야생 Caenorhabditis 선충은 많은 미생물과 연관됩니다, 종종 창 자 루멘에서 또는 창 자를 감염. 이 프로토콜은 도어 큐티클의 저항을 활용하여 내장을 식민지화하는 헤아릴 수없는 미생물을 풍부하게하는 방법을 자세히 설명합니다.
Caenorhabditis elegans (C. elegans)는 호스트 미생물 상호 작용과 미생물군유전체를 연구하기위한 훌륭한 모델로 입증되었으며, 특히 장의 맥락에서. 최근, 야생 Caenorhabditis 선충의 생태 샘플링은 박테리아, 바이러스, 곰팡이 및 현미경을 포함하여 관련 미생물의 다양한 배열을 발견했습니다. 이 세균의 다수는 추가 연구 를 보증 하는 흥미로운 식민지 또는 감염 표현형, 하지만 그들은 종종 culturable. 이 프로토콜은 C. elegans 및 관련 선충에서 원하는 장 내 미생물을 풍부하게 하고 표피를 고수하는 많은 오염 미생물의 존재를 감소시키는 방법을 제시합니다. 이 프로토콜은 동물을 개발 단계로 강제하고 일련의 항생제 및 세제 세차재를 사용하여 외부 오염을 제거하는 것을 포함합니다. dauer 동물은 가혹한 환경 조건에서 선충을 보호하는 생리적 변화가 있기 때문에, 모든 장 내 미생물은 이러한 조건으로부터 보호될 것입니다. 그러나 농축이 작동하려면 동물이 다우어로 발전할 때 관심있는 미생물을 유지해야합니다. 동물들이 다이어 스테이지를 떠날 때, 그들은 노래적으로 개별 라인으로 전파됩니다. F1 인구는 다음 원하는 미생물 또는 감염 표현형을 위해 그리고 가시오염에 대하여 선택됩니다. 이 방법은 연구원이 C. elegans 및 세포내 장 병원체의 자연적인 미생물의 일부를 구성하는 장 루멘에 있는 culturable 세균을 풍부하게 하는 것을 허용할 것입니다. 이 세균은 그 때 식민지 또는 감염 표현형 및 호스트 적정에 그들의 효력을 위해 공부될 수 있습니다.
유전 모형 유기체 C. elegans는 호스트 세균 상호 작용을 공부하기 위하여 생체 내 시스템에서 우수합니다1,2. 그(것)들은 그밖 동물에 비교된 상대적으로 간단한 생리학이 있습니다, 그러나, 그들의 세포 생물학의 대부분은 생물학 연구를 위한 좋은 모형을 만드는 포유류와 근본적으로 유사합니다1,3,4. 또한, 그들은 현미경, 유지 보수 하기 쉬운, 그리고 그들의 짧은 수명 내내 투명 하 게 유지. 이러한 속성호스트-미생물 상호 작용 및 생체 내 감염 및 유전적으로 유연한 호스트의 식민지화를 관장하는 메커니즘으로 의신속한 연구를 가능하게 합니다5,6. 마지막으로, C. elegans는 세균성, 곰팡이 및 바이러스 감염에 빠르게 반응하여 숙주 미생물 상호 작용과 장용 미생물7,8,9을 연구하는 훌륭한 모델입니다.
야생 C. 예인대 및 기타 선충의 샘플링의 증가는 자유 살아있는 선충과 자연적인 유전 변이의 생태학에 대한 연구를 허용했습니다10,11. 동시에, 샘플링은 또한 C. elegans12,13,14,15와 상호 작용하는 자연적으로 발생하는 생물학적 병원균 및 미생물의 발견을 증가시켰으며, 바이러스, 박테리아, 현미경, oomycetes, 또는 곰팡이16,18,19,29,20과의 상호 작용을 연구하는 많은 숙주 미생물 모델 시스템의 설립으로 이어졌습니다. . 일반적으로 야생 C. 예르간은 썩어가는 줄기와 과일에서 종종 더 온화한 기후에서 발견되며 대부분 자체 re프로생산21입니다. 이 견본이 실험실로 가져오면, 야생 선충은 관련미생물의 배열을 운반하는 클로날 인구로 격리됩니다. Caenorhabditis 선충에 관심있는 새로운 미생물을 발견 할 때, 동물은 종종 쉽게 시각화 표현형을 사용하여 현미경 에 의해 감염 또는 식민지화를 위해 직접 검사됩니다. 예를 들어, 바이러스 감염은 장 구조의 붕괴로 시각화될 수 있으며, 현미경 스포리디안 단계는 주전 세포 내부에서 포자 또는 메론츠14,22로 볼 수 있다. 향후 조사를 위해 관심있는 미생물이 발견되면 야생 선충에서 발견되는 다른 오염 미생물과 분리되어 격리되어 연구 할 수 있어야합니다. 많은 경우에, 관심있는 미생물은 시험관 내에서 배양 될 수 없습니다.
