表現型のハイスループットアッセイ<em>サルモネラ菌</em>ネズミチフス菌協会、侵略、およびマクロファージにおける複製
Summary
インビトロ表現型サルモネラまたは他の細菌関連性、浸潤、および高スループット能力を有する食細胞での複製にハイスループットアッセイを開発した。方法は、宿主-病原体相互作用におけるそれらの関与がためにサルモネラ遺伝子ノックアウト変異株を評価するために使用した。
Abstract
サルモネラ種は、人畜共通の病原体とヒトや家畜1における食品媒介性疾患の主要な原因である。 サルモネラ -host相互作用のメカニズムを理解することは、 サルモネラ感染症の分子病態を解明するために重要である。食細胞におけるサルモネラ関連付けを表現型にゲンタマイシン保護アッセイ、浸潤及び複製は、RAW264.7マウスマクロファージを用いて宿主相互作用におけるサルモネラ·エンテリカ血清型ネズミチフス菌の欠失変異体の役割を定義するためのハイスループットスクリーニングを可能にするように適合させた。このプロトコルの下で、分散野生型および複数の変異株が同一の培養皿に、同時に試験することができるので、測定値に有意に、標準プロトコルと比較して低減される。マルチチャンネルピペットの使用は、スループットが向上し、精度を向上させる。さらに、懸念が少ない鎬使用に関連96ウェル培養皿中でウェルあたり番目の細胞が対処された。ここでは、食細胞を使用して修正インビトロサルモネラ浸潤アッセイのプロトコールに成功協会、浸潤および細胞内複製のための38の個別サルモネラ欠失変異体を表現型に採用された。 インビトロ表現型は、そのうちのいくつかは、その後、動物モデルにおいてin vivo表現型を持っていることが確認された、提示される。このように、ハイスループット能力を有するマクロファージにおける修正された、 サルモネラの関連付けを表現型に標準化されたアッセイ、浸潤および複製は細菌-宿主の相互作用を研究するために、より広く利用することができる。
Introduction
非チフス性サルモネラは、すべての脊椎動物の腸内疾患の重要な原因である。ヒトでのサルモネラ症は、トップ細菌性食品媒介疾患1つである。彼らの動物宿主でサルモネラとの相互作用を支える分子機構の特性は、主に、感染の組織培養および動物モデルでのサルモネラ菌血清型ネズミチフス菌（STM）の研究によって達成される。 STM-ホスト相互作用に洞察を得ることは、私たちはサルモネラ菌が生存し、宿主細胞の内部成長をどのように理解するのに役立ちます。これらの相互作用を研究する最初の課題は、ホストと病原体の両方から可能な限り多くの参加要因を特定することであるが、これらの努力は、主に、同時に2つの独立した複雑な生物学的システムを扱う、 すなわち 、ホストとサルモネラの重要な難しさによって妨げている 生理的条件下で。さらに、大規模なrepertサルモネラのoire、潜在的にホストの相互作用に関与する因子をコードする宿主遺伝子は、この課題に取り組むために、ハイスループットの生物学的なプラットフォームを必要とします。
サルモネラの関連付けを表現型に変更され、標準化されたアッセイは、ハイスループット能力を有するマクロファージにおける侵略と複製が可能性が高いサルモネラ -host相互作用に従事した遺伝子の大規模なセットを調べるために開発されました。ゲンタマイシン保護アッセイは、1973年2で開発されましたが、最初に徹底的に1994年3,4にElsinghorstによって記述されていた。今では、サルモネラ 5,6を含むex vivoで多くの細胞内細菌性病原体を、研究するための標準的なツールとなっています。内部化細菌は真核細胞3に浸透することはできませんゲンタマイシンのようないくつかの抗生物質、によって殺されることを避ける。この現象を利用することによって、ゲンタマイシン保護アッセイは、細胞内のBAの生存および増殖を測定するcterial病原体。感染の間の3つのイベント、 すなわち 、真核細胞浸潤及び複製との関連、感染症、ゲンタマイシン処理、およびさらなるインキュベーション（ 図1）との間の時間間隔に基づいて、細胞内細菌性病原体について評価することができる。真核細胞系は、宿主 – 病原体相互作用の研究のための適切な動物モデルよりも複雑で、生理的環境を提供する。
ゲンタマイシン保護アッセイは、STM-宿主の相互作用を研究するための適切なプラットフォームであるが、24ウェル培養皿中の標準アッセイは、ロースループット容量を有する。 インビボでのデータセットのコンピューター分析は、約300宿主遺伝子産物（未発表データ）と相互作用することが予測される149 サルモネラ遺伝子産物を同定した。標準ゲンタマイシン保護アッセイを効率的に突然変異体のこの数を表現型に能力を持っていません。
