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Immunology and Infection

Ensaios de co-cultura de alta produtividade para a investigação de interações microbianas

Published: October 15, 2019 doi: 10.3791/60275

Summary

Os ensaios de interação cocultura apresentados neste protocolo são de baixo custo, alta taxa de transferência e simples. Esses ensaios podem ser usados para observar interações microbianas na cocultura, identificar padrões de interação e caracterizar o potencial inibitório de uma cepa microbiana de interesse contra patógenos humanos e ambientais.

Abstract

O estudo das interações entre microrganismos levou a inúmeras descobertas, desde novos antimicrobianos até insights em ecologia microbiana. Muitas abordagens utilizadas para o estudo das interações microbianas necessitam de equipamentos especializados e são dispendiosas e demoradas. Este artigo apresenta um protocolo para ensaios de interação de cocultura que são baratos, dimensionáveis para grandes números amostrais e facilmente adaptáveis a inúmeros experimentos experimentais. Os microrganismos são cultivados em conjunto, com cada poço representando uma combinação de microrganismos emparelhados. Um organismo de teste é cultivado em um lado de cada poço e primeiro incubado em monocultura. Subsequentemente, os organismos alvo são inoculados simultaneamente no lado oposto de cada poço, utilizando um carimbo de inoculação impresso em 3D. Após a cocultura, os ensaios concluídos são marcados para fenótipos visuais, como crescimento ou inibição. Esses ensaios podem ser usados para confirmar fenótipos ou identificar padrões entre isolados de interesse. Usando este método simples e eficaz, os usuários podem analisar combinações de microrganismos de forma rápida e eficiente. Esta aproximação da cocultura é aplicável à descoberta antibiótica assim como a pesquisa cultura-baseada do microbioma e foi aplicada já com sucesso a ambas as aplicações.

Introduction

Na natureza, os microrganismos raramente existem isoladamente; Consequentemente, eles estão constantemente interagindo com outros organismos. Portanto, estudar como os microrganismos interagem entre si é essencial para a compreensão de uma multiplicidade de comportamentos microbianos1. Interações microbianas podem ser mutualistas, comensais ou antagonistas. Estes em terações podem afetar não somente os micro-organismos eles mesmos mas também os ambientes e os anfitriões que os micro-organismos colonizam1,2.

Muitos cientistas estudam interações microbianas para identificar novas moléculas antimicrobianas. Uma das primeiras moléculas antimicrobianas clinicamente importantes foi encontrada através do estudo das interações microbianas. Sir Alexander Fleming observou um isolado contaminante de Penicillium spp. que inibiu o crescimento de uma cepa de Staphylococcus , o que levou à descoberta da penicilina antibiótica comumente utilizada3. A caracterização dos mecanismos que os microrganismos usam para antagonizar seus concorrentes continua a ser um recurso frutífero para a descoberta de moléculas antimicrobianas. Por exemplo, foi demonstrado recentemente que a estirpe de Streptomyces SP. Mg1 produz linearmicinas antibióticas, que têm uma atividade lítica e degradativa contra Bacillus subtilis4.

Mais, um peptide não-ribosomally sintetizado nomeado lugdunin foi descoberto recentemente após a observação que o Staphylococcus comensal nasal Lugdunensis inibe o Staphylococcus aureus5. Estudos também mostraram que interações mutualistas entre microrganismos são igualmente poderosas como interações antagônicas para a descoberta de moléculas antimicrobianas. Por exemplo, muitas formigas que cultivam fungos na tribo Attini abrigam bactérias simbióticas chamadas Pseudonocardia em seu exoesqueleto que produz moléculas antifúngicas para inibir um patógeno obrigatório de sua cultura fúngica6. Como o estudo das interações microbianas tem sido benéfico para a descoberta de moléculas antimicrobianas, o uso de telas de alta taxa de transferência pode resultar na descoberta de novas moléculas antimicrobianas.

