이 프로토콜의 목적은 혐기성 챔버를 사용하지 않고 국부적으로 구매한 식품, 특히 엡실론 독소생성 균주 B 및 D에서 다른 클로스트리디움 퍼프린스 독시노타입을 검출하는 것입니다.
클로스트리디움 퍼프린젠스 (C. perfringens)는다작 독소 생산자이며 다양한 숙주에서 광범위한 질병을 일으킨다. C. perfringens는 4개의 중요한 독소 유전자의 수송에 근거를 둔 5개의 다른 독소형, A통해 E로 분류됩니다. 이 각종 독소형의 보급 그리고 분포는 미국 소매 음식에 있는 그들의 보급, 특히 연구됩니다. 특히 우리에게 관심이 있는 것은 인간에서 다발성 경화증의 환경적 트리거로 제안된 매우 치명적인 독소인 엡실론 독소를 생산하는 B형 및 D 균주입니다. 다양한 식품 샘플에서 상이한 C. perfringens 독소의 존재를 평가하기 위해, 우리는 단지 3개의 배양 단계를 포함하는 혐기성 콘테이너 시스템을 사용하지 않고 이 박테리아를 선택적으로 배양하는 쉬운 방법을 개발했습니다. 식품은 현지 식료품점에서 구입하여 주변 조건하에서 실험실로 이송됩니다. 샘플을 다진 및 개질된 신속한 퍼프린젠스 매질(RPM)으로 접종하고 밀봉되고 밀폐된 원추형 튜브에서 37°C에서 밤새 배양합니다. 하룻밤 배양체 트립토세 아민테 Cycloserine (TSC) 한천의 하단 층에 접종한 다음 용융 TSC 한천의 상단 층으로 오버레이, “샌드위치”, 혐기성 환경을 만드는. 한천 플레이트는 37°C에서 하룻밤 동안 배양한 다음 검은 색, 아황산염 감소 콜로니의 출현을 평가하였다. C. perfringens-의심되는콜로니는 멸균 안구 점액을 사용하여 TSC 한천에서 제거되고, RPM으로 접종하고 밀폐된 원추형 튜브에서 37°C에서 하룻밤 동안 서브 배양하였다. DNA는 RPM 계배양으로부터 추출된 후, 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 통해 C. 퍼프린젠스 독소 유전자의 존재를 분석하였다. 샘플링된 식품의 종류에 따라, 일반적으로 시료의 15-20%는 C. perfringens에대해 양성 반응을 보입니다.
클로스트리디움 퍼프린젠(C. perfringens)은그람 양성, 혐기성, 포자 형성, 로드 모양의 박테리아로서 환경에서 유비쿼터스로 발견된다. 이 종의 박테리아는 17개 이상의 독소에 대해 인코딩하는 유전자를 운반하며, 역사적으로, 알파, 베타, 엡실론 및 이오타 독소의 존재에 기초하여 5개의 독소형(A-E)으로 특징지어졌다(표1)1. 최근에는 C. 퍼프린스 장토톡신(CPE)과 넷B 독소(NetB toxin)를 각각 수용하는 F형과 G형을 포함하도록 이러한 타이핑 방식이 확장되어야 한다는 주장이 제기되고있다. 그러나 이 스키밍 시스템이 공식적으로 승인되기 전에 더 많은 연구가 필요합니다. 알파 독소 유전자는 엄격하게 염색체로 위치하는 동안, CPE 유전자는 염색체와 플라스미드 둘 다에서 찾아내질 수 있습니다. 비교에서, 나머지 독소의 유전자는 다양한 다른 크기의 플라스미드에서 발견된다. 우리는 이러한 균주가 인간에서 다발성 경화증 (MS)을 유발하는 역할을 하기 위하여 건의된 매우 강력한, 공극 형성 독소인 엡실론 독소를 생성하기 때문에 C. perfringens 모형 B및 D의 보급에 특히 관심이 있습니다3 ,4,5,6,7. 사람들이 이 긴장에 의해 감염되거나 식민지화되는 방법 불명합니다. 한 가지 가능한 설명은 오염된 식품의 소비를 통해서입니다. 이 질문에 대답하는 것을 돕기 위하여는, 우리는 미국 음식 견본에 있는 다른 C. perfringens 독시형의 보급을 결정하기 위하여 노력했습니다.
