Bu iletişim kuralı tek, enfekte-mesane idrar yolu enfeksiyonu fare modeli gelen epitel hücreleri izole basit bir yöntem açıklanır.
Bu makalede, deneysel olarak üriner sistem enfekte olmuş bir fare tek tek hücre içi bakteriyel toplumdan izole etmek için kullanılan bir yordam anahat. Protokol genel olarak üç bölüme ayrılabilir: enfeksiyon, mesane epitel hücre hasat ve bireysel enfekte epitel hücreleri izole etmek için ağız micropipetting. İzole epitel hücre canlı bakteri hücreleri içerir ve neredeyse aşağı akım tek hücreli analiz için ideal hale ekstraselüler bakteri kirletici ücretsizdir. Bir tek hücre içi bakteriyel topluluk elde etmek için enfeksiyon başından itibaren geçen süre 8 h hakkında olduğunu. Bu iletişim kuralı dağıtmak ucuz ve yaygın olarak kullanılan malzemeler kullanır ve biz tahmin o da o enfekte hücreleri nadir olsa bile hücre karışımları tek enfekte hücreleri izole etmek için diğer enfeksiyon modellerinde kullanılabilir. Ancak, ağız micropipetting bir potansiyel risk nedeniyle, bu yordam için son derece bulaşıcı ajanlar önerilir.
İdrar yolu enfeksiyonları (UTIs) en sık görülen bakteriyel enfeksiyonlar biridir. Kadınların yaklaşık 40-%50 en az bir idrar yolu enfeksiyonu (iye) onların ömür boyu1sırasında deneyim bekleniyor. İYE ana ajanlarından biri uropathogenic E. coli (UPEC), hangi hesapların komplikasyonsuz UTIs2üzerinden % 70 için. Ayrıca, yaklaşık dörtte birini bir iye olanlar sık sık aynı zorlanma, uygun antibiyotik tedavisi3rağmen neden bir tekrarlayan enfeksiyon olacaktır. İYE yüksek insidansı yılda ABD4den fazla 2 milyar dolar maliyet sağlık sistemleri üzerinde önemli bir yük temsil eder. Ayrıca, UTIs tedavisinde antibiyotik kullanımı da önemli halk sağlığı endişe5olan yükselen antibiyotik direnci oranları için açar.
Bu nedenle, büyük bir çaba tarafından UPEC idrar yolu, aynı zamanda tekrarlayan enfeksiyonlar6,7,8neden yeteneğini bozar mekanizmaları anlama içine yerleştirildi. Özellikle, bir fare modeli enfeksiyonu iye8‘ e katkıda bakteriyel ve ana bilgisayar özellikleri incelemek için kullanılan. Bu fare modeli insan hastalardan izole değiştirilmemiş klinik suşları için geçerli olmanın avantajı vardır. Bu model ayrıca bakteriyel yolları iye, kurulması Type 1 pilus9 ve demir Alım sistemleri gibi10için önemli potansiyel olarak druggable keşfi neden olmuştur.
İYE erken olaylarda eğitim bu başarıları ile karşılaştırıldığında, bilgi tekrarlayan iye yatan mekanizmaları hala11bulunmuyor. UPEC antibiyotik tedavisi evades ve tekrarlayan enfeksiyonlar neden olan mesane mesane içindeki epitel hücreleri hücre içi bakteri toplulukları (IBCs) oluşturarak bir hipotezdir. IBCs enfeksiyon fare modelleri hem insan iye hastalar12,13de tespit edilmiştir. IBCs huzurunda Pediatrik iye hastaların İdrar numuneleri yineleme14,15daha yüksek oranları ile ilişkilendirilmiş. Ancak, IBCs izole edip onları içinde bakteri eğitim nedeniyle onların nadir teknik olarak zor olduğu kanıtlanmıştır; Bu virüslü bir fare mesane genellikle sadece 10-100 IBCs16vardır tahmin edilmektedir. Ayrıca, mesane epitel hücreleri nispeten büyüktür (50-120 µm)17yapım o floresan dağıtmak için zorlu, destekli cep (FACS) sıralama verilen bu tipik FACS püskürtme uçlarını çapları 70 µm veya 100 µm ile tasarlanmıştır. Böylece, hücreleri mesane epitelyal hücreler olarak büyüklüğünde kez filtrasyon FACS akışkanlar tıkanmasını önlemek için önce tarafından kaldırılır.
