Candida albicans 자동 미세 장치를 사용 하 여에서 Biofilm 형성의 시각화
Summary
이 프로토콜에서는 호스트 생리 적 조건 하에서 Candida albicans 에 biofilm 형성을 시각화 하는 사용자 지정 가능한 자동화 된 미세 장치를 사용 하 여를 설명 합니다.
Abstract
Candida albicans 인간의 병원 획득 패 혈 증 경우의 약 15%를 일으키는 가장 일반적인 곰 팡이 병원 체 이다. C. albicans 의 주요 독성 특성은 그것의 양식 biofilms 능력, biotic 및 abiotic 표면에 연결 된 세포의 구조적된 커뮤니티. C. albicans biofilms 호스트 조직, 점 막 층, 같은 카 테 터, 심장, 의치, 공동 prostheses 등 의료 기기에 형성할 수 있다. 그들은 물리적, 화학적 물결에 높게 저항 하기 때문에 씨앗에 저수지 전파 감염으로 작동할 수 있다 Biofilms 중요 한 임상 도전 포즈. 분석 실험 체 외에 다양 한 C. albicans biofilm 형성, 결정 플레이트 분석 실험, 건조 중량 측정, 세포 생존 능력 분석 실험, confocal 레이저 스캐닝 현미경 검사 법 등 공부를 이용 되어 있다. 이 분석 실험의 모두 단일 끝점 분석 실험, biofilm 형성 특정 시간에 평가 됩니다. 여기, 우리 층 흐름 조건 하에서 자동된 미세 장치를 사용 하 여 실시간에 biofilm 형성 연구 프로토콜을 설명 합니다. 이 메서드는 biofilm 혈관 카 테 터에서 발생 하는 등 호스트의 모방 하는 사용자 지정 조건을 사용 하 여 시간이 지남에 개발로 biofilm 형성의 관찰에 대 한 수 있습니다. 유전 돌연변이의 biofilm 결함 뿐만 아니라 실시간으로 biofilm 개발에 항균 성 대리인의 억제 효과 평가 하기 위해이 프로토콜을 사용할 수 있습니다.
Introduction
그러나 그것은 또한는 기회 주의 병원 체, 표면 하 고 심한 곰 팡이 감염1,2를 일으키는 능력이 candida albicans 인간의 microbiota의 공생 회원입니다. C. albicans 의 주요 독성 특성 양식 복구 하는 기능 이며, 약물 내성 biofilms, 세포의 표면에 준수 고 기질 소재1,3에. C. albicans biofilms는 고도로 구조화, 포함 하는 여러 종류의 세포 여러 레이어 (신진 효 모-양식 라운드 셀, 타원형 pseudohyphal 셀 및 관 hyphal 셀)4. C. albicans biofilm 개발 표면에,이 세포의 확산에 의해 따라 (에서 biofilm 시드), 표면에 둥근 효 모 형태의 세포의 부착으로 시작 하 고 다음 미 숙 biofilm의 성숙으로 구조를 완벽 하 게 형성 된 biofilm 기질 소재4에 의해 둘러싸여. 성숙한 biofilm biofilm4건축 안정성을 제공 밀도 연결 네트워크를 형성 하는 길쭉한 hyphal 세포 주로 구성 됩니다. Biofilm 라이프 사이클에 걸쳐 신진 효 모 라운드 세포 성숙 biofilm에서 분산 하 고 전파 감염 시키거나 다른 사이트4,5에서 새로운 biofilms 씨앗 몸의 다른 지역에 여행 수 있습니다. C. albicans 는 biotic 표면, 점 막 표면에와 같은 및 호스트 조직, 전체에 카 테 터, 심장, 틀니, 인공 관절 등의 비 생물 적인 표면에 biofilms를 형성할 수 있다. Biofilms의 고집 불통 속성으로 인해 그들은 매우 어려운 근절, 그리고 많은 경우에서 유일 하 게 효과적인 치료 전략은 감염 된 장치4의 제거. 따라서 조사 임상 설정에서 관찰 된 것과 유사한 조건 하에서 biofilm 형성에 결정적 이다.
