JoVE Journal > Immunology and Infection
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
면역학 및 감염병학

Эффективность бактериофагов для биоконтроля патогенов пищевого происхождения, оцененная с помощью высокопроизводительных настроек

Published: August 19, 2021
doi:
10.3791/62812
, ,
1Department of Ecosystem and Public Health, Faculty of Veterinary Medicine,University of Calgary

Summary

Этот протокол описывает надежный метод использования высокопроизводительных настроек для скрининга антибактериальной эффективности коктейлей бактериофагов.

Abstract

Бактериальные патогены постоянно бросают вызов системам безопасности пищевых продуктов во всем мире. В связи с растущей обеспокоенностью по поводу появления устойчивых к теплу и дезинфицирующим средствам бактерий срочно необходимы новые антибактериальные средства. Стратегия биоконтроля на основе бактериофагов заключается в терапевтическом использовании фагов для контроля бактериальных патогенов в сельскохозяйственных условиях. Биоконтроль фагов все чаще принимается в качестве устойчивой технологии, эффективной для дезактивации патогенов пищевого происхождения. Для обеспечения эффективных результатов биоконтроля решающее значение имеет систематический скрининг комбинаций фагов против целевых бактерий в требуемых условиях окружающей среды. На антибактериальную эффективность фаговых коктейлей могут влиять роды и комбинации фагов, целевые бактериальные штаммы, множественность инфекции, температура и время. Чтобы сформулировать фаговый коктейль с превосходной эффективностью, предложенный метод заключался в систематической оценке эффективности отдельных фагов и фаговых коктейлей в уничтожении пищевых бактериальных патогенов в целевых условиях. Эффективность уничтожения бактерий контролировали путем измерения оптической плотности при желаемых температурах и продолжительности. Превосходная фаговая эффективность определялась полным ингибированием роста бактерий. Предлагаемый метод представляет собой надежный, основанный на фактических данных подход к облегчению формулирования фаговых коктейлей с превосходной антибактериальной эффективностью.

Introduction

Бактериофаги (фаги) – это вирусы, которые естественным образом вторгаются в бактериальные клетки, нарушая бактериальный метаболизм и вызывая лизис бактерии. В отличие от обычных противомикробных препаратов (например, антибиотиков), спектры фаговых хозяев относительно узки, способны заражать только целевой набор бактериальных видов или штаммов и, таким образом, должны минимизировать побочные эффекты на микробиоту, которые приносят пользу здоровью животных и человека. С ростом устойчивости к противомикробным препаратам (УПП) фаги и их производные приводят к созданию альтернативных противомикробных препаратов для борьбы с бактериальными инфекционными заболеваниями, включая бактериальные инфекции УПП у людей и животных1,2. Фаги обладают подтвержденным терапевтическим потенциалом в отношении бактериальных возбудителей >20, вызывающих поверхностные инфекции и инфекции верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта человека3.

В сельскохозяйственных условиях стратегия биоконтроля на основе фагов заключается в терапевтическом использовании фагов для контроля бактериальных патогенов. Биоконтроль фагов хорошо принят как зеленая технология, эффективная при дезактивации патогенов пищевого происхождения (например, шига-токсин, продуцирующих Escherichia coli (STEC), сальмонелл и листерий) в различных продуктах питания4,5. Кроме того, фаги могут использоваться в качестве дезинфицирующих средств для дезинфекции поверхностей пищевой промышленности и шкур животных, которые могут быть интегрированы в обычные антимикробные системы (например, химические вещества, пар и пастеризация горячей водой) для улучшения желаемых результатов и снижения воздействия на окружающую среду. Использование фагов для уменьшения зоонозных бактерий у животных также является перспективным1. Тем не менее, существует необходимость в решении технических проблем для улучшения результатов подхода к биоконтролю фагов, который будет широко применяться в различных системах производства продуктов питания. Основной проблемой является снижение эффективности фагов из-за развития устойчивых к бактериям мутантов5 и изменения бактериальной физиологии из-за воздействия стрессоров окружающей среды6.

