Vi demonstrerer én cellekultur av bakterier inne gigantiske blemmer (GVs). GVs inneholdende bakterielle celler ble utarbeidet av dråpe overføringsmetoden og ble immobilisert på en støttet membran på et glass substrat for direkte observasjon av bakteriell vekst. Denne tilnærmingen kan også tilpasses andre celler.
Vi utviklet en metode for å dyrking bakterieceller på enkelt cellenivå inne gigantiske blemmer (GVs). Bakteriell cellekultur er viktig for å forstå funksjonen av bakterielle celler i det naturlige miljøet. På grunn av teknologiske fremskritt, kan ulike bakterielle celle funksjoner bli avslørt på enkelt cellenivå inne i et trangt sted. GVs er sfæriske mikro-sized avdelinger bestående av amfifile lipid molekyler og kan holde ulike materialer, inkludert celler. I denne studien, en enkelt bakteriell celle ble innkapslet i 10-30 μm GVs av dråpe overføringsmetoden og GVs inneholder bakterielle celler ble immobilisert på en støttet membran på et glass substrat. Vår metode er nyttig for å observere sann tids veksten av enkelt bakterier inne i GVs. Vi kultivert Escherichia coli (E. coli) celler som en modell inni GVs, men denne metoden kan tilpasses andre celletyper. Vår metode kan brukes i vitenskap og industrielle felt av mikrobiologi, biologi, bioteknologi og syntetisk biologi.
Kulturen av bakterielle celler på ett cellenivå har fått økende oppmerksomhet. Dyrking bakterieceller på enkelt cellenivå inne i et trangt sted kan belyse bakterie funksjoner som fenotypiske variasjon1,2,3,4, celle adferd5, 6 andre priser , 7 andre er , 8 på alle , 9, og antibiotikaresistens10,11. På grunn av nylige fremskritt innen kultur teknikker, kan kulturen i enkelt bakterier oppnås inne i et trangt sted, for eksempel i en brønn-chip4,7,8, gel dråpe12,13 og vann-i-olje (W/O) dråpe5,11. For å fremme forståelse eller utnyttelse av enkelt bakterielle celler, er ytterligere tekniske utviklingen av dyrking teknikker nødvendig.
Blemmer som etterligner den biologiske cellemembranen er sfæriske avdelinger bestående av amfifile molekyler og kan holde ulike materialer. Blemmer er klassifisert i henhold til størrelse og inkluderer små blemmer (SVs, diameter < 100 NM), store blemmer (LVs, 1 μm). SVs eller LVs brukes ofte som legemiddel bærere på grunn av deres affinitet til den biologiske cellemembranen14. GVs har også blitt brukt som en reaktor system for bygging av protocells15 eller kunstige-celler16. Innkapsling av biologiske celler i GVs har blitt rapportert17,18, og dermed GVs vise potensial som en cellekultur system kombinert med reaktoren systemet.
Her, sammen med en video av eksperimentelle prosedyrer, beskriver vi hvordan GVs kan brukes som romanen celle-kultur fartøy19. GVs inneholdende bakterier ble gjort av dråpe overføringsmetoden20 og ble deretter immobilisert på en støttet membran på et dekkglass. Vi brukte dette systemet til å observere bakteriell vekst på single-cellenivå inne GVs i sanntid.
Her beskriver vi en metode for dyrking av bakterieceller på enkelt cellenivå inne i GVs. Denne enkle metoden innebærer forming GVs inneholder bakterielle celler på enkelt cellenivå ved hjelp av dråpe overføringsmetoden. Sammenlignet med andre tilnærminger for å skaffe GVs som inneholder bakterieceller, har denne metoden to fordeler: (i) det er lett å utvikle seg, og (II) et lite volum (2 μL) av prøve løsningen er nødvendig for å klargjøre GVs. Dråpe overføringsmetoden20 for frems…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av en ledende initiativ for Excellent unge forskere (LEADER, no. 16812285) fra departementet for utdanning, kultur, sport, vitenskap og teknologi (MEXT) i Japan, en Grant-in-Aid for unge forsker forskning (nr. 18K18157, 16K21034) fra Japan Society for fremme av Science (JSP) til M.M., og Grant-in-Aid fra MEXT til K.K. (nr. 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 |