ADDITでイオン、ゲンタマイシン保護アッセイは、理論的には単一の細菌の侵入を検出することができる。異なる時間に繰り返されるときこのため、固有の感度で、生データは、技術的差異の影響を受けやすい。内部統制および正規化後の相対的なデータの提示は、結果の意味の解釈のために不可欠である。これらの考察を考慮すると、修正された、標準化されたゲンタマイシン保護アッセイは、試験能力を向上させ、精度を高めるために開発された。
以下のプロトコルを詳細かつ96ウェル培養皿及びマウスマクロファージRAW264.7細胞株を使用して変更ゲンタマイシン保護アッセイを行うことが示されている。 24ウェル培養皿中の標準プロトコルと比較して、修正されたプロトコルは、以下の利点を有する：1）96ウェル培養皿を使用すると、十分な統計的検出力を有する内部陽性対照および陰性対照を含む表現型を決定するために10の異なる変異株まで使用でき;変異体株は、同一の培養皿に、同時に試験するため、2）結果の分散が大幅に低減される。オペレータの疲労を軽減しながら3）マルチチャンネルピペットの使用は、スループットを増加させる。最後に、24ウェル培養皿に比較して、96ウェル培養皿中でウェルあたり少ない宿主細胞の懸念は、プロトコルの最適化および標準化することで解決した。
要約すると、食細胞におけるインビトロ表現型サルモネラまたは他の細菌関連性、侵入および複製に変更された、標準化されたアッセイは、精度が向上し、オペレータの疲労を低減しつつ、高スループット能力を達成する。
Protocol
Representative Results
Discussion
ゲンタマイシン保護アッセイが広く、宿主細胞内の細胞内細菌性病原体の侵入および複製を研究するために使用され、それは、特に、その侵入感染1を確立するための前提条件のステップであるサルモネラのように、病原体を研究するための重要な生物学的ツールである。 サルモネラ研究コミュニティにおける標準ゲンタマイシン保護アッセイを24ウェル培養皿<sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
このプロジェクトは、（AJBとLGAのため、R01 AI076246）健康NIAIDの国立研究所のための助成金によって部分的にサポートされていました。 サルモネラ変異体のコレクションの一部は、HAP、R21のために（部分的に健康補助金の国立研究所によって、（MM、U01 A152237-05、R01 AI07397-01、R01 AI039557-11およびR01 AI075093-01用）健康補助金の国立研究所によってサポートされていましたAI083964-01、1R0 1AI083646-01、1R56AI077645、R01 AI075093）。私たちは、レプリカ平板法とコレクション内の変異体を確認するためのシュテフェンProwollikに感謝します。
Materials
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Life Technologies | 11965 | |
| Fetal bovine serum | HyClone | SH30910.03 | |
| T-75 cell culture flask vented filter cap | Nest Biotechnology | 708003 | |
| 100X Non-Essential Amino Acids | Life Technologies | 11140 | |
| Cell scraper | BD Falcon | 353086 | |
| 96-well cell culture plate | Corning Incorporated | 3595 | |
| Luria-Bertani (LB) broth | MP Biomedicals | 3002-075 | |
| 14 mL Polypropylene Round-Bottom Tube | BD Falcon | 352059 | |
| PBS pH7.4 (1x) | Life Technologies | 10010 | |
| Triton X-100 | Sigma | T-8787 | |
| Kanamycin solution | Sigma | K0254 | |
| Gentamicin solution | Sigma | G1272 | |
| 0.25% Trypsin-EDTA | Life Technologies | 25200 | |
| Trypan blue | Sigma | T8154 |
References
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