Com relação ao custo e à facilidade de desempenho, as metodologias utilizadas para estudar interações microbianas variam de simples a complexas. Por exemplo, um teste de plugue de agar é um método barato e simples que pode ser usado para investigar o antagonismo entre múltiplos microrganismos7. No entanto, um ensaio de plugue de agar não é um procedimento eficiente e pode ser trabalhoso para muitas combinações emparelhadas. Para avaliar os efeitos de produtos microbialmente produzidos em isolados alvo de interesse de uma forma de alta produtividade, muitos laboratórios utilizam ensaios de difusão de disco8. Estes ensaios são fáceis e baratos e podem ser dimensionáveis para números mais elevados de amostras7. No entanto, este ensaio requer a geração de extratos microbianos e pode produzir resultados enganosos para certas combinações de organismos-alvo e antibióticos, tais como salmonelas e cefalosporinas9.

As abordagens anteriores dependem de componentes isolados para provocar uma resposta em um organismo alvo, em vez de permitir que os microrganismos interajam uns com os outros. Isso é de notar porque as interações entre os micróbios podem provocar a produção de moléculas antimicrobianas "crípticas" que não são produzidas em monocultura. Por exemplo, foi demonstrado recentemente que a keyicina antimicrobiana só é produzida por um Micromonospora SP. quando cocultivado com um Rhodococcus SP. que é isolado do mesmo microbioma de esponja10. Metodologias de interação mais complexas contornam esse potencial obstáculo à monocultura. Por exemplo, o iChip é útil para isolar bactérias raras e difíceis de cultivar de amostras ambientais e permite a observação de interações microbianas através do crescimento in situ11. Para investigar as interações em detalhe, a espectrometria de massa de imagem de dessorção/ionização a laser assistida por matriz (MALDI-TOF-IMS) pode ser usada. Essa abordagem fornece informações detalhadas sobre a composição e distribuição de pequenas moléculas e peptídeos produzidos por colônias microbianas interagindo com alta resolução espacial. MALDI-TOF-IMS também tem sido utilizado em múltiplos estudos de interações bacterianas para caracterizar os mecanismos de competição12,13,14,15. No entanto, MALDI-TOF-IMS muitas vezes requer preparação de amostra trabalhoso, especialização especializada para operar o equipamento, e espectrómetros de massa caros e especializados. Por estas razões, é uma técnica difícil de usar para estudos de alta taxa de transferência. Assim, um ensaio de cocultura simples, escalável e de alta taxa de transferência para interações microbianas que supera muitas limitações das abordagens acima seria benéfico.

Aqui, um protocolo para a cocultura microbiana da taxa de transferência elevada é apresentado. Este ensaio é simples e facilmente incorporado em estudos pré-existentes de interações microbianas. Em contraste com muitos métodos comumente usados para o estudo de interações microbianas, nosso método é simples, barato, e é capaz de investigar um grande número de interações. Estes ensaios não são apenas fáceis de executar, mas os materiais estão amplamente disponíveis a partir da maioria dos fornecedores de laboratórios ou recursos públicos (por exemplo, bibliotecas e makerspaces). Consequentemente, este ensaio é vantajoso como uma primeira linha de investigação para identificar e analisar padrões interessantes entre muitas combinações emparelhadas de microrganismos, o que pode ser especialmente útil para a investigação da ecologia microbiana.

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Protocol

O consentimento informado foi obtido dos pais do doador, e o Comitê de assuntos humanos da Universidade de Wisconsin-Madison aprovou o estudo (Conselho de revisão institucional [IRB] número de aprovação H-2013-1044).

1. cultura da amostra

Nota: Este procedimento é utilizado aqui para o estudo de interações entre bactérias isoladas da cavidade nasal humana. Em princípio, os seguintes métodos são aplicáveis a qualquer condição de cultura. O caldo cérebro-coração-infusão (BHI) é usado para a propagação geral de bactérias nasais. Todas as placas são solidificadas usando 1,5% agar. Para este estudo, as amostras são retiradas da solução salina lavada no nariz de um doador (lavagem nasal), transferidas para tubos de microcentrífuga e congeladas a-80 ° c.

  1. Use técnicas de cultura padrão para a placa 100 μL de cada uma das amostras de lavagem descongelados nas placas BHI.
  2. Incubar as placas aerobicamente a 37 ° c durante 1 semana.
  3. Após a incubação, selecione ≥ 2 colônias de cada Morfotipo distinto por a placa e passagem os isolados aerobiamente em placas de BHI estrias uma colônia da placa inicial em uma placa nova de BHI e incubando a placa em 37 ° c. Repita até que as culturas bacterianas são puras.
    Nota: Os isolados bacterianos podem ser identificados através da morfologia da colônia, da grama-mancha, do sequenciamento do gene 16S rRNA ou de outro método. No entanto, conhecer a identidade do isolado não é necessário para continuar o protocolo.
  4. Cryopreserve todos os isolados bacterianos em-80 ° c após a combinação de 1 mL de 50% de glicerol com 1 mL de cultura bacteriana durante a noite (ver secção 3) em criostídeos.

