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Articolo metodologico

Generazione di mutanti di eliminazione genica in-frame in Pseudomonas aeruginosa e test per l'attenuazione della virulenza in un semplice modello di infezione del mouse

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DOI:

10.3791/60297

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8 gennaio 2020

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In questo articolo

Sommario

Qui, descriviamo un protocollo semplice e riproducibile del modello murino di infezione per valutare l'attenuazione dei ceppi geneticamente modificati di Pseudomonas aeruginosa rispetto alla Escherichia coli approvata dalla FDA (Food and Drug Administration) degli Stati Uniti per applicazioni commerciali.

Abstract

I microrganismi sono geneticamente versatili e diversificati e sono diventati una fonte importante di molti prodotti commerciali e biofarmaceutici. Anche se alcuni di questi prodotti sono prodotti naturalmente dagli organismi, altri prodotti richiedono l'ingegneria genetica dell'organismo per aumentare le rese di produzione. I ceppi avirulenti di Escherichia coli sono stati tradizionalmente le specie batteriche preferite per la produzione di prodotti biofarmaceutici; tuttavia, alcuni prodotti sono difficili da produrre per E. coli. Pertanto, ceppi avirulenti di altre specie batteriche potrebbero fornire alternative utili per la produzione di alcuni prodotti commerciali. Pseudomonas aeruginosa è un batterio Gram-negativo comune e ben studiato che potrebbe fornire un'alternativa adatta a E. coli. Tuttavia, P. aeruginosa è un patogeno umano opportunistico. Qui, dettagliamo una procedura che può essere utilizzata per generare ceppi non patogeni di P. aeruginosa attraverso eliminazioni genomiche sequenziali utilizzando il plasmide pEX100T-NotI. Il vantaggio principale di questo metodo è quello di produrre una deformazione senza marcatori. Questo metodo può essere utilizzato per generare ceppi P. aeruginosa altamente attenuati per la produzione di prodotti commerciali, o per progettare ceppi per altri usi specifici. Descriviamo anche un modello murino semplice e riproducibile di infezione sistemica batterica tramite iniezione intraperitoneale di ceppi di prova convalidati per testare l'attenuazione del ceppo geneticamente ingegnerizzato rispetto al ceppo BL21 approvato dalla FDA di E. coli.

Introduzione

Pseudomonas aeruginosa è un patogeno batterico opportunistico che può causare malattie potenzialmente letali nell'uomo, specialmente nell'immunocompromesso. La patogenicità di P. aeruginosa è dovuta all'espressione di molti fattori di virulenza, tra cui proteasi e lipopolisaccharide, così come la sua capacità di formare un biofilm protettivo1. A causa della sua capacità di produrre fattori di virulenza e causare malattie negli esseri umani, utilizzando P. aeruginosa per fare prodotti commerciali presenta problemi di sicurezza. I ceppi non patogeni di E. coli sono stati tradizionalmente utilizzati per bioingeg....

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Protocollo

Prima di iniziare gli esperimenti sugli animali, il protocollo da utilizzare deve essere approvato dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali (IACUC). L'approvazione per il protocollo descritto è stata ottenuta attraverso l'IACUC presso la Marshall University (Huntington, WV, USA).

1. Progettazione Plasmid

  1. Per generare una delezione genetica utilizzando il plasmide pEX100T-NotI, clonare le regioni di DNA che fiancheggiano la sequenza di delezione desiderata e inserirle nel sito di restrizione NotI del plasmide. L'inserto plasmide deve contenere circa 500 nucleotidi a monte della sequenza di destinazione direttame....

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Risultati

Come mostrato nella Figura 2, la cancellazione genomica mirata può essere confermata utilizzando colonia PCR con primer specifici che amplificano la regione di interesse. Le colonie che portano una delezione genomica produrranno una dimensione più breve della banda PCR rispetto alle colonie di tipo selvaggio. Uno schermo PCR di 10-12 colonie è di solito sufficiente per rilevare almeno una colonia che porta la delezione mirata. Se dopo più turni di schermate n.......

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Discussione

Il plasmide pEX100T-Not1 è un efficiente mediatore di eliminazioni genomiche sequenziali prive di marcatori e in-frame. Quando si ingegnerizzano ceppi batterici per la virulenza attenuata, la delezione di intere sequenze geniche piuttosto che la generazione di mutazioni puntiformi riduce la probabilità di ritorno a un fenotipo virulento. Inoltre, ogni delezione genica patogenicity attenua ulteriormente l'agente patogeno, rafforzando la stabilità dell'attenuazione.