Laboratuarımızın son zamanlarda genel ve ekonomik bir yöntem karışımları mesane18alıntı epitel hücreleri gibi nadir enfekte hücreleri izole etmek için nitelendirdi. IBCs etkili bir şekilde ayırmak için geleneksel ağız pipetting kullanılır. Ağız micropipetting uzun Embriyolardan tek hücreleri ve aşağı akım analizi19,20,21,22,23, için embriyo için kullanılan bir tekniktir 24 , 25. (içinde mililitre) sıvı geniş hacimli geleneksel ağız pipetting kez neden olmuştur laboratuvar ile ilgili kaza ve teknik haklı olarak çok geleneksel Embriyoloji dışında araştırma topluluğu tarafından shunned ve tek hücre uygulamaları. Tek hücre yorum bu tekniği19,20, hangi büyük bir arabellek sağlayarak riski azaltmak bizim Protokolü esinlenerek (> 2 mL) hava araştırmacı ve sıvı birime göre örnek arasında transfer (< 1 ΜL). Bu yöntem ayrıca ayrıntılı denetimini o ağzını yararlanır micropipetting sağlar, hangi transfer çözüm ve yüksek saflıkta izole hücre çevresindeki düşük son ses için çevirir. Ucuz malzeme teknik kullanır (< 50$) ve böylece tüm Labs'de uygulamak için uygun olmalıdır.
Bu görsel iletişim kuralı bu teknik çoğaltmak isteyen diğer araştırmacılar yardımcı olmak için bir başvuru sağlayan bizim IBC yalıtım teknik anlatılmaktadır. Araştırmacı micropipetting için bir açık ve erişilebilir görüntüleme sahne ile canlı görüntüleme sırasında tek tek epitel hücreleri ve floresan bakteri görselleştirmek için kullanılan bir floresan diseksiyon mikroskop (veya benzer bir donanım) erişiminiz olmalıdır (rağmen diğer eşdeğer araç modelleri de kullanılabilir Malzemeler tablo için kullanılan, mikroskop ayrıntılarını görmek). Bu iletişim kuralı iye bir fare modelinde IBCs üzerinde durulacak iken benzer yöntemleri hücre süspansiyonlar enfeksiyon diğer modellerinde enfekte hücreleri izole etmek için uygulanabilir olmalıdır.
Biz anlatmıştık Protokolü iye bir fare modeli tek IBCs yalıtım sağlar. Bu iletişim kuralı için CFU kültür tarafından doğrulanabilir uygun hücre içi bakteri içeren IBCs izole ediyor. Bırakmak için protokol sonuçlarında az kirlenme ile IBCs ekstrasellüler bakteriler, bakteri hücre içi her iki bakteri karakterizasyonu daha fazla ve bir IBC (şekil 4C) hücreden ev sahibi. Ayrıca tek bir IBC bakterilerden qPCR (şekil 4C), gibi aşağı akım uygulamalarda kullanılabilir bizim teknik işlem IBCs tüp bebek diğer analizler için kullanılabilir düşündüren gösteriyoruz. 5 IBCs az üzerinden hasat bakteri havuzu tarafından biz daha fazla qRT-PCR çözümlemesi üç bakteriyel genler, yeteneğimizi kaliteli RNA–dan bizim izole IBCs (şekil 4D) bakterilerde hasat edilebilir düşündüren göstermektedir. Birlikte, biz göstermiştir veri genom çapında RNA (RNA sıralama gibi) tek IBCs çözümlemesini bu yalıtım tekniği kullanarak mümkün olabilir gösterir.