2. selos da impressão 3D

Nota: O policarbonato foi selecionado como o material de carimbo devido a sua temperatura de vidro elevada da transição (° c 147) que excede temperaturas padrão da autoclave (° c 121), que minimiza o potencial para a deformação após usos repetidos.

  1. Carregue a impressora 3D com filamento em policarbonato.
  2. Aplique a colagem branca da escola (acetato do Polyvinyl) à cama da cópia para ajudar na adesão e para minimizar o entortamento do selo da inoculação durante a cópia.
  3. Carregar o. Arquivo de modelo STL (arquivo de dados suplementares) para o carimbo de inoculação (Figura 1) no software da impressora 3D.
  4. Imprima o carimbo de inoculação a uma temperatura de bocal de 290 ° c, temperatura da cama de 60 ° c e altura da camada de 0,38 mm.
  5. Enrole o carimbo na folha de alumínio e esterilize por autoclavagem para 1,5 h em um ciclo de gravidade com 15 min de secagem.
    Nota: Embora o policarbonato seja higroscópico, os selos só mantêm aproximadamente 0,5% de peso da água após a esterilização.

3. preparação de culturas overnight

  1. Utilizando uma pipeta serológica, pipete 3 mL de caldo BHI estéril em tubos de cultura de 14 mL.
  2. Usando uma alça de inocular estéril de 1 μL, inocular uma colônia bacteriana no caldo. Gire o laço para garantir que o moita se dispersa no caldo. Vortex os tubos de cultura brevemente antes da incubação.
  3. Incubar os tubos da cultura em 37 ° c durante a noite (~ 16 h) em um abanador em 250 rpm.
  4. Vortex para romper os aglomerantes de células, uma vez que as culturas bacterianas atingem turbidez suficiente (OD600 ≥ 1).

4. preparação de placas de bioensaio

Nota: As placas do BioAssay são preparadas em uma capa do fluxo laminar para manter a esterilidade.

  1. Prepare a mídia BHI com 1,5% de agar e esterilize por autoclavagem de acordo com as instruções do fabricante.
  2. Após autoclavagem, resfrie a mídia BHI a 55 ° c em um banho de água com controle de temperatura.
  3. Usando uma pipeta sorológicos, pipeta 3 ml de meios fundidos de BHI em cada um dos 12 poços em uma placa do poço 12. Assegure-se de que os poços sejam tão exatos e mesmo como possíveis. Um litro de mídia produzirá ~ 27 placas de bioensaio.
  4. Permitir que o agar para definir durante a noite.

5. inocular placas de bioensaio com o organismo de teste

Nota: Um organismo de teste refere-se ao organismo para o qual a produção de atividade inibitória (por exemplo, a produção de antibióticos) é determinada usando o ensaio de interação da cocultura. Para este experimento, os organismos de teste são actinobactérias isoladas de amostras de lavagens nasais.

  1. Inocular o organismo de teste em uma placa de bioensaio, inserindo um estéril 10 μL de ciclo de inocular na cultura durante a noite e estrias uma gota de cultura sobre o terço esquerdo de uma placa bem.
    Nota: Recomenda-se a apenas uma raia de um terço do poço, como o crescimento excessivo do poço proíbe a inoculação posterior de organismos-alvo.
  2. Repetir até que todos os 12 poços da placa tenham sido inoculados com o organismo de ensaio.
  3. Incubar as chapas de cabeça para baixo à temperatura apropriada durante 7 dias. Em temperaturas mais elevadas (≥ 37 ° c) ou em climas mais secos, guarde as placas num recipiente húmido para evitar que as placas SECem.

6. preparação dos organismos-alvo

Nota: Um organismo alvo refere-se ao organismo cujo estado de inibição é determinado usando o ensaio de interação da cocultura. Para este experimento, os organismos alvo são Staphylococcus spp. isolados de amostras de lavagens nasais.

  1. Após a incubação das placas de bioensaio durante 6 dias, prepare as culturas durante a noite dos organismos-alvo especificados, como feito acima (ver secção 3).