Для минимизации риска устойчивости к фагам предложены фаговые коктейли (т.е. комбинация нескольких фагов), которые улучшают эффективность биоконтроля в сельском хозяйстве и аквакультуре7. Однако из нескольких исследований было доказано, что фаговые коктейли не всегда предлагали лучшую эффективность, чем введение одного фага. Например, коктейль из 3 Т4-подобных фагов имел более узкий диапазон хозяев против штаммов E. coli8. Кроме того, AKFV33, член Теквинтавируса, имел большую эффективность, чем коктейль из четырех фагов, в удалении E. coli O157 из говядины, несмотря на применяемые температуры инкубации4. Недавно сообщалось, что эффективность отдельных фагов не предсказывает эффективность фаговых коктейлей для контроля O1579, поскольку взаимодействия между несколькими фагами могут изменять эффективность. Самое главное, что многочисленные факторы, такие как роды и комбинации фагов, целевые штаммы и MOI, а также температуры и время инкубации, могут влиять на взаимодействие между фагами. Поэтому тщательный скрининг комбинаций фагов против конкретных бактерий для оценки синергизма или облегчения фагов или, по крайней мере, для обеспечения минимального антагонизма фагов в конкретных условиях окружающей среды жизненно важен для оптимальных результатов. Здесь описан метод систематической оценки эффективности различных комбинаций фагов против патогенов пищевого происхождения в различных условиях окружающей среды. Преимущество этого подхода заключается в том, чтобы обеспечить скрининг всех возможных биотических и абиотических факторов, которые, по прогнозам, повлияют на антибактериальную эффективность фагов в естественных условиях. В протоколе в качестве примера используются STEC O157 и их заражающие фаги.

