水生生態系における微生物行動を調べるSitu chemotaxisアッセイで

多様な微生物は運動性と走性を利用して、パッチ状の栄養環境を利用したり、宿主を見つけたり、有害な条件^{11、2、32,3}を避けたりします。これらの微生物行動は、化学変換⁴の速度に影響を与え、陸上、淡水、海洋生態系^22、5にわたる共生パートナーシップを促進する可能性^がある。

Chemotaxisは、過去60年間の実験室条件下で広範囲に研究されてきた^6.この化学式を研究する第1の定量法は、毛細管アッセイ、細菌⁶の懸濁液に浸漬した推定化学誘引剤で満たされた毛細管チューブを含む。チューブから化学物質の拡散は化学的勾配を作成し、化学戦術細菌は、チューブ⁷に移行することによって、この勾配に応答します。毛^,細管アッセイの開発以来、現在でも広く使用されているが、他の多くの技術は、マイクロ流体^8、9、109の使用を含む最新の、ますます制御された物理的/化学的条件下⁸での遠隔性度を研究するために開発されてきた。¹⁰

マイクロ流体は、高速ビデオ顕微鏡と共に、慎重に制御された勾配に応答して単一細胞の挙動を追跡することを可能にする。これらの技術は、我々の化学軸に対する理解を大幅に向上させましたが、実験室での使用に制限されており、環境システムにおける現場展開に容易に変換されません。その結果、細菌の自然界が自然生態系内で化学運動を使用する能力は調べられていない。したがって、化学体系の潜在的な生態学的重要性に関する現在の理解は、人工実験室の状態と限られた数の実験室で培養された細菌分離株に偏っている。最近開発された ISCA はこれらの制限を克服します¹¹.

ISCAは毛細管アッセイの一般原則に基づいています。しかし、現代の微細加工技術を利用して、自然環境に関心のある化合物に向けて、走性を定量化するための高度に複製された容易に展開可能な実験プラットフォームを提供します。また、直接単離または分子技術による化学戦術微生物の同定と特性解析も可能です。最初の作業装置はガラスとPDMS¹¹で自作され、構築されたが、最新の射出成形版はポリカーボネートで構成され、高度に標準化された製造手順を使用する(最新バージョンのデバイスに関心を持つため、対応する著者に連絡することができる)。

ISCAはクレジットカードサイズで、5 x 4ウェルアレイに分布する20個の井戸で構成され、それぞれが小さなポート(直径800μm)で外部水生環境にリンクされています。 図 1)。井戸に積み込まれた推定化学誘引物質は、ポートを介して環境に拡散し、化学戦術微生物は港を通って井戸に泳ぐことによって反応します。自然環境における ISCA 実験の結果に影響を与える要因が多くあるため、このステップバイ ステップ のプロトコルは、新しいユーザーが潜在的な障害を克服し、効果的な展開を促進するのに役立ちます。