7. inoculação do organismo alvo

Nota: Após a incubação durante a noite, assegure-se de que as culturas sejam turvas (OD600 ≥ 1). Algumas culturas bacterianas podem flocular na parte inferior do tubo de cultura. Vórtice os tubos de cultura para dispersar aglomerantes e avaliar a turbidez da cultura.

  1. Prepare a placa alvo preenchendo cada poço de um prato vazio de 12 poços com 1,8 mL de BHI e 200 μL da cultura alvo durante a noite.
  2. Desembrulhe e coloque um carimbo de inoculação estéril na placa alvo. Agitar suavemente as culturas ao redor nos poços, tendo o cuidado de garantir que as culturas não atravessam contaminar poços vizinhos.
  3. Levante o carimbo de inoculação e assegure-se de que haja uma gota de cultura alvo diluída em cada ponta do carimbo.
  4. Prepare uma placa de controle de monocultura colocando o carimbo de inoculação em uma placa de bioensaio não inoculada e balanç suavemente o carimbo para que uma gota de cultura inocula cada poço. Uma vez que o carimbo de inoculação é removido, uma gota de cultura deve ser visível nos poços da placa de bioensaio.
    1. Se os poços não forem inoculados com o carimbo de inoculação devido a níveis irregulares de mídia, detectar 3 μL de cultura diluída durante a noite no lado direito dos poços usando uma pipeta.
  5. Inocular as placas de bioensaio como feito acima (ver passo 7.4.1), mas alinhar o carimbo de modo que as pontas se alinham com o lado direito da placa de 12 poços. Assegure-se de que o carimbo não entre em contato com a colônia bacteriana existente ao inocular os poços.
  6. Retire cuidadosamente o carimbo e coloque de volta na chapa alvo.
  7. Repita a inoculação para cada placa de bioensaio até que todas as placas sejam inoculadas.
  8. Incubar as placas de bioensaio de cabeça para baixo à temperatura apropriada durante 7 dias.

8. Pontuação

  1. Após a coculturação dos organismos de teste e alvo durante 1 semana, marcar as interações com base na seguinte avaliação visual:
    1. Marcar os poços com o crescimento do organismo alvo que exibe o crescimento que é indistinguível do controle de monocultura como "0" (sem inibição) (Figura 2A, B).
    2. Marcar os poços com organismo alvo que exibe crescimento diminuído comparado ao controle como "1" (inibição fraca) (Figura 2C).
    3. Marcar os poços onde o organismo alvo não cresceu como "2" (forte inibição) (Figura 2D).

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Representative Results

Os ensaios de interação cocultura podem ser usados para compreender as interações microbianas, identificar padrões de interesse e descobrir isolados microbianos com atividades intrigantes. Nestes ensaios, um organismo de teste é monoculcionado em um lado de uma placa de ágar bem 12 e incubada por 7 dias. Subseqüentemente, um organismo do alvo é manchado ao lado do organismo do teste e os dois micróbios foram cocultivados por 7 dias antes de marcar para o phenotype do crescimento do organismo do alvo. Os ensaios são marcados com base em uma análise visual do crescimento ou inibição do organismo alvo.

Esses ensaios de cocultura foram utilizados recentemente para avaliar a atividade inibitória de actinobactérias (organismos de teste) em direção a Staphylococcus spp. (organismos alvo) isolados da cavidade nasal humana (Figura 2)16. Os ensaios de cocultura foram utilizados para identificar padrões de inibição específicos entre actinobactérias (n = 21) e isolados de Staphylococcus (n = 39) e mostraram que os isolados de Actinobacteria mostraram variação na sua capacidade de inibir a coagulase negativa estafilococos (CoNS). Um total de 812 combinações emparelhadas foram testados. Em particular, Corynebacterium propinquum fortemente inibiu cons (Figura 2D), especialmente em comparação com outros Corynebacterium que fracamente inibiu cons (Figura 2C) ou não teve efeito sobre cons ( Figura 2B), e comparado com o controle da monocultura (Figura 2a)16.