Protocol

1. Подготовка буфера и реагентов Внесите 500 мл триптического соевого бульона (TSB) (15 г порошка TSB и 500 мл сверхчистой воды) и автоклав.ПРИМЕЧАНИЕ: Его можно хранить при комнатной температуре до 3 месяцев или при 4 °C до 6 месяцев. Сделайте 500 мл триптического соевого агара (TSA) (20 г порошка TSA и 500 мл сверхчистой воды) и автоклав.ПРИМЕЧАНИЕ: Его можно хранить при температуре 4 °C до 3 месяцев. Сделайте 500 мл фосфатного буферизованного физиологического раствора (PBS; 4 г NaCl, 0,1 г KCl, 0,77 г Na2HPO4 и 0,12 г KH2PO4, 500 мл сверхчистой воды), измерьте и отрегулируйте рН до 7,2 ± 0,2 при 25 °C и автоклаве.ПРИМЕЧАНИЕ: Его можно хранить при температуре 4 °C до 6 месяцев. Сделать 200 мл 1 M MgSO4 (49,294 г и 200 мл сверхчистой воды) и стерилизовать через фильтр полиэфирсульфона 0,22 мкм. Сделать 500 мл БСЭ с 10 мМ MgSO4 (mTSB; 15 г порошка TSB, 500 мл сверхчистой воды и 5 мл 1 M MgSO4) и автоклавом; дайте автоклавной среде остыть до комнатной температуры. Примените асептическую технику. Используя серологическую пипетку, осторожно переложить 5,0 мл 1 М MgSO4; осторожно закрутите, чтобы перемешать. 2. Подготовка бактериальной культуры Чтобы подготовить бактериальную исследовательскую лабораторную культуру (BRLC), удалите флакон (флаконы) с глицериновым запасом из морозильной камеры и передайте в лабораторию. Используйте одноразовую петлю для прививки или эквивалент, окуните во флакон, удалите соскоб инокулята (замороженной слякоти) и нанесите полосу на пластину TSA или эквивалент в шкафу биологической безопасности уровня II. Инкубируют пластину при 37 ± 2 °C в течение 15−18 ч. Упакованные пластины BRLC можно упаковать и хранить при температуре 4 °C.ПРИМЕЧАНИЕ: Общий срок действия BRLC: 14 дней при 4 °C после генерации. Инокулируют одну колонию каждого штамма E. coli O157 из пластин BRLC для тестирования в 10 мл TSB и статически инкубируют при 37 °C в течение 18 ч до достижения 9 log10 КОЕ/мл. Подготовьте серийное разведение ночных культур (на следующее утро) каждого штамма E. coli O157 с использованием mTSB, содержащего 10 мМ MgSO4 , для достижения 4-5 log10 КОЕ/мл (или другого желаемого уровня инокулята). Смешайте равный объем ночной культуры каждого штамма для получения 4-5 log10 КОЕ/мл в общей сложности (или по желанию) для приготовления бактериальной смеси. Немедленно поместите разбавленную бактериальную культуру при 4 °C для ожидающего использования. Разбавляют культуру инокулята в 10 или 100 раз и пластину 0,1 мл аликвот этих разведений на пластинах TSA для получения изолированных колоний. 3. Приготовление фаговых рабочих растворов Размножайте высокотитерные рабочие запасы для каждого фага, подлежащего скринингу (≥108 PFU/мл), следуя стандартным методам4.ПРИМЕЧАНИЕ: Общий срок годности фаговых запасов составляет 3 месяца в пластиковой бутылке при 4 °C после генерации. Для достижения желаемого титра, например, ~108 ПФЕ/мл для кинетики лизиса, разбавляют отдельные фаговые препараты mTSB, содержащим 10 мМ MgSO4. Готовьте фаговые коктейли, смешивая равные объемы каждого рабочего материала с одним и тем же титром во всех возможных комбинациях. 4. Подготовка кинетики лизиса in vitro для отдельных фаговых и фаговых коктейлей Подготовьте серийные 10-кратные разведения каждого фага в колонках 1-8 в стерильных 96-луночных микропластинах для настройки микропластинчатого анализа.ПРИМЕЧАНИЕ: Четыре фага против одного бактериального штамма могут быть протестированы в двух экземплярах, в соседних колонках, на каждой пластине. Остальные четыре столбца предназначены для элементов управления, которые не имеют фагов, а также mTSB blank (рисунок 1). Поместите 180 мкл mTSB в скважины от колонн 1 до 12 микропластины из 96 скважин. Добавьте 20 мкл разбавленных отдельных фагов или фаговых коктейлей (~108 ПФЕ/мл) в лунки 1-8 верхнего ряда микропластины (ряд А). Для элемента управления без фагов и Blank добавьте 20 мКЛ mTSB в верхнюю скважину столбцов 9, 10 и 11. С помощью 12-канальной пипетки разбавьте пластину. Перенос 20 мкл из строки в строку. Перемешайте содержимое лунки путем мягкой, многократной аспирации, выброса (не менее пяти раз) и смены кончиков между разведениями. Удалите 20 мкл из последней строки (строка H).ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется использовать наконечники с фильтрами для предотвращения перекрестного загрязнения. Установите резервуар для каждого штамма, используйте пипетку 1 мл для переноса 2-3 мл разбавленной культуры в резервуар. Для колонн 1-10 используйте многоканальную пипетку, чтобы добавить 20 мкл разбавленной бактериальной культуры в каждую лунку. Меняйте подсказки между каждым добавлением. Накройте и инкубируйте микропластинку в желаемых условиях (например, 37 °C в течение 10 ч или 22 °C в течение 22 ч). Через 2 ч или через другие желаемые интервалы извлеките микропластины из инкубатора. 