İşte o zaman siyah 6 farelerin UTI8927tarafından enfekte sidiktorbası IBC numaraları zirve çünkü bu protokol için biz 6 h zaman noktasında odaklanmıştır. Ayrıca, biz de UTI89 türü 1 pilus ifadesinde düzeyini geliştirmek için bir statik bakteriyel kültür sistemi kullandık. Tip 1 pilus ifadesi ekleyin ve mesane epitel hücreleri28bulaştırmak için E. coli için önemlidir. Ancak, bu ifade sıkıca düzenlenmiş29 ve çevre ipuçları30alter bilinmektedir. Bir tutarlı enfeksiyon fenotip ve IBCs yeterli sayıda korumak için daha önce çalışan E. coli test edilirken (Hung vd.8‘ den biraz değiştirilmiş) bir 2 x 24 h statik bakteri kültürü ve 6 h enfeksiyon zaman noktası kullanmanızı öneririz NU14 ve UTI8928,29gibi suşları. Ancak, bu değişkenler diğer iye suşları veya IBCs ideal dizi her enfeksiyondan elde etmek için diğer fareler suşları ayarlanması gerekir mümkündür.
Hung ve ark.8 iletişim kuralı yalnızca dişi fareler kullanırken, idrar yolu enfeksiyonu erkek farelerde kurmak için kurulan diğer protokoller bildirilen31olmuştur. Bu modelde, sistit erkek farelerde Ayrıca IBC yolu takip ettim. Erkek ve dişi farelerde mesane boyutunda benzer olduğu için biz bizim IBC yalıtım Protokolü virüslü erkek fareler üzerinde de kullanılabilir tahmin.
Bu protokol için kullanılan nispeten basit bir teknoloji aynı zamanda çoğu laboratuvarlarda dağıtılabilir sağlar. Bu protokol için anahtar adımlar ilgi hücre türü seçmek için microcapillaries oluşturmak için cam kılcal çekerek biridir. Bu adım için oluşturulan microcapillaries çaplarda esneklik sağlar ve böylece yöntem-ebilmek var olmak erişmek için birden çok farklı hedef hücre tipleri. Ancak, doğal varyasyon bu kılcal oluştururken nedeniyle, son çapı kullanışlı bir aralık içinde olduğundan emin olmak için özen göstermelidir. Kılcal çok dar ise, onlar ilgi hücre kadar almak başarısız, ama onlar çok geniş yapılması durumunda, birden fazla hücreyi tek bir hamleyle seçilmiş olabilir. Ayrıca, microcapillaries oluşturmaya çalışan araştırmacı bu tür olayların oluşmasını önlemek için dikkat çekmek yüzden kapiller çekme işlemi sırasında açık alev kullanımını yanıklar ve ateş, doğal bir riski taşımaktadır. Değişkenlik yanı sıra açık yangın riski azaltmak için bu kılcal yapımında araştırmacı yapmak ilgili geleneksel bir micropipette makinesi, Elektrofizyolojik deneyler (örneğin, PC-100, Narishige grubu) için kullanılanlar gibi çekerek kullanımı. Bu makineler yaptıkça yerçekimi veya Robotik platformlar kılcal çekmek için kullanın, onlar enfeksiyon modeli ihtiyaçlarını karşılamak için uygun olabilir. Ancak, mevcut makinalar çekerek micropipette çok çeşitli bireysel araştırmacı bu iletişim kuralı ile kullanmak için uygun son kılcal damar çapı belirlemek için bazı deneme yanılma yoluyla gitmek gerekir anlamına gelecektir.