예를 들어, 이 프로토콜은 선충의 장 루멘 내에서 식민지화되는 박테리아를 함유하는 C. 열대 성 의 야생 분리를 설명하고, 방향성 방식으로 장 상피 세포를 준수한다. 페노전성, 박테리아는 장 루멘의 내부 측면을 따라 수직으로 성장하여, 동물의 모든 단계에서 표준 Normarski 현미경으로 시각화된 강모와 같은 외관을 제공합니다. 이 야생 C. 열대 균 주가 재배된 선충 성장 배지(NGM) 플레이트에는 다른 미생물과의 가시 오염이 포함되어 있습니다. 이 프로토콜은 이 알려지지 않은 부동 세균을 연구하기 위한 플레이트에 추가오염 미생물 성장을 감소시키기 위하여 개발되었습니다. 선충은 루멘의 박테리아를 보호하기 위해 dauer 단계로 강제로 들어갔고 일련의 세척을 사용하여 청소했습니다. 그 후, 알려지지 않은 세균종은 시퀀싱을 위한 16S 리보소말 DNA의 장 및 PCR 증폭의 해부에 의해 확인되었다.
전반적으로, 이 프로토콜은 잠재적으로 야생 잡은 선충과 관련 되 었던 관심의 어떤 미생물을 풍부하게 할 수 있습니다. 그 후, 연구원은 표적 미생물을 식별하고, 현미경 검사를 통해 생체 내 감염 또는 식민지 화형으로 시각화하고, 호스트 피트니스 또는 숙주 미생물 상호 작용의 다른 측면에 대한 효과를 연구할 것입니다. Caenorhabditis 선충과 상호 작용하는 새로운 미생물 종의 격리 및 조사는 미생물 병인 및 미생물 연구 와 관련된 숙주 미생물 상호 작용의 호스트 면역 및 새로운 패러다임의 유전 메커니즘을 발견 할 수 있습니다.
이 프로토콜은 일련의 세척 절차를 사용하여 야생 분리 된 Caenorhabditis 선충으로부터 미생물의 격리 및 식별을 설명합니다. 수많은 미생물은 야생 고립 된 선충과 관련이 있으며, 그 중 일부는 숙주 미생물 상호 작용및 타고난 면역에 대한 향후 연구에 사용할 수있는 흥미로운 표현형을 가지고 있습니다. 많은 컬투울림 미생물군유전체와 병원성 박테리아는 체외 세균 성장에 대한 표준 기술을 사용하여 야생 Caenorhabditis 선충으로부터 분리되었습니다25,26. 그러나 모든 미생물이 체외에서 배양 될 수있는 것은 아니며 야생 선충에서 균증해야합니다. 일부 미생물은 현미경포리디아와 같은 내성 포자 단계를 가지고 있으며, SDS의 고농도는 대부분의 박테리아와 곰팡이를 죽이는 데 사용할 수 있으며, 포자의 특정 농축을 허용12. 이 프로토콜은 SDS 및 항생제 치료에 저항하지 않는 막연한 장 세균을 풍부하게 하는 방법을 제시합니다.
여기에 제시된 기술은 큐티클의 강화, 인두 펌핑 억제, 부칼 플러그27로 입을 덮는 등의 생리적 변화로 인해 동물에서 볼 수 있는 환경 저항을 활용합니다. 이 프로토콜의 중요한 단계는 다양한 항생제와 0.25 % SDS를 가진 하룻밤 배양입니다. 이 단계는 내부 미생물을 그대로 유지하면서 모든 외부 미생물을 죽이는 데 사용됩니다. C. elegans dauers는 30 분27에 대한 10 %에서 높은 SDS 농도를 생존하기 위해 입증되었지만,이 프로토콜은 미생물을 죽일뿐만 아니라 항생제에 박테리아를 더 노출하기 위해 중등하지만 장기간 인큐베이션을 사용합니다. 더욱이, SDS의 적당한 농도는 C. tropicalis의 노출이 하룻밤 사이에 1% SDS에 노출되어 모든 dauer 동물의 죽음을 초래했기 때문에 다른 Caenorhabditis 종의 다우어가 살아남을 수 있도록 도울 수 있습니다. 모든 dauers가 죽으면 SDS 및 /또는 SDS에 대한 노출 길이의 농도를 줄여야합니다. 반대로, F1 생성 플레이트가 세척 후에도 여전히 가시적인 오염이 있는 경우 SDS 농도및 인큐베이션 시간이 증가해야 합니다.