5. Определение оптической плотности Проверьте оптическую плотность при 600 нм (OD600 нм) с помощью считывателя микропластин.ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется настроить и сохранить протокол анализа в программе перед подготовкой тестовой пластины. Включите считыватель микропластин и откройте программу. Выберите Простой режим в окне Параметры запуска и выберите Создать новый протокол в диспетчере задач (Дополнительный рисунок 1a,b). В окне Выбор типа пластины выберите 96 Скважинная плита из раскрывающегося списка (Дополнительный рисунок 2). Выберите «Поглощение » для метода обнаружения, параметр «Конечная точка/кинетическая» для типа считывания и «Монохроматоры» для типа оптики. Нажмите OK (Дополнительный рисунок 3). В поле Шаг чтения введите 600 нм для длин волн и выберите Нормальный для скорости чтения. Нажмите OK (дополнительный рисунок 4). Чтобы установить температуру для анализа, установите флажок Инкубация и выберите Инкубатор Вкл. Введите желаемую температуру в поле Температура . Нажмите OK. Чтобы предотвратить конденсацию на крышке пластины во время инкубации, установите градиент температуры, введя значение (1-3) в поле «Градиент ». Нажмите OK (дополнительный рисунок 5a).ПРИМЕЧАНИЕ: Установите флажок Предварительный нагрев перед продолжением следующего шага для температуры инкубации 37 °C. Этот шаг не требуется для условий испытания при 22 °C (RT). Затем установите флажок Kinetic , чтобы открыть Kinetic Setup. Установите время работы в течение 10 ч для инкубации при температуре 37 °C или 22 ч для RT. Введите 2 ч для интервала считывания. Нажмите OK (дополнительный рисунок 5b). Установите флажок Встряхнуть в окне Процедура , чтобы при необходимости настроить состояние встряхивания для каждого кинетического считывания (дополнительный рисунок 6a). Выберите Линейный для режимов встряхивания и измените длительность на 30 с. Установите значение линейной частоты равным 731 cpm (2 мм), а затем нажмите OK (дополнительный рисунок 6b). В диалоговом окне «Сводка протокола» щелкните «Макет пластины» и выберите «Пробелы», «Элементы управления анализом» и «Образцы». Нажмите далее (дополнительный рисунок 7).ПРИМЕЧАНИЕ: Введите 1 в число различных типов элементов управления для отрицательного элемента управления. После определения настроек для каждого типа скважины нажмите кнопку Готово. Выберите идентификатор скважины в левом интерфейсе, а затем назначьте его матрице, показанной в макете пластины вдовы. Нажмите OK (дополнительный рисунок 8). Нажмите кнопку Read Plate , сохраните протокол в виде файла .prt и нажмите Save (Дополнительный рисунок 9). Вставьте пластину и нажмите OK. После завершения эксперимента сохраните эксперимент в виде файла .xpt и нажмите кнопку Сохранить (дополнительный рисунок 10). Экспортируйте данные в Excel, нажав на кнопку Yes в окне окна сообщения для дальнейшего анализа (дополнительный рисунок 11). Нажмите на выбор Сохранить Да/Нет и флажок Не спрашивать снова , чтобы сохранить настройки. 6. Анализ данных Повторите по крайней мере два независимых эксперимента, как описано выше. Соберите результаты всех независимых испытаний. Рассчитайте среднее и стандартное отклонение OD600 от каждой обработанной фагом и свободной от фагов культуры. Выполните квадратный корень из значений OD при 600 нм и проанализируйте их, используя соответствующую статистическую модель для каждого бактериального штамма и температуры.ПРИМЕЧАНИЕ: Для программного обеспечения SAS выбирается модель MIXED и наименьшие квадраты для дифференциации средних (P < 0,05). Для каждого штамма назначают панели A−G для каждой фаговой обработки, общая эффективность анти-O157 во времени и MOI различалась (P < 0,05). Определить превосходную эффективность фагов на основе значения OD600 нм ≤ 0,01, соответствующего отсутствию обнаруживаемого роста бактерий (предел обнаружения: 300 КОЕ/мл). Анализ влияния времени, температуры инкубации, штаммов E. coli O157, MOI и типов фагов на эффективность фагов с использованием соответствующей статистической модели.ПРИМЕЧАНИЕ: Для программного обеспечения SAS используйте GLIMMIX со случайными мерами. Рассчитайте коэффициенты шансов, чтобы сравнить превосходную эффективность для различных экологических и биологических факторов, представляющих интерес.