몇 가지 중요 한 vivo에서 동물 모델이 C. albicans biofilm 형성6,,78; 공부 하는 데 사용 그러나, 이러한 연구 비용, 시간이 소요 될 수 있으며 긴장 및 한 번에 테스트할 수 있는 항균 성 대리인의 수에 의해 제한 됩니다. 생체 외에서 biofilm 분석 실험, 다른 한편으로, 항진균 성 화합물 및 돌연변이 체 긴장의 급속 한, 높은 처리량 평가 대 한 허용 하 고 훨씬 더 비용 효율적이 고 윤리적인 biofilm 분석 실시 보다는 동물에서 모델9, 10,,1112,,1314. 여기는 생체 외에서 분석 결과 우리가 개발 하 고 사용자 지정 가능한 미세 장치14,15를 사용 하 여 층 류에서 일시적으로 biofilm 형성을 관찰 하도록 최적화에 대해 설명 합니다. 분석 결과 시각화 biofilm 형성, 초기 부착 단계, 세포 증식, biofilm 성숙, 세포 분산 등의 각 단계에 대 한 수 있습니다. 분석 결과 시각화는 biofilm의 개발을 통해 세포 형태학 변화에도 유용 합니다.
일반적으로 체 외에서 biofilm 분석 실험, 높은 처리량을 동안에 대 한 활용 결정 접시 제어 흐름 조건에 대 한 허용 하지 않습니다. 전통적인 층 흐름 전지 시스템 제어 흐름 조건에서 biofilm 형성의 지속적인 평가 대 한 허용 하지만 이러한 시간이 소요를 설정 하 고 동적 범위 컨트롤 및 처리량 제한 하는 경향이 많습니다. 여기 활용 미세 장치 내장 층 류 챔버와 높은 처리량 판 (48 웰 스 포함)를 결합 하 여 이러한 한계를 극복 하 고 매우 재현 하 고 다재 다능 한, 사용자 정의.
우리가 야생-타입 C. albicans 의 biofilm 형성 평가를 상업적으로 사용할 수 있는 자동화 미세 장치 사용에 대 한 프로토콜을 설명 하는 여기, 스트레인, biofilm, biofilm의 개발에 알려진 항진균 제의 효과 두 돌연변이 체 긴장 (bcr1Δ/Δ와 efg1 Δ/Δ) 이전 biofilm를 보고 된에서 대형 생체 외에서 그리고 vivo에서16,,1718결함. Biofilm의 개발을 통해 biofilm 형성 억제에 항균 성 대리인의 효능을 테스트 하 고 돌연변이 라이브러리를 검사 하 여 정상적인 biofilm 개발에 필요한 유전자를 식별 하는 설명된 프로토콜을 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 설명 된 사용자 지정 가능한 미세 biofilm 분석 결과 수에 biofilm 형성의 시각화에 대 한 고정된 속도 층 흐름과 일정 한 온도에 노출 되 면 단일 셀 수준에 실시간으로. 그것은 야생 형 및 돌연변이 체 긴장에 biofilms의 개발 연구에 강력한 수단을 제공 하 고 생리 조건 모방 조건 하에서 biofilms에 항균 성 에이전트 처리의 효과 임상 설정에서 관찰. 대부분 체 외에서 biofilm 분석 실험와 달?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리 biofilm 분석에 유용한 토론 Nobile 연구소의 모든 구성원을 감사합니다. 이 연구는 건강 (NIH) 부여 R21 AI125801 (C.J.N.)의 국가 학회에 의해 지원 되었다. D.L.R.는 멕시코와 미국 (UC-MEXUS)와 Consejo 나시오날 드 많은 y Technologia (CONACYT) 캘리포니아 연구소의 대학에서 박사 과정 장학금에 의해 지원 되었다.
Materials
| BioFlux 1000z | Fluxion | Automated microfluidic device for live cell analysis | |
| 48-well plate 0-20 dyne | Fluxion | 910-0047 | Microfluidic plate |
| Montage Software | Fluxion | Version 7.8.4.0 | Visualization analysis software |
| ImageJ Software | NIH | https://imagej.nih.gov/ij/ | |
| Yeast Extract | Criterion | C7341 | |
| Bacto Peptone | BD Biosciences | 211677 | |
| Dextrose (D-Glucose) | Fisher Scientific | D163 | |
| Potassium Phosphate Monobasic | Fisher Scientific | P285-500 | |
| RPMI-1640 | Sigma-Aldrich | R6504 | |
| MOPS | Sigma-Aldrich | M3183 | |
| Nutrient Broth | Criterion | C6471 | |
| Difco D-Mannitol | BD Biosciences | 217020 | |
| Agar | Criterion | C5001 | |
| Amphotericin B | Corning | 30-003-CF | |
| Sterile Inoculating Loops | VWR | 30002-094 | |
| Petri Dishes with Clear Lid | Fisher Scientific | FB0875712 | |
| Disposable Cuvettes | Fisher Scientific | 14-955-127 | |
| Lens Paper | VWR | 52846-001 | |
| Microplate and Cuvette Spectrophotometer | BioTek | EPOCH2TC | |
| Shaking Incubator | Eppendorf | M12820004 |
Referenzen
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