Здесь мы представляем протокол пространственно и височно оценить наличие жизнеспособных микрофлору в тик кишки с использованием подхода изменение состава Гора в гибридизации situ.
Инфекционных заболеваний, передаваемых членистоногих векторами по-прежнему представляют собой значительную угрозу для здоровья людей во всем мире. Патогенных микроорганизмов, вызывающих эти заболевания, не существует в изоляции, когда они колонизировали вектор; скорее они скорее всего заниматься взаимодействия с резидентом микроорганизмов в просвете кишки. Микробиота вектор была продемонстрирована возможность играть важную роль в передаче возбудителя для нескольких трансмиссивных заболеваний. Ли-резидентов бактерий в кишечнике Черноногий клещ, вектор ряд патогенов человека, включая Borrelia burgdorferi, влияние клеща передачи возбудителей не определяется. Мы требуем методы для характеризующие состав бактерий, связанные с тик кишки для содействия более глубокому пониманию потенциальных межвидовой взаимодействий в кишечнике клеща. Использование целом гора в situ гибридизация визуализировать стенограммы РНК, связанные с бактериальных вида позволяет для сбора качественных данных относительно численности и распределения микробиоты в неповрежденной ткани. Этот метод может использоваться для изучения изменений в обстановке микрофлору кишечника в течение клеща кормления и может также применяться для анализа экспрессии генов клеща. Окрашивание всей клеща кишок доходность информация о валовых пространственного распределения целевых РНК в ткани без необходимости для трехмерной реконструкции и менее пострадавших от загрязнения окружающей среды, который часто смешивает на основе виртуализации методы часто используются для изучения сложных микробных сообществ. В целом этот метод является ценным инструментом, который может использоваться для лучше понимать вектор возбудитель микробиоты взаимодействий и их роль в передачи болезни.
Человека и животных патогенов, передано членистоногих векторов находятся во всем мире и приходится около 20% инфекционных заболеваний во всем мире1, но эффективный и не доступны безопасные вакцины против большинства этих патогенов. Наше понимание важной роли синантропных, симбиотических и патогенных микроорганизмов, известные как микрофлора2, модуляции и формирования здоровья почти всех размером3 расширяется. Теперь уже очевидно, что членистоногих векторами патогенов также гавани кишка микробиоты и эти связанные векторные микробиоты было показано влияние различных возбудителей трансмиссивных4,5. Членистоногих микрофлора состоит из эубактерии, археи, вирусов и эукариотических микробы как простейшие, нематод и грибов6. Однако, преобладающее исследований основное внимание уделялось эубактерии вследствие, в частности, наличия маркерных генов и справочные базы данных для выявления конкретных бактериальных членов.
С акцентом на Черноногий, тик вектор нескольких патогенов человека, включая Borrelia burgdorferi7, возбудителя болезни Лайма, оптимизации техники микробного визуализации была направлена на улучшение нашего понимания клеща кишка микробиоты в контексте взаимодействия вектор патогена. Несколько вопросов остаются ответа в поле микрофлора клеща. Кишечник является сайт первого расширенная встреча между клеща и входящие возбудителя в контексте горизонтально передаваемых патогенов; Таким образом понимание роли векторных кишка микробиоты в модуляции вектор возбудитель взаимодействия будет выявить значимые идеи. Клещи имеют уникальный режим переваривания крови еды, где обработка крови еды компонентов занимает место внутриклеточно8. В просвет кишки казалось бы служит судно содержать крови еды как тик каналы, и питательных веществ пищеварение и усваивание наступить на протяжении нескольких дней кормления и продолжить после пресыщения. Патогенов, приобретена галочку во время кормления войти в просвет кишки вместе с bloodmeal и таким образом просвет становится основной сайт взаимодействия среди клещей, возбудителя и резидентов микробиоты. Как пищеварение проходит через сытость и иксодовых клещей линьки, кишечнике претерпевает структурные и функциональные изменения9. Состав и пространственной организации gut бактерии также может меняться в концерте с меняющейся обстановке кишки. Таким образом, важно понять архитектуру резидентов бактерий в кишечнике клеща в полной мере понять взаимодействие клеща, возбудителя и микрофлору кишечника.
Молекулярные методы для описания связанного узла микробиоты регулярно используют высок объём параллельной последовательности стратегий10 усилить и последовательность бактериальной 16S рибосомной ДНК (рДНК). Эти стратегии виртуализации обойти необходимость получения стерильных культурах конкретных видов бактерий и предоставить подробное описание всех бактериальных членов, представленных в образце. Тем не менее такие стратегии являются осложняется неспособность различать экологических загрязнений от Бона ФИДЕ жителей. Кроме того при оценке образцов, таких как клещей, которые являются небольшими по размеру и следовательно содержат низкий микрофлору специфических ДНК урожайности, вероятность усиления экологических загрязнителей является увеличение11 и приводит к неоднозначной интерпретации микрофлора композиция. Таким образом, функциональные характеристики в сочетании с визуализацией конкретных жизнеспособных бактерий будет важно определить и различить микрофлора клеща височно и пространственно. К этой цели мы воспользовались целом гора РНК в situ гибридизация. Этот метод обычно используется для оценки картин выражения гена в органах и эмбрионы12,13,14 и позволяет полуколичественный анализ выражения над всей выборки интерес. Это отличается от традиционных в situ гибридизация методов, которые используют разделов ткани и часто требуют обширный анализ секционного материала с вычислительной Ассамблеей предсказать выражение в целом органов15. В то время как целое гора обычно относится к весь организмов12, здесь всего гора относится к весь кишки или органов. Преимущества использования РНК целом гора в situ гибридизация подход для оценки архитектуры клеща кишка микробиоты многократно. Тик кишки состоит из 7 пар дивертикулы, каждая пара разного размера16. Функциональные различия, если таковые имеются, среди этих дивертикулы, не поняли в контексте биологии тик, тик микробиоту или тик возбудитель взаимодействий. Манипуляции кишечника, которые разрыву кишки дивертикулы будет вытеснять микрофлору в просвете кишки или слабо связанные с кишки и привести к неправильному толкованию пространственной локализации микробиоты. Флуоресцировани обозначенного РНК в situ гибридизация ранее использовались для изучения клеща кишки стенограммы17 , фиксации и открыв индивидуальный кишку дивертикулы обеспечить зонд гибридизации и локализовать B. burgdorferi стенограммы путем разрезания парафин врезанных всего18, клещей. Оба эти подходы требуют манипуляций деления тканей до гибридизации, которые могут повлиять на архитектуру микрофлору кишечника.