Representative Results

По протоколу было проведено сравнение эффективности фагов анти-O157 с различными комбинациями фагов, температурами, временем и MOI. Влияние температуры и времени инкубации, MOI, фагов и бактериальных штаммов, используемых для повышения эффективности анти-E. coli O157, представлено в таблице 1 (таблица отношения шансов)9. Процент (%) измерения оптической мутности ≤ 0,01 было проанализировано каждым фаговым препаратом при каждом экспериментальном условии. Основываясь на этом анализе, эффективность фагов анти-O157 была максимизирована после 14, 16 или 18 ч инкубации при 22 °C (P < 0,001) и MOI = 1000 (P < 0,001), при этом 75% и 89% роста культуры, обработанной фагами, были полностью ингибированы соответственно. В целом, среди 11 фаговых препаратов коктейль из T1, T4 и rV5 был наиболее эффективен (P < 0,05) против O157. Кроме того, в зависимости от температуры инкубации, времени, MOI и протестированных фагов чувствительность к фагам варьировалась, причем штаммы O157, протестированные со штаммами CO281-31N, были наиболее чувствительными (P < 0,001) и 3081 (P < 0,001), которые были наименее чувствительны к фагам. Для понимания кинетики уничтожения фагов каждого тестируемого бактериального штамма значение OD600 было построено по каждому времени отбора проб, MOI и обработке фагов при каждой температуре инкубации. Репрезентативные результаты эффективности фагов в отношении E. coli O157 3081 при 37 °C показаны на фиг.2. Гарантируется, что кривая роста бесфаговой контрольной культуры является нормальной до оценки ингибирования кривой роста культуры, обработанной фагами. Согласно рисунку 2, включение Т4 полностью ингибировало рост бактерий при 37 °C, при каждом времени отбора проб при MOI всего 1. Чтобы увидеть, как фаг ингибировал рост бактерий с течением времени при различных температурах, независимо от MOI, среднее значение OD600 нм, усредненное по всем MOI (MOI > 0), было построено по каждому времени отбора проб и обработке фагом (рисунок 3). По сравнению с 37 °C, особая эффективность уничтожения фагов, например, фагов T4 и T1 + T4, была повышена более чем на 22 °C. Другой подход к обобщению и сравнению общей эффективности анти-O157 среди фагов показан в таблице 2 и таблице 39. Значение OD600 усредняли за каждое время отбора проб и MOI и ранжировали эффективность фага от самого высокого (A) до самого низкого (F: 37 ° C и D: 22 ° C). Эта таблица облегчает определение наилучшего фагового лечения. Например, для штамма 3081 наиболее эффективным лечением были фаги Т4 и Т5 + Т4 (панель А), тогда как в дополнение к фагу Т4 наиболее эффективным лечением были фаги Т1 + Т4, Т1 + Т4 + rV5 и 4 фаговых коктейля (группа А) были наиболее эффективным лечением при 22 °C. Этот протокол также позволил нам сравнить эффективность фагов против различных бактериальных штаммов, нацеленных на них, и настроить фаговой препарат. Например, при выборе фагов при 37 °C, исключая штамм 3081, фаг T1 + T4 + rV5 имел наиболее значительную эффективность против всех других штаммов, независимо от их типов фагов. При 22 °C коктейль из 4 фагов был наиболее эффективным против всех протестированных штаммов. Наилучшие MOI приводили к полному лизису (OD600 ≤ 0,01), что гарантировало потенциальную превосходную эффективность в экспериментальных условиях (таблица 2 и таблица 3). Рисунок 1: Предлагаемая компоновка анализа микропластин из 96 скважин. Серийные 10-кратные разведения каждого фага готовят в колонках 1-8 стерильных 96-луночных микропластин. Четыре фага против одного бактериального штамма могут быть протестированы в двух экземплярах, в соседних колонках, на каждой пластине. Остальные столбцы предназначены для элементов управления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка. Рисунок 2: Кривые роста штамма E. coli O157 3081 при 37 °C, обработанные и не обработанные фагами на каждом MOI. Данные были собраны из двух независимых испытаний. Бары представляют стандартное отклонение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка. Рисунок 3: Кривые роста штамма E. coli O157 штамма 3081. (A) Кривые роста при 37 °C. (B) Кривые роста при 22 °C. Каждая кривая представляет отдельные и смешанные культуры, обработанные и не обработанные фагами через MOI. Данные были собраны из двух независимых испытаний. Столбцы представляют стандартную погрешность среднего значения (адаптировано из Reference9 с разрешения). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка. Таблица 1: Отношение шансов, сравнивающее вероятность повышения эффективности фагов с E. coli O157 при температурах инкубации, времени инкубации, MOI, фагах и штаммах E. coli O157 (адаптировано из Reference9 с разрешения). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу. Таблица 2: Общая эффективность фагов против E. coli O157 при 37 °C (адаптировано из Reference9 с разрешения). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу. Таблица 3: Общая эффективность фагов против E. coli O157 при 22 °C (адаптировано из Reference9 с разрешения). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу. Дополнительные рисунки 1-11: Снимки работы и процедур считывателя микропластин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Discussion

Этот протокол описывал надежный подход к системной оценке эффективности фагов против патогенов пищевого происхождения, включая STEC9 и Salmonella10. Одним из важнейших шагов является разбавление ночной культуры бактерий, использование предварительно охлажденной среды и манипулирование разбавлением с помощью ведра со льдом рекомендуются для минимизации потенциального роста бактерий. Кроме того, разбавление фагов готовили перед разбавлением бактериальной культуры. На этапе перечисления 2.8 были приведены фактические количества бактериального инокулята для расчета конечного примененного МВД. Для приготовления фагов обычно используют сырые фаговые лизаты, приготовленные фильтрующим фагом, инфицированным через 4-6 ч бактериальной культуры. Критическим шагом, связанным с инфекционностью фагов, всегда является использование фаговых рабочих запасов, подготовленных в течение 3 месяцев. Чрезвычайно точное пипетирование (особенно при использовании многоканальной пипетки) и единообразие подхода также имеют важное значение для получения сопоставимых и интерпретируемых результатов. Модифицированный TSB, дополненный 10 мМ Mg2+, использовали для разбавления фагов, бактериальной культуры и базовой среды для оптимизации адсорбции и инфицирования фагов.

