ملليلتر غطاء. ثم، اضغط على أنبوب مستحلب اثنين من المكونات. بعد ذلك ، استخدم ماصة لإضافة 50 ميكرولترات من محلول قطرات الماء والزيت إلى واجهة الزيت والمحلول المائي ، ورواسب الفُيصلات العملاقة المحتوية على الخلايا البكتيرية عن طريق الطرد المركزي.ثم pirate طبقة النفط العلوي وجمع vesicles العملاقة. لإعداد غرفة مصنوعة يدويا، حفر حفرة سبعة ملليمتر مع لكمة جوفاء على 10 في 10 من قبل واحد ملليمتر ختم مزدوج الوجه، ثم لصق ختم مزدوج الوجه على 30 في 40 ملليمتر غطاء الزجاج. لإعداد غشاء ثنائي الطبقة مدعوم، إضافة 30 ميكرولترات من حل الحوية الصغيرة إلى ثقب الغرفة اليدوية.احتضان الحويصلات في درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة. في نهاية الحضانة ، يغسل بلطف الثقب مرتين مع 20 ميكرولترات من متوسطة LB ، تكملها 200 ملليلتر جلوكوز. لشلّس الحويصلات العملاقة على غشاء ثنائي الطبقة الداعم، أدخل 10 ميكرولترات من نيوترافيدين في محلول الحويصلات العملاقة مائي الخارجي إلى الحفرة لاحتضان لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة.في نهاية الحضانة، بلطف غسل ثقب مرتين مع 20 ميكرولترات من LB المتوسطة، تستكمل مع الجلوكوز 200 millimiller، وإضافة كامل حجم حل الحيزل العملاقة إلى ثقب في الغرفة. ثم ختم الحفرة مع 18 في 18 ملليمتر غطاء الزجاج. لمراقبة نمو البكتيريا داخل الفينات العملاقة، حدد الهدف 40X على مجهر مقلوب، ووضع الغرفة على نظام مرحلة التدفئة المجهر.ثم احتضان الخلايا البكتيرية المحتوية على حويصلات عملاقة في الغرفة في ظل ظروف ثابتة لمدة ست ساعات في 37 درجة مئوية، والتقاط وتسجيل الصور من نمو الخلايا البكتيرية كل 30 دقيقة، مع كاميرا أشباه الموصلات أكسيد المعادن التكميلية العلمية. وتتراوح الفُيصلات العملاقة التي تحتوي على خلايا بكتيرية عادةً في الحجم من 10 إلى 30 ميكرومتر. بالنسبة لكلا الأحجام من الحويصلات العملاقة ، تخضع خلايا الإشريكية القولونية لعمليات استطالة وتقسيم ، مع نمو بعض خلايا الإشريكية القولونية إلى عدد كبير جدًا من الخلايا خلال فترة المراقبة لمدة ست ساعات.التردد النسبي للحرفيات العملاقة التي تحتوي على مستوى خلية واحدة هو ما يقرب من 10٪ من الفينات العملاقة التي تم الحصول عليها، والـ حويصلات عملاقة مغلفة على مستوى الخلية المفردة هي حوالي 50٪ من الفُيصلات العملاقة التي تحتوي على خلايا جرثومية. استقرار واجهة النفط والماء مهم للحصول على حويصلات عملاقة تحتوي على خلايا بكتيرية. الحرص على التعرق النفط بعناية قبل تصحيح vesicle العملاقة.بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية زراعة الخلايا البكتيرية على مستوى الخلية المفردة داخل الفُيَيْسَة العملاقة الفردية. طريقة الثقافة البكتيرية لدينا هي أداة جديدة في علم الأحياء الدقيقة استزراع البكتيريا البيئية غير المعروفة للحصول على أو تحليل منتجاتها الأيضية.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Propagation of Homalodisca coagulata virus-01 via Homalodisca vitripennis Cell Culture

Propagation of Homalodisca coagulata virus-01 via Homalodisca vitripennis Cell Culture

نشر<em&gt; Homalodisca coagulata فيروس-01</em&gt; عبر<em&gt; Homalodisca vitripennis</em&gt; الثقافة خلية

The glassy-winged sharpshooter (Homalodisca vitripennis) is a highly vagile and polyphagous insect found throughout the southwestern United States. These ...