Sunulan protokolü bir floresan etiketi ifade bakteri IBC görsel olarak tanımlamak için kullanır. Böylece, bu teknik araştırmacıların genetik olarak bulaşıcı organizma değiştirme yeteneği tarafından sınırlıdır. Özellikle UPEC için IBC oluşturmayan suşları CFT073 ve NU14 gibi başarıyla GFP ifade plazmid32,33,34ile dönüşmüşlerdir; Bunlar bu nedenle aynı protokol kullanılabilir olmalıdır. Fare mesane (70 mm2)35, bireysel epitel hücreleri (50-120 µm)17uzunluğu ve IBCs bir tek mesane16sıklığı alanına bağlı, bir muhafazakar için IBCs insidansı hakkında tahmindir 1 1.000 hücreleri (veya % 0.1). Bu tahmin nadir olaylar hedeflemek için hücre izolasyon protokolü yardımcı programını vitrinde. Hücre seçimini bizim iletişim kuralı aracılığıyla duyarlığını ve çekilebilir kapiller çapları çok çeşitli öneririm bu protokolü hücre içi bakteri enfeksiyonu içinde vivo ve tüp bebek diğer modellerinden yalıtmak için kullanılabilir. Nitekim, biz başarıyla virüslü kültürlü mesane epitel hücreleri (veri gösterilmez) ayırmak için bu tekniği kullanmıştır.
Bir-in teknik adımları protokolündeki zorlu daha kazıma için epitel hücreleri göstermek için mesane ters çevirme. Ayrıca mesane kazıma için edebilir üzerinde bir kesi yapmak mümkün olduğunu bulduk. Ancak nedeniyle açık; kesme işlemi sırasında mesane epitel hücrelerine zarar azaltmaya bakım alınmalıdır ideal olarak bir tek kesim mesane açık edebilir için kullanılması gereken. Ayrıca, kesme işlemi sırasında hücreler veya mesane doku yanlışlıkla kaybedilmesini önlemek için soğuk PBS içinde yapılmalıdır.
IBCs bu iletişim kuralı, ağız pipetting hücre ile birlikte transfer çözüm son hacim sınırlama yanı sıra, hücre seçimi işlemi üzerinde daha fazla denetim sağlar. Daha iyi denetim ve araştırmacıların ağız çözüm büyük ayrılık da en üst düzeye çıkarır araştırmacı, Emanet nanoliter microliter Aralık içinde transfer birimleri olduğu gibi. Buna ek olarak, bizim modern micropipette ile bu transfer daha fazla çevresindeki sıvı ve potansiyel olarak kirlenme ekstraselüler luminal bakteri ile önde gelen IBC, hücrelerle eğilimindedir bir deneyimdir. Ağız pipetting daha yüksek bir performans üzerinde tek diğer hücre izolasyon yöntemleri sağlar bizim bulgu da diğer labs22,23,24tarafından bildirilmiştir. Tek hücre izolasyon bir yana, ağız pipetting bile tek hücre çoğalmasıyla nöronlar25daha fazla belgili tanımlık yarar ve eğitimli bir araştırmacı tekniği ile elde edebilirsiniz dakika kontrol gösterir, kullanılmıştır. Ancak, birincil önemi güvenliğidir ve kullanılan patojenler bağlı olarak alınabilir potansiyel ek önlemler öneririz: (i) araştırmacı ve örneğin bir alıyorum kullanarak biyolojik malzeme arasında hava tampon uzantısı ek bir engel olarak davranmaya alıyorum pipet içine Pamuk yün gibi fiziksel bir filtre ekleme pipet ile bir daha büyük birim (örneğin, 5 mL) veya (II).
Nereye bir risk değerlendirmesi ağız pipetting hala çok riskli olduğunu sonuca götürecek durumlarda, piyasada bulunan robot kurulumları (örneğin, nanoinjections için) için daha güvenli bir yöntem sağlamak için bizim tekniği diğer bölümleri birleştirilebilir karışık nüfus üzerinden enfekte hücreleri izole. Bu robot bir micromanipulator kullanarak bizim deneyim IBC yalıtım olarak mesane epitel hücre boyutu büyük intra deneysel varyasyon kullanıcı için zorlu yapar ağız pipetting için karşılaştırıldığında azalma oranını göstermiştir belirtilmelidir bir robot kol kuvvet tek IBCs almak için gerekli belirlemek için. Yine de, bu son derece bulaşıcı hastalık ile çalışma için uygun, costlier rağmen bir seçenek kalır.