Поскольку бактерии размножаются во время фазы бревна, даже ниже температуры инкубатора, рекомендуется использовать разбавленную ночную культуру вместо культуры логарифмической фазы, чтобы свести к минимуму потенциальный рост бактерий.

Предлагаемый протокол имеет ограничения. Во-первых, поскольку микропластина может вместить только 200 мкл, длительная инкубация может вызвать значительное испарение и не рекомендуется. В этом случае анализ может не подходить для медленно растущих бактерий. Во-вторых, предложенный протокол не смог контролировать амплификацию фагов. В-третьих, этот протокол не мог контролировать развитие устойчивости к фагам с течением времени, что является критическим фактором, определяющим исход лечения фагами11,12. Необходимы последующие эксперименты для оценки дальнейшей эффективности наиболее влиятельного коктейля в скрининге в предотвращении появления антифаговых мутантов в обширной системе бульонных культур и других биологических матрицах.

В отличие от обычных противомикробных препаратов, биологическая природа фагов влияет на сложность биоконтроля и терапевтического использования в практических условиях. Условно рациональный подбор фаговых коктейлей в первую очередь основывается на литической активности и хозяине диапазона фагов. Часто рекомендуются фаговые кандидаты с самой сильной литической активностью и самым широким диапазоном хозяев13,14. Однако, основываясь на текущем исследовании, фаги, такие как rV5 и T1, хотя сами по себе не такие вирулентные, как T4 и T5, значительно облегчали общий результат биоконтроля в сочетании с T4 и / или T5. Следовательно, для достижения превосходной эффективности фаговых коктейлей рекомендуется системный скрининг антибактериальной активности потенциальных комбинаций фагов против целевых штаммов хозяина в желаемых условиях окружающей среды. Кроме того, определение рецепторов для фаговых кандидатов и включение фагов с различными рецепторами может предотвратить конкуренцию за прикрепление хозяина, помешать быстрому развитию антифаговых мутантов и улучшить результаты биоконтроля13.

Этот метод позволил точно количественно оценить кинетику фагового лизиса в формате с высокой пропускной способностью. Кроме того, это позволило систематизировать оценку различных биологических и экологических факторов антибактериальной эффективности ассортимента фагов, тем самым облегчая формулирование фаговых коктейлей с оптимизированными результатами. Предполагается, что будущие применения и развитие метода будут включать в себя мониторинг in situ эффективности каждого фага в фаговых коктейлях путем флуоресцентной маркировки фагов. В дополнение к предлагаемому протоколу, понимание генетических детерминант, которые способствуют синергетическим и облегченным эффектам между фагами при совместном заражении одного хозяина, облегчит разработку соответствующих фаговых коктейлей с превосходной эффективностью.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Это исследование было поддержано Советом по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC Discovery Grant, RGPIN-2019-04384), Канадским фондом инноваций (проект No 38710) и Крупным инновационным фондом Альберты. Мы благодарим д-ра Джона Кастелича за редактирование рукописи.