또 다른 중요한 단계는 청소 후 단일 dauer 동물의 격리입니다. 이 단계는 모든 동물이 SDS와 항생제 치료 후에 깨끗하지 않기 때문에 중요합니다. 따라서, 동물은 OP50-1이 있는 10cm NGM 플레이트의 중앙에 배치되고 바깥쪽으로 복사하여 기어갈 수 있다. OP50-1을 통해 확장 크롤링이 큐티클에 부착 된 잠재적 생존 미생물을 제거하는 데 도움이 나타납니다으로 종종 더 많은 단면 동물을 선택하는 것이 가장 좋습니다. 그러나, 이것은 고주파에서 인구에 존재하지 않는 경우에 관심있는 미생물을 위해 풍부하게 하는 것이 더 어려울 것이기 때문에, 프로토콜의 한계로 이끌어 냅니다. 여기서, 준수 알파프로테오박테리아는 인구의 90%-95%에서 존재하였다; 따라서 대부분의 깨끗한 플레이트에는 미생물군유전체 박테리아가 있었습니다. 그러나, 관심있는 미생물이 인구에서 훨씬 더 낮은 주파수에 존재하는 경우에, 더 많은 F1 플레이트를 스크린할 필요가 있을 지도 모릅니다.
이 프로토콜은 야생 선충에서 발견되는 관심있는 비 과실 미생물의 수를 격리하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나, 미생물은 dauer 자화에 의해 보호되는 조직에 있어야 하며, 다이어 동물에서 살아남을 수 있고, 숙주에서 관찰 가능한 표현형을 가지고 있어야 한다. 이와 같이, 이 기술은 여기에 기술된 알파프로테오박테리아 종 외에 장 루멘에 있는 다른 미생물군유전체 박테리아를 풍부하게 하는 데 사용될 수 있다, 부착하지 않는 박테리아를 포함. 또한, 프로토콜은 선충 Oscheius tipulae28을 감염시키는 성세포 내 세균, 보르데텔라 아트로피를 위해 풍부하게 하기 위하여 이용되었습니다. 농축 후, B. atropiNGM 플레이트에 식민지를 형성 하는 것으로 나타났습니다., 관심의 미생물 빠른 성장 오염 물질을 제거 되 면 시험관에서 컬터수 발견 될 수 있습니다 보여주는. 이 기술은 가능성이 현미경 및 바이러스에 대 한 작동 할 것 이다, Orsay 바이러스를 포함 하 여, 세포 내 박테리아를 풍부 하 게이 능력을 주어진. 그러나, 이 세균은 dauer의 전환에서 살아남을 수 있어야 합니다.
이 프로토콜은 생물 안전 수준 1 실험실에서 수행 될 수 있지만, 추가 미생물 오염을 방지하기 위해 멸균 기술을 전체적으로 유지해야한다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 프로토콜은 항생제의 모형/농도, SDS의 백분율 및/또는 nystatin와 같은 항진균의 추가를 포함하여 연구원의 필요에 따라 변경될 수 있습니다. 종종 야생 으로 격리 된 선충에서 발견되는 미생물을 오염시키는 미생물의 수는 극적으로 다를 수 있습니다. 여기서, NGM 플레이트에 비 OP50-1 대장균 성장의 명백한 손실은 깨끗한 선충 균주에 대한 판독으로 사용되었다. 그러나, 오염 미생물의 비컬링수집단이 존재할 수 있으니, 오염의 정도를 보기 위해서는 16S rRNA 앰플리시온 염기서열분석과 같은 메타게노믹스 방법을 수행하는 것이 필수적이다. 웜 스트레인이 세척되면 향후 연구를 위해 동결 및 저장될 수 있습니다. 전반적으로, 이 프로토콜은 연구원이 야생 선충에 있는 culturable 세균을 풍부하게 하고, 호스트 적정에 대한 효력을 연구하고, 식민지 또는 감염의 표현형을 특성화하고, 유전 공구를 활용하여 호스트 세균 상호 작용의 근본적인 기계장치를 이해하는 것을 허용합니다.
The authors have nothing to disclose.
크리스티안 브라렌들 박사와 센터 내셔널 드 라 레체쉬 시엔티피크(CNRS) 누라게 스 필드 스테이션에 감사드립니다.
Agarose | Fisher Scientific | BP1356 | |
10% SDS | Invitrogen | AM9822 | |
BD PrecisionGlide Needle – 26 G | Fisher Scientific | 305115 | |
Carbenicillin | Millipore-Sigma | C1389-1G | |
Cefotaxime | Millipore-Sigma | C7039-500mg | |
Chloramphenicol | Millipore-Sigma | C0378-25G | |
DNA Clean and Concentrator Kit | Zymo Research | 11-303C | |
DreamTaq Polymerase | Fisher Scientific | EP0711 | |
Gentamycin | Millipore-Sigma | G1264-250mg | |
Kanamycin | Millipore-Sigma | K1876-1G | |
KH2PO4 | Fisher Scientific | P-286 | |
NaCl | Fisher Scientific | S-671 | |
NH4Cl | Fisher Scientific | A-661 | |
Streptomycin | Millipore-Sigma | S6501-50G | |
Tetracyclin | Millipore-Sigma | T7660-5G | |
Triton X-100 | Fisher Scientific | BP-151 | |
Watch glasses | VWR | 470144-850 |