Usando a genômica comparativa, foi identificado um agrupamento genético biossintético para produção de Sideróforo em C. propinquum genomas que estava ausente nos genomas de outros isolados de Corynebacterium 16. Sideróforos são quelantes produzidos por microrganismos para eliminar o ferro do ambiente17. A produção de Sideróforo por C. propinquum foi confirmada e o Sideróforo foi identificado como dehidroxinocardamina16. Este resultado conduziu à hipótese que a inibição de CoNS estêve devido à prostração siderophore-negociada do ferro. Posteriormente, realizando ensaios de interação cocultura entre C. propinquum e CoNS em meio de BHI padrão e suplementado com ferro, determinou-se que o fenótipo de inibição era dependente de ferro (Figura 2e). Juntos, esses resultados sugerem que a depleção de ferro mediada por Sideróforo foi responsável pela forte inibição dos CoNS por C. propinquum16.

Figure 1
Figura 1: fotografia do carimbo de inoculação do bioensaio. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: os ensaios de interação co-cultura descobrem a inibição mediada por Sideróforo dos CoNS por Corynebacterium propinquum. (A) monocultura de CoNS (organismo alvo) inoculada numa placa de BIOENSAIO BHI. (B, C, D) Coculturas entre diferentes cepas de Corynebacterium spp. (organismos de teste, à esquerda) e a mesma cepa de CoNS (organismo alvo, direita) inoculadas em placas de BIOENSAIO BHI. Cada painel é uma imagem representativa que mostra interações com (B) sem inibição (escore = 0), (C) inibição fraca (escore = 1), ou (D) inibição forte (escore = 2). (E) comparação das interações entre Corynebacterium pseudodiphtheriticum (Sideróforo não produtor) ou Corynebacterium propinquum (produtor Sideróforo) com a mesma cepa de CoNS nos meios BHI (BHI) e BHI suplementado com 200 μM FeCl3 (BHI + ferro). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Arquivo de dados suplementares. Por favor, clique aqui para baixar este arquivo. 

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Discussion

Antibióticos e outros metabólitos secundários que mediam interações microbianas são úteis para uma infinidade de aplicações, incluindo a descoberta de drogas. Neste documento, é apresentado um protocolo para ensaios de cocultura para avaliar um grande número de interações microbianas. Esses ensaios de interação de cocultura são um meio de throughput simples, acessível, escalável e de alta capacidade para investigar muitas combinações emparelhadas de microrganismos em tandem. Os organismos do alvo são manchados ao lado dos organismos do teste em um poço de uma placa de 12 poços usando um selo da inoculação, e a inibição dos organismos do alvo é pontuada baseada na inspeção visual do phenotype do organismo do alvo. A maioria dos materiais utilizados nestes ensaios estão prontamente disponíveis através da maioria dos fornecedores de laboratórios ou através de recursos públicos. Conseqüentemente, os ensaios podem facilmente ser costurados a muitos ambientes do laboratório. No laboratório, esses ensaios de cocultura têm sido bem-sucedidos na investigação das interações de microrganismos associados a muitos hospedeiros de uma variedade de ambientes.

Embora existam muitos benefícios para esta técnica, há também algumas limitações. A primeira limitação notável é que os testes padrões dos ensaios da cocultura são difíceis de interpretar sem outros Metadata. Em dois trabalhos recentes que empregaram esses ensaios de cocultura16,18, os padrões de inibição de interesse só foram identificados em conjunto com outros metadados, como a identidade taxonômica dos organismos de teste. No entanto, mesmo sem o acompanhamento dos metadados, os métodos descritos neste artigo são úteis para identificar isolados bacterianos com atividade inibitória em relação a patógenos específicos ou micróbios-alvo de interesse.

Uma limitação adicional é que esses ensaios não estão disponíveis comercialmente, e as placas de bioensaio devem ser preparadas à mão, o que pode limitar a eficiência do ensaio. Preparação da placa é fundamental para o experimento, e cuidado deve ser tomado durante a preparação das placas. Se os poços forem irregulares, o carimbo de inoculação pode não ser capaz de inocular todos os poços. Entretanto, os poços faltados podem simplesmente ser inoculados introduzindo diretamente a cultura do organismo do alvo no lado direito de cada poço declinou. Na verdade, mesmo se alguns poços em cada placa são perdidas pelo carimbo, o procedimento é ainda mais eficiente do que diretamente pipetagem do organismo alvo em cada poço. Alternativamente, os usuários podem renunciar ao carimbo de inoculação e pipetar o organismo alvo em cada poço, mas esse processo é mais demorado, especialmente comparado ao carimbo de 12 poços simultaneamente.