The authors have nothing to disclose.
Bu araştırma Ulusal Araştırma Vakfı, Başbakan’ın Office, Singapur, onun NMG araştırma bursu programı kapsamında tarafından desteklenmiştir (NMK ödül yok. NRF-RF2010-10); Singapur Sağlık Bakanlığı’nın Ulusal Tıbbi Araştırma Konseyi (NMRC/CIRG/1358/2013); ve Singapur genom Enstitüsü (GIS) / bilim, teknoloji ve araştırma Ajansı (A * STAR).
1.5ml eppendorf tube | For static bacterial culture and OD measurement | ||
100% ethanol | For Alcohol Burner | ||
15 ml conical tube | For static bacterial culture and OD measurement | ||
1ml Tuberculin Syringe | BD Biosciences | 302100 | |
3% Bacterial Agar | For static bacterial culture and OD measurement | ||
70% ethanol | For static bacterial culture and OD measurement | ||
Aesculap anatomic forceps | Braun/Kruuse | BD222R | For initial dissection of mouse (skin, fascia) |
Alcohol Burner | Wheaton | 237070 | |
Aspirating pipette | BD Biosciences | 357558 | |
Aspirator tube | Sigma-Aldrich | A5177 | |
Bacterial loops | For static bacterial culture and OD measurement | ||
Benchtop centrifuge | Eppendorf | 5424 | Any centrifuge for 1.5ml eppendorf tubes |
Conical flasks | For static bacterial culture and OD measurement | ||
Digital camera for microscope | Olympus | DP71 | For image capture and harvesting of IBCs. Any other fluorescent microscope with a GFP channel will suffice |
Glass Capillaries | Kimax | 6148K07 | |
Iris Scissors STR SS 110MM | Braun | BC110R | |
Isoflurane (Isothesia) | Henry Schein Animal Health | 29405 | |
Kanamycin Sulfate | Calbiochem | 420311 | For static bacterial culture and OD measurement |
LB broth (Miller) | Thermo/Gibco | 10855021 | For static bacterial culture and OD measurement |
Light source unit for microscope | Olympus | LG-PS2 | For image capture and harvesting of IBCs. Any other fluorescent microscope with a GFP channel will suffice |
Lubricant | KY | Any similar commercial medical lubricant will suffice | |
Macro fluorescence microscope | Olympus | MVX10 | For image capture and harvesting of IBCs. Any other fluorescent microscope with a GFP channel will suffice |
Micropipette + micropipette tips | For static bacterial culture and OD measurement | ||
PBS 1x | For static bacterial culture and OD measurement | ||
Pipette controller + Pipettes | For static bacterial culture and OD measurement | ||
Polyethylene Tubing | BD Intramedic | 427401 | |
Precision Glide needle 30G | BD Biosciences | 305107 | Possibly under new catalogue number (305106) |
Splinter forceps curved | Braun | BD312R | |
Spray bottle (for ethanol) | For static bacterial culture and OD measurement | ||
Square cuvettes | Elkay | 127-1010-400 | For static bacterial culture and OD measurement |
Sterilgard III Advance Safety Cabinet | Baker | SG403 | Any biosafety cabinet with a UV irridiator |
Sterilin 90mm Standard Petri Dish | Thermo | 101VR20 | Any sterile petri dish |
Stevens, vascular and tendon scissors, curved, delicate, 110 mm | Braun | OK366R | Recommended for harvesting of bladder |
Surgical Scissors STR S/B 105MM | Braun | BC320R | |
Tabletop Centrifuge | Eppendorf | 5810R | Any refridgerated centrifuge for 15ml conicals |
WPA C08000 cell density meter | Biowave (Biochrom) | 80-3000-45 | For static bacterial culture and OD measurement |