Um ensaio fenotípico microscópico para quantificação de micobactérias intracelulares adaptadas para triagem de alto rendimento/alto conteúdo
Summary
Aqui, descrevemos um ensaio fenotípico aplicável às telas de alto rendimento/alto conteúdo de pequenas interfissões de RNA sintético (siRNA), composto químico e bibliotecas mutantes mycobacterium tuberculosis. Este método baseia-se na detecção de Mycobacterium tuberculosis rotulado fluorescentemente dentro de célula hospedeira fluorescente rotulada usando microscopia confocal automatizada.
Abstract
Apesar da disponibilidade de terapia e vacina, a tuberculose (TB) continua sendo uma das infecções bacterianas mais letais e generalizadas do mundo. Desde várias décadas, a súbita explosão de cepas multi e extensivamente resistentes a medicamentos é uma séria ameaça para o controle da tuberculose. Por isso, é essencial identificar novos alvos e caminhos críticos para o agente causador da tuberculose, Mycobacterium tuberculosis (Mtb)e buscar novos produtos químicos que possam se tornar medicamentos para TB. Uma abordagem é criar métodos adequados para as telas genéticas e químicas de bibliotecas de grande escala que permitem a busca de uma agulha em um palheiro. Para isso, desenvolvemos um ensaio fenotípico que conta com a detecção de Mtb rotulado fluorescentemente dentro de células host fluorescentes rotuladas usando microscopia confocal automatizada. Este ensaio in vitro permite uma quantificação baseada em imagem do processo de colonização de Mtb para o hospedeiro e foi otimizado para o formato de microplacão de 384 poços, que é adequado para telas de siRNA-, composto químico ou bibliotecas mutantes Mtb. As imagens são então processadas para análise multiparamétrica, que fornece leitura sobre a patogênese de Mtb dentro das células hospedeiras.
Introduction
Entre os patógenos infecciosos emergentes e ressurgindo relatados nos últimos anos, o Mycobacterium tuberculosis (Mtb)ocupa um lugar de destaque sendo responsável por 1,4 milhão de mortes e 8,7 milhões de novas infecções em 2011 (Relatório Global de Tuberculose 2012, www.who.int/topics/tuberculosis/en/). Apesar da disponibilidade de terapias multidroga, o número de pessoas infectadas ainda está em ascensão e a resistência multidroga (MDR), bem como mtb extensivamente resistente a medicamentos (XDR) estão se espalhando rapidamente por todo o mundo1. Além disso, ao levar em consideração a presença de antígenos de Mtb, é evidente que um terço da população global é considerada latentemente infectada pelo Mtb. Estatisticamente, em um caso em cada dez, há evolução para a forma ativa da doença com sintomas clínicos subsequentes2. Portanto, novos meios para combater o Mtb são urgentemente necessários. Nesse contexto, desenvolvemos um ensaio fenotípico visual in vitro que conta com o monitoramento da invasão e multiplicação de Mtb em células hospedeiras por microscopia automatizada de fluorescência confocal3. A adaptação do ensaio em placas de microtização de 384 poços em combinação com aquisição e análise automatizada de imagens permitiu a triagem de alto conteúdo/high-throughput (HC/HTS) de bibliotecas de média escala de compostos, siRNAs e mutantes bacterianos. A triagem de uma biblioteca RNAi de genoma em larga neste ensaio fenotípico permitiu assim a identificação dos principais fatores hospedeiros envolvidos no tráfico de Mtb e na replicação intracelular, mas também a elucidação de vias hospedeiras exploradas pelo bacilo tubérculo. Outra adaptação deste ensaio fenotípico em particular foi para a identificação de fatores bacterianos essenciais à persistência intra-fagossômica de Mtb. Por exemplo, a prisão do amadurecimento fágora é considerada como um dos principais mecanismos que facilita a sobrevivência e a replicação do Mtb no macrófago. O monitoramento da localização subcelular de mutantes eliminados de Mtb em compartimentos fluorescentes rotulados-ácidos permitiu a identificação de genes bacterianos envolvidos no processo de sobrevivência4. Finalmente, a imagem de alto teor de Mtb também oferece um excelente método para quantificar a eficiência das drogas para inibir vários fenômenos como o crescimento bacteriano intracelular3. Ao todo, esse tipo de ensaio fenotípico de alto rendimento permite acelerar a descoberta de drogas contra a TB e os dados coletados por essas diferentes abordagens contribuem para uma melhor compreensão da manipulação do hospedeiro exercida pelo Mtb.