Finalmente, o organismo de teste pode consumir os nutrientes disponíveis no poço durante a monocultura antes que o organismo alvo seja inoculado. Embora a depleção de nutrientes possa afetar os padrões de inibição observados, parece ser incomum entre as combinações pareadas que foram testadas até o momento. Notavelmente, a depleção de ferro nos poços por C. propinquum permitiu a descoberta da competição mediada por Sideróforo de membros da microbiota nasal humana16.

Estes ensaios de interação da cocultura são personalizáveis modificando a composição dos meios, o sincronismo, ou mesmo incluindo organismos múltiplos ou consórcios microbianos como o organismo de teste. Além disso, diferentes sistemas de Pontuação podem ser usados dependendo do nível desejado de detalhe necessário para descrever o fenótipo de interação. Os exemplos de escalas de Pontuação incluem os de 0-2 usados para descrever interações competitivas entre bactérias isoladas da cavidade nasal humana16 (Figura 2) e de 0-3 utilizadas para avaliar o potencial antimicrobiano de estremeques isolados de microbiomas de insetos18. No entanto, com escalas mais matizado, a pontuação torna-se cada vez mais difícil. Assim, a inibição é mais facilmente reconhecida usando um sistema de Pontuação binária (por exemplo, 0 é definido como nenhuma inibição e 1 como inibição), o que pode eliminar qualquer confusão e padronizar a pontuação em vários indivíduos. Além disso, além de marcar para fenótipos de inibição, esses ensaios também podem ser marcados para outros fenótipos, incluindo a produção de pigmentos, esporulação ou qualquer outro fenótipo que possa ser avaliado visualmente. Como esses ensaios são altamente escalonáveis com análise baseada na inspeção visual do organismo alvo, conjuntos de treinamento para algoritmos de aprendizado de máquina podem ser gerados para facilitar a Pontuação do fenótipo e aumentar ainda mais o rendimento do ensaio.

Uma grande força desses ensaios de cocultura é a sua capacidade de facilitar a triagem de muitas combinações de interações emparelhadas de forma barata e rápida para descobrir atividades ou padrões de inibição de interesse. Posteriormente, métodos mais complexos e intensivos (i.e., caracterização genômica, MALDI-TOF-IMS ou isolamento e caracterização do produto natural) podem ser utilizados para uma caracterização mais profunda dos micróbios e interações de interesse identificados por ensaios de cocultura. Como um exemplo recente, estes ensaios da inibição da cocultura foram usados para mostrar que os Streptomyces inseto-derivados podem inibir bactérias Gram-negative e fungos melhor do que suas contrapartes solo-derivadas. Os ensaios de inibição permitiram a visualização rápida e eficiente de padrões de inibição entre 2.003 isolados de Streptomyces e levaram à descoberta de um novo antifúngico chamado cifomicina, que é ativo contra patógenos fúngicos resistentes a medicamentos 18. assim, esses ensaios de interação de cocultura são uma ferramenta poderosa para pesquisa de microbioma, descoberta antimicrobiana e obtenção de insights mais profundos sobre padrões de interações microbianas.

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Disclosures

Os autores não declaram interesses concorrentes.

Acknowledgments

Agradecemos a Daniel May, Marc Chevrette e Don Hoang pela leitura crítica do manuscrito. Este trabalho, incluindo os esforços de Cameron R. Currie, foi apoiado pela Universidade de Wisconsin-Madison, gabinete do vice-chanceler de pesquisa e pós-graduação de educação com o financiamento da Wisconsin Alumni Research Foundation, financiamento também fornecido pelo Institutos nacionais de centros de saúde para a excelência da pesquisa translacional (U19-AI109673-01). Reed M. Stubbendieck foi apoiado por uma biblioteca nacional de medicina de formação de subvenção para a computação e informática em biologia e medicina programa de formação (NLM 5T15LM007359). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e interpretação, ou a decisão de submeter o trabalho para publicação.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1 μL disposable polystyrene inoculating loops, blue VWR 12000-806
10 μL disposable polystyrene inoculating loops, yellow VWR 12000-810
12-well cell culture plate, sterile with lid Greiner bio-one 665 180
14 mL polystyrene round bottom tube, 17 x 100 mm 2style, nonpyrogenic, sterile Falcon 352057
2.0 self standing screw cap tubes with caps, sterile USA scientific 1420-9710
25 mL serological pipet Cell Treat 229225B
Agar, bacteriological VWR J637
Brain Heart Infusion Broth Dot Scientific DSB11000-5000
Polycarbonate filament, white, 3 mm diameter Keene Village Plastics 12.1-3MM-WH-581.2-1KG-R
School Glue Elmer's EPIE304
Taz 6 3D printer Lulzbot