미국 식품 샘플에서 C. perfringens 독소의 존재는 과소 연구되고 종종 혐기성 용기 시스템 및 수많은 하위 배양 단계8,9,10,11의 사용을 필요로 . 정제된 분리물을 얻기 위하여 수많은 서브 배양 단계가 필요하더라도, 이 방법은12,13,14,아마도 플라스미드 품어진 독소 유전자의 검출에 영향을 미치는 시간 동안 플라스미드의 손실로 이끌어 낼 수 있습니다 엡실론 독소 유전자를 포함한다. 우리는 혐기성 챔버, 항아리 또는 가방을 사용하지 않고 C. perfringens를 선택적으로 배양하기 위해 서브 배양 단계가 적은 쉬운 방법을 개발하고자 했습니다. 간략하게, 음식 샘플은 래피드 퍼프린스 미디어 (RPM) 하룻밤 (ON)에 접종 한 다음 TSC 한천에 “샌드위치”하고 ON을 배양합니다. C. perfringens로 의심되는 식민지는 RPM으로 하위 배양되고 다시 ON에 배양됩니다. DNA를 추출하고 유전자형을 확인하기 위해 PCR을 수행하였다(도1). 우리는 다른 표준 매체(15)에비해 식품 샘플에서 C. perfringens 균주의 회복을 증가시키는 것으로 입증된 바와 같이 RPM을 사용하기로 결정했다. 또한, RPM은 MS 환자4로부터엡실론 독소 생성 B형 균주를 성공적으로 분리하는 데 사용되었다. 우리는 쉬운 DNA 추출을 허용하기 위해 원래 버전 대신 RPM의 수정 된 버전을 사용합니다. 이 방법은 견본 내의 독소 유전자의 쉽게 식별을 허용하는 동안, 개별 견본이 하나 이상의 C. perfringens 독소형을 포함할 수 있습니다. 우리의 방법은 정제의 여러 라운드를 사용하여 정제 균주를 분리하지 않기 때문에, 하나의 샘플에서 여러 독소의 식별이 불가능합니다. 그러나, 표준 정제 기술 (일반적으로 TSC 플레이트 또는 혈액 한천 판에 줄무늬)는 정제 된 문화를 달성하기 위해 우리의 프로토콜의 끝에 적용 할 수 있습니다.
여기서 우리는 혐기성 챔버 시스템을 사용하지 않고 제한된 서브라베직화와 소매 식품 샘플에서 C. perfringens 보급을 식별하는 방법을 설명합니다. 이 방법은 식품 샘플에서 C. perfringens의 식별을 높이기 위해 기술의 조합을 사용합니다. RPM 미디어의 수정 된 버전을 사용 하 여, 우리는 C. perfringens의선택적 성장을 허용 합니다. TSC 한천의 층 사이에 접종 된 RPM을 끼워서 C. perfringens의특징인 혐기성, 아황산염 감소 박테리아를 식별하고 분리 할 수 있습니다. C. perfringens의존재를 확인하기 위하여는, 아황산염 환원 식민지는 신선한 RPM으로 하위 배양됩니다. 수정된 버전 또는 RPM을 통해 배양물에서 DNA를 쉽게 추출할 수 있으므로 특정 독소 유전자의 PCR 확인이 가능합니다. 오염된 식품 시료의 C. perfringens의 확인은 3 일 이내에 달성 될 수있다.
초기 실험에서, 식품 샘플은 단순히 RPM으로 접종하고 ON 배양물에서 추출한 DNA를 접종하였다. 이 방법은 제한된 수의 샘플(표시되지 않은 데이터)에서 C. perfringens를 검출하는 결과를 낳았습니다. RPM은 C. perfringens 성장에 대 한 선택적, 그것은 C. perfringens 성장에 대 한 배타적인. 다른, 그람 양성, D-시콜세린 저항하는 박테리아는 여전히 RPM에서 성장할 수 있습니다. 우리는 다른 세균성 종에 의한 오염이 우리의 첫 번째 ON RPM 배양에서 우리의 PCR 분석의 민감도를 감소시킴으로써 C. perfringens 균주의 우리의 검출을 감소시킬 수 있다는 가설을 세웠다. C. perfringens의 검출을 증가시다 TSC 한천 “샌드위치” 기술의 포함했다. 이를 통해 C. perfringens의 특징인 혐기성, 아황산염 감소 식민지를 차별화하고 선택할 수 있었습니다. 이 공정의 핵심 단계는 용융 TSC 한천의 상층이 40°C에 있는지 확인하는 것입니다. 일부 C. perfringens 균주는 증가 된 온도에서 성장할 수 있지만 (46-48 ° C)15,16,증가 된 온도에서 용융 한 천을 추가하면 회복 된 배양물의 양이 크게 감소하며 대부분 세포 사멸로 인해 발생할 가능성이 큽니다. .
