Мы демонстрируем одноклеточную культуру бактерий внутри гигантских пузырьков (ГВ). ГВ, содержащие бактериальные клетки, были подготовлены методом передачи капель и были обездвижены на поддерживаемой мембране на стеклянном субстрате для прямого наблюдения за бактериальным ростом. Этот подход также может быть адаптирован к другим клеткам.
Мы разработали метод культивирования бактериальных клеток на одноклеточном уровне внутри гигантских пузырьков (ГВ). Культура бактериальных клеток важна для понимания функции бактериальных клеток в естественной среде. Из-за технологических достижений, различные бактериальные функции клеток могут быть выявлены на одноклеточном уровне внутри ограниченного пространства. GVs представляют сферические микроразмерные отсеки, состоящие из амфифильных липидных молекул и могут содержать различные материалы, в том числе клетки. В этом исследовании, одна бактериальная клетка была инкапсулирована в 10-30 мкм GVs методом передачи капель и GVs, содержащие бактериальные клетки были обездвижены на поддерживаемой мембране на стеклянном субстрате. Наш метод полезен для наблюдения за ростом в реальном времени отдельных бактерий внутри ГВ. Мы культивировали клетки Escherichia coli (E.coli)в качестве модели внутри GV, но этот метод можно адаптировать к другим типам клеток. Наш метод может быть использован в научно-промышленных областях микробиологии, биологии, биотехнологии и синтетической биологии.
Культура бактериальных клеток на одноклеточном уровне получила все большее внимание. Культирование бактериальных клеток на одноклеточном уровне внутри ограниченного пространства может выяснить бактериальные функции, такие как фенотипическая изменчивость1,2,3,поведениеклеток5, 6 , 7 (г. , 8 , 9, и устойчивость к антибиотикам10,11. Из-за последних достижений в области техники культуры, культура отдельных бактерий может быть достигнута внутри ограниченного пространства, например, в хорошо чип4,7,8, гель капли12,13 , и вода в масле (W / O) капля5,11. Для содействия пониманию или использованию отдельных бактериальных клеток необходимы дальнейшие технические разработки методов выращивания.
Везикулы, имитирующие мембрану биологических клеток, представляют сферические отсеки, состоящие из амфифильных молекул, и могут содержать различные материалы. Везикулы классифицируются в зависимости от размера и включают в себя небольшие пузырьки (SVs, диаметр йlt; 100 нм), большие пузырьки (LVs, lt;1 мкм), и гигантские пузырьки (GVs, SVs или LVs обыкновенно использованы как несущие снадобья из-за их сродства к биологической мембране клетки14. GVs также были использованы в качестве реакторной системы для строительства протоэлементов15 или искусственных клеток16. Инкапсуляция биологических клеток в GVs было сообщено17,18, и, таким образом, GVs показать потенциал в качестве системы клеточной культуры в сочетании с реакторной системой.
Здесь, наряду с видео экспериментальных процедур, мы описываем, как GVs могут быть использованы в качестве новых сосудов клеточной культуры19. GVs, содержащие бактерии были сделаны методом передачи капель20, а затем обездвижены на поддерживаемой мембране на крышке стекла. Мы использовали эту систему для наблюдения за ростом бактерий на одноклеточном уровне внутри ГВ в режиме реального времени.
Здесь мы описываем метод культивирования бактериальных клеток на одноклеточном уровне внутри ГВ. Этот простой метод включает в себя формирование ГВ, содержащих бактериальные клетки на одноклеточном уровне с помощью метода передачи капель. По сравнению с другими подходами к получению…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана ведущей инициативой для превосходных молодых исследователей (ЛИДЕР, No 16812285) от Министерства образования, культуры, спорта, науки и техники (MEXT) Японии, Грант-в-помощь для молодых ученых исследований (No 18K18157, 16K21034) от Японского общества содействия науке (JSPS) до M.M., и Грант-в-помощи от MEXT до K.K. (No 17H06417, 17H06413).
Bactotryptone | BD Biosciences | 211705 | |
Chloroform | Wako Pure Chemicals | 032-21921 | |
Cover glass (18 × 18 mm) | Matsunami Glass Ind. | C018181 | thickness 0.13–0.17 mm |
Cover glass (30 × 40 mm) | Matsunami Glass Ind. | custom-order | thickness 0.25–0.35 mm |
Desktop centrifuge | Hi-Tech Co. | ATT101 | swing rotor type |
Double-faced seal (10 × 10 × 1 mm) | Nitoms | T4613 | |
Glass vial | AS ONE | 6-306-01 | Durham fermentation tube |
Glucose | Wako Pure Chemicals | 049-31165 | |
Inverted microscope | Olympus | IX-73 | |
Methanol | Wako Pure Chemicals | 133-16771 | |
Microscopic heating stage system | TOKAI HIT | TP-110R-100 | |
Mineral oil | Nacalai Tesque | 23334-85 | |
Mini-extruder | Avanti Polar Lipids | 610000 | |
Neutravidin | Thermo Fisher Scientific | 31000 | |
Objective lens | Olympus | LUCPLFLN 40×/0.6 NA | |
Polycarbonate membranes | Avanti Polar Lipids | 610005 | pore size 100 nm |
sCMOS camera | Andor | Zyla 4.2 plus | |
Sodium chloride | Wako Pure Chemicals | 191-01665 | |
Sucrose | Wako Pure Chemicals | 196-00015 | |
Ultrasonic bath | AS ONE | ASU-3D | |
Yeast extract | BD Biosciences | 212750 | |
0.6 mL lidded plastic tube | Watson | 130-806C | |
1.5 mL lidded plastic tube | Sumitomo Bakelite Co. | MS4265-M | |
1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocoline | Avanti Polar Lipids | 850457P | POPC |
1,2-distearoyl-snglycero-3-phosphoethanolamine-N-[biotinyl(polyethyleneglycol)-2000] | Avanti Polar Lipids | 880129P | Biotin-PEG-DSPE |