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Stubbendieck, R. M., Vargas-Bautista, C., Straight, P. D. Bacterial Communities: Interactions to Scale. Frontiers in Microbiology. 7 (August), 1234 (2016).
  2. Green, J., Bohannan, B. J. M. Spatial scaling of microbial biodiversity. Trends in Ecology & Evolution. 21 (9), 501-507 (2006).
  3. Fleming, A. On the Antibacterial Action of Cultures of a Penicillium, with Special Reference to their Use in the Isolation of B. influenzæ. British Journal of Experimental Pathology. 10 (3), 226 (1929).
  4. Stubbendieck, R. M., Straight, P. D. Escape from Lethal Bacterial Competition through Coupled Activation of Antibiotic Resistance and a Mobilized Subpopulation. PLoS Genetics. 11 (12), e1005722 (2015).
  5. Zipperer, A., et al. Human commensals producing a novel antibiotic impair pathogen colonization. Nature. 535 (7613), 511-516 (2016).
  6. Currie, C. R., Scott, J. A., Summerbell, R. C., Malloch, D. Fungus-growing ants use antibiotic-producing bacteria to control garden parasites. Nature. 398 (6729), 701-704 (1999).
  7. Balouiri, M., Sadiki, M., Ibnsouda, S. K. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity: A review. Journal of Pharmaceutical Analysis. 6 (2), 71-79 (2016).
  8. Heatley, N. G. A method for the assay of penicillin. The Biochemical Journal. 38 (1), 61-65 (1944).
  9. Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance standards for antimicrobial disk susceptibility tests; approved standard -11th ed. CLSI document M02-A11. , Clinical and Laboratory Standards Institute. Wayne, Pennsylvania. (2012).
  10. Adnani, N., et al. Coculture of Marine Invertebrate-Associated Bacteria and Interdisciplinary Technologies Enable Biosynthesis and Discovery of a New Antibiotic, Keyicin. ACS Chemical Biology. 12 (12), 3093-3102 (2017).
  11. Nichols, D., et al. Use of iChip for high throughput in situ cultivation of "uncultivable" microbial species. Applied and Environmental Microbiology. 76 (8), 2445-2450 (2010).
  12. Gonzalez, D. J., et al. Microbial competition between Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus monitored by imaging mass spectrometry. Microbiology (Reading, England). 157 (Pt 9), 2485-2492 (2011).
  13. Hoefler, B. C., et al. Enzymatic resistance to the lipopeptide surfactin as identified through imaging mass spectrometry of bacterial competition. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (32), 13082-13087 (2012).
  14. Hoefler, B. C., Straight, P. D. Imaging Mass Spectrometry, Metabolism, and New Views of the Microbial World. Natural Products Analysis. , 349-396 (2014).
  15. Yang, Y. L., Xu, Y., Straight, P., Dorrestein, P. C. Translating metabolic exchange with imaging mass spectrometry. Nature Chemical Biology. 5 (12), 885-887 (2009).
  16. Stubbendieck, R. M., et al. Competition among Nasal Bacteria Suggests a Role for Siderophore-Mediated Interactions in Shaping the Human Nasal Microbiota. Applied and Environmental Microbiology. 85 (10), 1-17 (2019).
  17. Winkelmann, G. Microbial siderophore-mediated transport. Biochemical Society transactions. 30 (4), 691-696 (2002).
  18. Chevrette, M. G., et al. The antimicrobial potential of Streptomyces from insect microbiomes. Nature Communications. 10 (1), 516 (2019).

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Cite this Article

Temkin, M. I., Carlson, C. M.,More

Temkin, M. I., Carlson, C. M., Stubbendieck, A. L., Currie, C. R., Stubbendieck, R. M. High Throughput Co-culture Assays for the Investigation of Microbial Interactions. J. Vis. Exp. (152), e60275, doi:10.3791/60275 (2019).

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