Protocol
Representative Results
Discussion
Descrevemos aqui os métodos necessários para um ensaio fenotípico usando uma cepa Mtb H37Rv expressante gfp para infectar células host fluorescentes rotuladas, o que o torna apropriado para telas de alto conteúdo/alto rendimento. Este protocolo poderia ser aplicado a uma ampla gama de compostos, sondas fluorescentes e mutantes Mtb. Para cada protocolo descrito acima, as etapas de fixação e imunolabelamento poderiam ser realizadas antes da aquisição da imagem. Usamos um microscópio confocal flu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O apoio financeiro para este trabalho foi fornecido pela Comunidade Europeia (ERC-STG INTRACELLTB Grant n° 260901, MM4TB Grant n° 260872), pela Agence Nationale de Recherche, pela Feder (12001407 (D-AL) Equipex Imaginex BioMed) e pela Região Nord Pas de Calais. Agradecemos a assistência técnica de Gaspard Deloison, Elizabeth Werkmeister, Antonino Bongiovanni e Frank Lafont da plataforma BICeL.
Materials
| µclear-plate black, 384 well | Greiner bio-one | 781091 | 127.8/86/15 MM with Lid, TC treated |
| CellCarrier 384 well plate | PerkinElmer | 6007550 | Black, Clear Bottom, with Lid, TC treated |
| V-bottom white , 384 well-plate | Greiner bio-one | 781280 | |
| sealing tape, breathable, sterile | Corning | 3345 | |
| Lipofectamine RNAiMax | Life Technologies | 13778150 | Transfection reagent |
| Dimethyl sulfoxide | Sigma-Aldrich | 34943 | |
| RPMI 1640 + GlutaMAX-I | Life Technologies | 61870-010 | Cell culture medium |
| D-PBS 1X [-]MgCl2/[-]CaCl2 | Life Technologies | 14190-094 | Dulbecco's Phosphate Salin Buffer |
| D-PBS 1X [+]MgCl2/[+]CaCl2 | Life Technologies | 14190-091 | Dulbecco's Phosphate Salin Buffer |
| Fetal bovine serum | Life Technologies | 2610040-79 | |
| FICOLL PAQUE PLUS | DUTSCHER | 17-1440-03 | Ficoll for Peripherical Blood Monocyte Cells purification |
| CD14 MicroBeads, human | Miltenyi | 130-050-201 | Purification of CD14+ Monocytes |
| Human M-CSF, premium gr. (1000 μg) | Miltenyi | 130-096-493 | Macrophage Colony Stimulating Factor |
| LS Columns | Miltenyi | 130-042-401 | Columns for CD14+ Monocytes isolation |
| Tween 80 | Euromedex | 2002-A | Mycobacteria culture |
| Glycerol high purity | Euromedex | 50405-EX | Mycobacteria culture |
| Middlebrook OADC enrichment | Becton-Dickinson | 211886 | Mycobacteria culture |
| 7H9 | Becton-Dickinson | W1701P | Mycobacteria culture |
| Versene 1X | Life Technologies | 15040033 | Non enzymatic cell dissociation solution |
| DAPI | Life Technologies | D1306 | Nuclei dye |
| Hoechst 33342 | Life Technologies | H3570 | Nuclei dye |
| Syto60 | Life Technologies | S11342 | Nuclei/cytoplasm dye |
| Formalin | Sigma-Aldrich | HT5014 | Cell fixation solution |
| siRNA targeting Dectin-1 | Santa-Cruz | sc-63276 | |
| *siGenome* Non targeted siRNA pool | Dharmacon | D-001206-14 | |
| Rifampicin | Sigma-Aldrich | R3501 | antibiotic |
| Isoniazid (INH) | Sigma-Aldrich | I3377-50G | antibiotic |
| Hygromycin B | Life Technologies | 10687-010 | antibiotic |
| Amikacin | Sigma-Aldrich | A1774 | antibiotic |
| Automated Confocal Microscope OPERA | PerkinElmer | Image acquisition | |
| Columbus 2.3.1 Server Database | PerkinElmer | Data transfert, storage and analysis | |
| Acapella 2.6 software | PerkinElmer | Image-based analysis | |
| GraphPad Prism5 software | GraphPad | Statistical analysis | |
| Excel 2010 | Microsoft | Statistical analysis |
References
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