Conception et utilisation d'un faible coût automatisé Morbidostat pour Adaptive Evolution des bactéries Sous Sélection des médicaments antibiotiques

Depuis l'introduction de la première pénicilline médicament antibiotique, la résistance aux antibiotiques microbienne est devenue un problème de santé mondial ^1. Bien que l'acquisition d' une résistance aux antibiotiques peut être étudié rétrospectivement in vivo, les conditions de ces expériences sont souvent pas contrôlés tout au long de l' évolution ^2. En variante, l' évolution de laboratoire adaptatif peut révéler l'évolution moléculaire d'une espèce microbienne sous contraintes de l' environnement ou de la pression de sélection d'un médicament antibiotique ^3. Récemment, de nombreuses expériences d'évolution bien contrôlée de la résistance aux antibiotiques ont élucidé l'émergence de la résistance aux antibiotiques. Par exemple, le groupe d'Austin a démontré l' émergence rapide dans un environnement compartimenté de microfluidique correctement conçu ^4. Le morbidostat développé récemment induit des mutations systématiques sous la pression de la sélection des médicaments ^5,6. Le morbidostat, une sélec microbiennedispositif de tion qui ajuste en continu la concentration en antibiotique pour maintenir une population à peu près constante, constitue une avancée majeure dans le test de fluctuation utilisée en microbiologie ^7,8. Dans le test de fluctuation, un médicament antibiotique est injecté à une concentration élevée, et les mutants survivants sont criblés et comptés. Au lieu de cela, les microbes dans un morbidostat sont constamment remises en question et d'acquérir de multiples mutations.

Le morbidostat fonctionne de façon similaire à la chémostat, un dispositif de culture inventé par Novick et Szliard en 1950 qui maintient une population constante par apport continu de nutriments alors que la dilution de la population microbienne ^9. Depuis son introduction, le chemostat a été avancée et améliorée. chémostats microfluidiques actuelles ont atteint des capacités de nanolitre et une seule cellule. Cependant, ces dispositifs ne sont pas appropriés pour des expériences d'évolution adaptative, qui nécessitent une grande population de cellules avec de nombreux événements de mutation ^10,11. Récemment, mini-chémostats avec des volumes de travail de ~ 10 ml ont également été développés pour combler l'écart entre le litre bioréacteurs à l'échelle et la microfluidique chemostat ^12,13.

Ici, nous présentons la conception et l'utilisation d'un faible coût, morbidostat automatisé pour une étude de résistance aux antibiotiques de la drogue. Le module proposé peut être utilisé dans un incubateur à agitateur dans un laboratoire de microbiologie à l'exigence d'un minimum de matériel. Le firmware open-source est également facilement adapté à des applications spécifiques de l' évolution adaptative, tels que l' ingénierie métabolique ^3. Enfin, le morbidostat est intégré dans une plate – forme microfluidique multiplexé pour les tests de sensibilité aux antibiotiques ^14.