Questo metodo può essere util.......

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Dichiarazioni

L'autore Hongwei D. Yu è Chief Science Officer e co-fondatore di Progenesis Technologies, LLC.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato sostenuto dai National Institutes of Health (NIH) sovvenzioni R44GM113545 e P20GM103434.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Provette da 0,2 mL con tappi piattiThermoScientificAB-0620via Fisher Scientific
Siringa da 1 mLBD22-253-260via Fisher Scientific
Cuvetta monouso in polistirene da 1,5 mL FisherScientific 14955127
Provette per microcentrifuga da 1,5 mLFisher Scientific05-408-129
Fiale criogeniche da 2,0 mLCorning430659tramite Fisher Scientific
Ago 27GBD14-821-13Btramite Fisher Scientific
Provette da 50 mLFisher Scientific05-539-13tramite Fisher Scientific
Accu block Bagno a secco digitaleLabnetNC0205808tramite Fisher Scientific
Centrifuga da banco 5804REppendorf04-987-372tramite Fisher Scientific
Microcentrifuga da bancoSorvall75-003-287tramite Fisher Scientific
Incubatoreper armadio VWR1540
Carbenicillina sale disodicoFisher Scientific
, polistireneFisher Scientific14-956-6Dtramite Fisher Scientific
Anelli di inoculazione monousoFisher Scientific22-363-597
Kit microbico Dneasy UltraClean (50)Qiagen12224-50o metodo/fornitore preferito
E.Z.N.A. Cycle Pure Kit (50)Omega bio-tekD6493-01o metodo/fornitore preferito
EcoRI-HF, endonucleasi di restrizioneNew England BioLabsR3101L
Cuvette per elettroporazioneBulldog BioNC0492929via Fisher Kit di
legatura del DNA Scientific FastLink IIEpicentre TechnologiesLK6201Htramite Fisher Scientific
Gentamycin SulfateFisher ScientificBP918-1
GliceroloFisher ScientificBP229-4
GoTaq G2 Mastermix incolorePromegaM7833tramite Fisher Scientific
Isothesia IsofluraneHenry Schein Salute animale29405
IVIS Lumina XRMS Serie III Sistema di imaging in vivoPerkins and ElmerCLS136340
Kanamicina monosolfatoFisher ScientificBP906-5
LE agarosioGenemate3120-500via Fisher Scientific
Luria BrodoDifco240230via Fisher Scientific
MicroPulser ElettroporatoreBioRad1652100
agar nobile, ultrapuroAffymetris/USBAAJ10907A1via Fisher Scientific
NotI-HF, endonucleasi di restrizioneNew England BioLabsR3189
One Shot TOP10 Electrocomp E. coliInvitrogenC404052via Fisher Scientific
Polveresalina tamponata con fosfatoSigmaP3813-10PAKSigma-Aldrich
Prism 7GraphPadhttps://www.graphpad.com/scientific-software/prism/
Pseudomonas isolamento agarDifco292710tramite Fisher Scientific
Pseudomonas isolamento brodoAlpha BiosciencesP16-115Lotto su misura
QIAprep Spin Miniprep Kit (250)Qiagen27106o metodo/fornitore preferito
Incubatore a scuotimentoNew Brunswick ScientificInnova 4080a 200 giri/min
SimpliAmp TermociclatoreApplied BiosystemsA24811
Latte scrematoDifcoDF0032-17-3via Fisher Scientific Piccole
piastre (100 O.D. x 10 mm)Fisher ScientificFB0875713
SmartSpec Plus SpettrofotometroBio-Rad170-2525o metodo/fornitore
preferito SaccarosioFisher ScientificS5-500
Stuzzicadenti, rotondoDiamantemarca di stuzzicadenti, autoclavato
TOPO TA Kit di clonazione, per la sequenza.Invitrogen45-0030
XAF-8 Perkinsand Elmer118999
XGI 8 Pinza per sistema di anestesia a gasScienze della vita/Xenogeno
Provetta per colture BP2648250 Qualsiasi Filtri per sistema di anestesia

Riferimenti

  1. Gellatly, S. L., Hancock, R. E. Pseudomonas aeruginosa: new insights into pathogenesis and host defenses. Pathogens and Disease. 67 (3), 159-173 (2013).
  2. Valentine, M. E., et al. Generation of a highly attenuate....

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Ristampe e permessi

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