이 방법에는 몇 가지 잠재적인 제한 사항이 있습니다. 앞서 언급했듯이, RPM이나 TSC 한천은 C. perfringens를 독점적으로 선택하거나 차별화하지 않으므로 식품 샘플에 존재하는 다른 박테리아 종의 성장을 허용합니다. 이는 C. perfringens에 대해서만 선택하는 분석법의 민감도를 감소시킬 수 있다. 그러나 이것은 거의 모든 배양 기술의 일반적인 한계입니다. 정제된 분리물의 지질공형 확인은 C. perfringens 및 기타 세균 종을 확실하게 식별하는 가장 좋은 방법입니다. 이 연구의 또 다른 한계는 우리가 정제 된 분리물을 테스트하지 않는다는 것입니다. 우리는 의도적으로 반복된 출하가 플라스미드 손실을 초래할 까봐 두려워하기 때문에, 서브배양의 양을 제한하기 위해 이 것을 했습니다. 우리는 순도를 분리하지 않기 때문에, 다중 C. perfringens 독소형이 동일한 샘플 또는 하위 배양에 존재할 수 있다는 것을 가능하다. 연구원이 정제된 분리물을 얻고자 하는 경우, 표준 정제 방법은 이 방법에 설명된 마지막 RPM 배양에 사용될 수 있다; 이것은 전형적으로 혐기성 약실의 사용을 요구합니다. 원래 는 음식에서 C. perfringens를 분리 하는 데 사용 하지만, 이 방법은 식별 하 고 소스의 다수에서 C. perfringens를 격리 하는 데 사용할 수 있습니다. 구체적으로, 이 방법의 한 가지 그러한 적용은 C. perfringens및 독시형박테리아에 감염된 것으로 의심되는 인간(또는 동물)으로부터 배설물 샘플을 테스트하여 감염의 원인을 더 잘 이해하는 것이다.
The authors have nothing to disclose.
이 연구는 공공, 상업, 또는 비영리 부문에서 특정 자금을받지 못했습니다.
D-Cycloserine | Sigma-Aldrich | C6880 | |
Dextrose | Sigma Life Science | D9434-250G | |
Disposable Transfer Pipets | any brand | Select one with slim tip like Thermo Scientific Disposable Transfer Pipets 137116M/EMD | |
DNeasy Blood & Tissue Kits | Qiagen | 69504 | Note: numerous DNA and plasmid extractions kits were evaluated, this kit gave the most desirable results. |
Dry Incubator | any brand | ||
Fluid thioglycolate medium | Remel | R453452 | |
Gelatin from porcine skin | Sigma Life Science | G1890-500G | |
Individual Primers | Invitrogen | ||
Iron (II) sulfate heptahydrate | Sigma Life Science | F8633-250 G | |
Lysozyme from chicken egg white | Sigma-Aldrich | L6876 | Needed for DNA extraction, not provided in kit |
microcentrifuge tube | any brand | ||
parafilm or plastic wrap | any brand | ||
Peptone from casein and other animal proteins | Sigma-Aldrich | 70173-100G | |
Perfringens Agar Base (TSC + SFP) | Oxoid | CM0587 | Make TSC agar according to instructions |
Potassium phosphate dibasic | Sigma-Aldrich | P2222-100G | |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S-7653 | |
Sterile Cell Scraper | any brand | ||
Sterile cell Spreader | any brand | ||
Sterile petri dishes | any brand | ||
Supplies and equipment for gel electrophoresis | any brand | ||
table top centrifuge | any brand | ||
Taq PCR Master Mix Kit | Qiagen | 201443 | |
Thermocycler for PCR reaction | any brand | ||
water bath | any brand | ||
Yeast extract | Sigma-Aldrich | 70161-100G |