Materials

Essential supplies, reagents, and equipment
Inoculating loops VWR 12000-806
Magnesium sulfate heptahydrate Sigma 1374361 MgSO4.7H2O
Petri Dishes with Clear Lid Fisher FB0875713 Diameter: 100 mm, sterile
Phosphate-buffered saline (PBS) Fisher 10010023
Pipet-Lite LTS Pipette L-1000XLS+ METTLER TOLEDO 17014382
Pipet-Lite LTS Pipette L-300XLS+ METTLER TOLEDO 17014405
Pipet-Lite Multi Pipette L12-20XLS+ METTLER TOLEDO 17013808
Pipet-Lite Pipette, Unv. SL-20XLS+ METTLER TOLEDO 17014412
Pipette Tips RT LTS 1000µL FL 768A/8-low retention METTLER TOLEDO 30389213
Pipette Tips SR LTS 20µL F 960A/5 METTLER TOLEDO 17005860
Pipette Tips SR LTS 300µL 768A/4 METTLER TOLEDO 17005867 no filter
Reservoir METTLER TOLEDO 89094-662
Sterile, clear, 96-well flat-bottom polystyrene microplates with lids Fisher 168055
Tryptic soy agar (TSA) Sigma 105458-0500
Tryptic soy broth (TSB) Sigma 105459-0500
T-Shaped Cell Spreaders VWR 76299-566
Instruments
Analog Vortex Mixer Fisher 02-215-414
Compact Microbiological Incubators Fisher 50125590H
Magnetic Stirrer Hotplates FIsher 13-889-335
Polygon Stir Bars FIsher 14-512-125 length: 20 mm
Synergy Neo2 Hybrid Multi-Mode Reader Fisher BTNEO2M
Software
SAS SAS Institute 9.4
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Carvalho, C., Costa, A. R., Silva, F., Oliveira, A. Bacteriophages and their derivatives for the treatment and control of food-producing animal infections. Critical Reviews in Microbiology. 43 (5), 583-601 (2017).
  2. Czaplewski, L., et al. Alternatives to antibiotics-a pipeline portfolio review. The Lancet. Infectious Diseases. 16 (2), 239-251 (2016).
  3. Cisek, A. A., Dabrowska, I., Gregorczyk, K. P., Wyzewski, Z. Phage therapy in bacterial infections treatment: one hundred years after the discovery of bacteriophages. Current Microbiology. 74 (2), 277-283 (2017).
  4. Liu, H., et al. Control of Escherichia coli O157 on beef at 37, 22 and 4°C by T5-, T1-, T4-and O1-like bacteriophages. Food Microbiology. 51, 69-73 (2015).
  5. Moye, Z. D., Woolston, J., Sulakvelidze, A. Bacteriophage applications for food production and processing. Viruses. 10 (4), (2018).
  6. Ly-Chatain, M. H. The factors affecting effectiveness of treatment in phages therapy. Frontiers in Microbiololgy. 5, 51 (2014).
  7. Dy, R. L., Rigano, L. A., Fineran, P. C. Phage-based biocontrol strategies and their application in agriculture and aquaculture. Biochemical Society Transactions. 46 (6), 1605-1613 (2018).
  8. Bourdin, G., et al. Coverage of diarrhoea-associated Escherichia coli isolates from different origins with two types of phage cocktails. Microbial Biotechnology. 7 (2), 165-176 (2014).
  9. Niu, Y. D., Liu, H., Johnson, R. P., McAllister, T. A., Stanford, K. Efficacy of individual bacteriophages does not predict efficacy of bacteriophage cocktails for control of Escherichia coli O157. Frontiers in Microbiololgy. 12, 616712 (2021).
  10. Niu, Y. D., Liu, H., Johnson, R. P., McAllister, T. A., Stanford, K. Effect of a bacteriophage T5virus on growth of Shiga toxigenic Escherichia coli and Salmonella strains in individual and mixed cultures. Virology Journal. 17, 3 (2020).
  11. Brüssow, H. What is needed for phage therapy to become a reality in Western medicine. Virology. 434 (2), 138-142 (2012).
  12. Chan, B. K., Abedon, S. T., Loc-Carrillo, C. Phage cocktails and the future of phage therapy. Future Microbiology. 8 (6), 769-783 (2013).
  13. Nikolich, M. P., Filippov, A. A. Bacteriophage therapy: developments and directions. Antibiotics. 9 (3), 135 (2020).
  14. Niu, Y. D., et al. Host range and lytic capability of four bacteriophages against bovine and clinical human isolates of Shiga toxin-producing Escherichia coli O157:H7. Journal of Applied Microbiology. 107 (2), 646-656 (2009).

Tags

BacteriophagePhage CocktailBiocontrolFoodborne PathogensHigh-throughputAntibacterial EfficacyTemperatureEnvironmental ConditionsPhage-bacterial Host InteractionMicroplate AssayOptical DensityMicroplate Reader

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Niu, Y. D., Hyun, J. E., Nguyen, N. Bacteriophage Effectiveness for Biocontrol of Foodborne Pathogens Evaluated via High-Throughput Settings. J. Vis. Exp. (174), e62812, doi:10.3791/62812 (2021).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image