В настоящем докладе мы подробно описать протокол для изучения жизнеспособных клеща кишка микробиоты с помощью целом гора в situ гибридизация (WMISH). Использование всего гора РНК в situ гибридизация позволяет глобального понимания присутствия и обилие конкретных кишки бактерий в различных регионах кишечник и может стимулировать новые идеи в биологии кишки клеща в контексте возбудителя колонизации и передачи. Кроме того использование РНК зондов, направленных против определенных бактериальных РНК позволяет обнаружение жизнеспособных бактерий в кишечнике клеща.
Это первое использование техники целом гора в situ гибридизация (WMISH) для изучения микробиоты членистоногих вектора патогенов. Наш протокол был адаптирован от одного используется для изучения развития дрозофилы и лягушка эмбрионов25,26. Целом гора…
The authors have nothing to disclose.
Мы искренне благодарим д-р Мустафа Коха, Йельский университет, для обеспечения использования его ресурсов лаборатории. Мы благодарны г-н Ву Минг-Цзе за отличную техническую помощь. EF является следователь HHMI. Эта работа была поддержана в подарок от Джона Monsky и Дженнифер Вейс Monsky болезнь Лайма исследований фонда.
Sefar NITEX Nylon Mesh, 110 micron | Amazon | 03-110/47 | |
pGEM-T Easy Vector System | Promega | A1360 | |
Digoxygenin-11-UTP | Roche | 1209256910 | |
dNTP | New England Biolabs | N0447S | |
DNAse I(RNAse-free) | New England Biolabs | M0303S | |
HiScribe SP6 RNA synthesis kit | New England Biolabs | E2070S | |
HiScribe T7 High Yield RNA Synthesis Kit | New England Biolabs | E2040S | |
Water, RNase-free, DEPC-treated | American Bioanalytical | AB02128-00500 | |
EDTA, 0.5M, pH 8.0 | American Bioanalytical | AB00502-01000 | |
Formaldehyde, 37% | JT Baker | 2106-01 | |
Formamide | American Bioanalytical | AB00600-00500 | |
EGTA | Sigma Aldrich | E-4378 | |
DPBS, 10X | Gibco | 14300-075 | |
Tween-20 | Sigma Aldrich | P1379-25ML | |
Proteinase K | Sigma Aldrich | 3115879001 | |
Triethanolamine HCl | Sigma Aldrich | T1502-100G | |
Acetic anhydride | Sigma Aldrich | 320102-100ML | |
Paraformaldehyde | ThermoScientific/Pierce | 28906 | |
SSC, 20X | American Bioanalytical | AB13156-01000 | |
RNA from torula yeast | Sigma Aldrich | R3629-5G | |
Heparin, sodium salt | Sigma Aldrich | H3393-10KU | |
Denhardt's Solution, 50X | Sigma Aldrich | D2532-5ML | |
CHAPS hydrate | Sigma Aldrich | C3023-1G | |
RNase A | Sigma Aldrich | 10109142001 | |
RNase T1 | ThermoScientific | EN0541 | |
Maleic acid | Sigma Aldrich | M0375-100G | |
Blocking reagent | Sigma Aldrich | 11096176001 | |
Anti-Digoxigenin-AP, Fab fragments | Sigma Aldrich | 11093274910 | |
Levamisol hydrochloride | Sigma Aldrich | 31742-250MG | |
Chromogenic substrate for alkaline phosphatase | Sigma Aldrich | 11442074001 | |
Bouin's solution | Sigma Aldrich | HT10132-1L | |
Hydrogen peroxide | Mallinkrodt Baker, Inc | 2186-01 | |
Single stranded RNA ladder | Ambion -Millenium | AM7151 | |
#11 High-Carbon steel blades | C and A Scientific Premiere | #11-9411 | |
Thermocycler | BioRad, CA | 1851148 | |
Spectrophotometer | ThermoScientific | NanoDrop 2000C | |
Orbital shaker | VWR | DS-500E Digital Orbital shaker | |
Shaking water bath | BELLCO Glass, Inc | Hot Shaker-7746-12110 | |
Gel documentation system | BioRad | Gel Doc XR+ Gel documentation system | |
Bright-field Microscope | Nikon | NikonSM2745T | |
Bright-field Microscope | Zeiss | AXIO Scope.A1 | |
Dissection microscope | Zeiss | STEMI 2000-C | |
Light box | VWR | 102097-658 | |
PCR purification kit | Qiagen | 28104 | |
Image capture software | Zeiss | Zen lite | |
Image editing software | Adobe | Adobe Photoshop CS4 version 11.0 | |
Image analysis software | National Institutes of Health | ImageJ-NIH /imagej.nih.gov/ij/ | |
Automation compatible instrumentation | Intavis Bioanalytical Instruments, Tubingen, Germany). | Intavis, Biolane HT1.16v |