Assessing Bacterial Invasion of Cardiac Cells in Culture and Heart Colonization in Infected Mice Using Listeria monocytogenes

Assessing Bacterial Invasion of Cardiac Cells in Culture and Heart Colonization in Infected Mice Using Listeria monocytogenes

تقييم الغزو البكتيري لخلايا القلب في الثقافة والاستعمار القلب في الفئران المصابة باستخدام monocytogenes الليستيريا

Listeria monocytogenes is a Gram-positive facultative intracellular pathogen that is capable of causing serious invasive infections in immunocompromised ...

Generation and Multi-phenotypic High-content Screening of Coxiella burnetii Transposon Mutants

Generation and Multi-phenotypic High-content Screening of Coxiella burnetii Transposon Mutants

جيل ومتعدد المظهري فحص عالية المحتوى من<em&gt; الكوكسيلا البورنيتية</em&gt; المسوخ ينقول

Invasion and colonization of host cells by bacterial pathogens depend on the activity of a large number of prokaryotic proteins, defined as virulence ...

Development and Identification of a Novel Subpopulation of Human Neutrophil-derived Giant Phagocytes In Vitro

Development and Identification of a Novel Subpopulation of Human Neutrophil-derived Giant Phagocytes In Vitro

التنمية وتحديد جزء من السكان رواية من المستمدة العدلات-الإنسان البالعات العملاق<em&gt; في المختبر</em

Neutrophils (PMN) are best known for their phagocytic functions against invading pathogens and microorganisms. They have the shortest half-life amongst ...

Quantification of Intracellular Growth Inside Macrophages is a Fast and Reliable Method for Assessing the Virulence of Leishmania Parasites

Quantification of Intracellular Growth Inside Macrophages is a Fast and Reliable Method for Assessing the Virulence of Leishmania Parasites

التحديد الكمي "النمو داخل الخلايا داخل الضامة" هو سريع وطريقة يمكن الاعتماد عليها لتقييم الفوعة طفيليات الليشمانيا

The lifecycle of Leishmania, the causative agent of leishmaniasis, alternates between promastigote and amastigote stages inside the insect and vertebrate ...

Quantification of Efferocytosis by Single-cell Fluorescence Microscopy

التحديد الكمي افيروسيتوسيس بالفحص المجهري Fluorescence خلية واحدة

Studying the regulation of efferocytosis requires methods that are able to accurately quantify the uptake of apoptotic cells and to probe the signaling ...

Using a Bacterial Pathogen to Probe for Cellular and Organismic-level Host Responses

استخدام مسببات الأمراض بكتيرية للتحقيق لاستجابات المضيف الخلوية ومستوى أورجانيسميك

There are a variety of strategies bacterial pathogens employ to survive and proliferate once inside the eukaryotic cell. The so-called 'cytosolic' ...

Isolation of Single Intracellular Bacterial Communities Generated from a Murine Model of Urinary Tract Infection for Downstream Single-cell Analysis

عزل واحد المجتمعات البكتيرية داخل الخلايا التي تم إنشاؤها من نموذج موريني لعدوى المسالك البولية لتحليل خلية واحدة أسفل المجرى

In this article, we outline a procedure used to isolate individual intracellular bacterial communities from a mouse that has been experimentally infected ...

A High-throughput Shigella-specific Bactericidal Assay

A High-throughput Shigella-specific Bactericidal Assay

الفائق دوسنتاريا-مقايسة جراثيم معينة

Serum bactericidal assays (SBAs) measure the functional activity of antibodies and have been used for many decades. SBAs directly measure antibody killing ...

Electrophysiological Recordings of Single-cell Ion Currents Under Well-defined Shear Stress

التسجيلات الكهرولوجية للتيارات الأيونية أحادية الخلية تحت ضغط القص المحدد جيداً

Fluid shear stress is well known to play a major role in endothelial function. In most vascular beds, elevated shear stress from acute increases in blood ...