Floresans Işımaya Bağlı Minimal İnhibitör Konsantrasyon (MİK) Belirlenmesi

Disk difüzyon yöntemi ve mikrodilusyon yöntemini kullanan otomatik sistemler son yıllarda mikrobiyolojilaboratuvarlarının vazgeçilmez parçaları olmuşlardır. Ancak, in vitro ölçüm yapan bu sistemler bakterilerin doğal ortamındadeğil laboratuvar koşullarındaki hassasiyetlerini ölçmektedirler. Bu çalışmanın amacı antibiyotiklerin etkisinin floresansabsorbansın ölçüm yöntemiyle belirlenmesini sağlayacak yöntem geliştirmektir. Bu çalışmada içlerinde floresan ışıma yapanprotein içeren bakteriler oluşturmak amacıyla rekombinant plazmidler hazırlanmıştır. Floresans kaynak olarak yeşil floresansprotein (GFP) pUC18 ve pAT392 plazmidlerine klonlanmıştır. Elde edilen rekombinant plazmidleri içeren bakterilerdekonvansiyonel minimal inhibisyon konsantrasyonu (MİK) ölçümü yapılmıştır. Böylece besi yerindeki canlı hücrelerin yaydığıışığın ölçülmesi esasına dayanarak alternatif bir MİK ölçüm yöntemi geliştirilmeye çalışılmıştır. Her bir antibiyotik grubu içinpUC18-gfp ve pAT392-gfp plazmidlerini içeren ve içermeyen E. coli DH10B bakterisi kullanılmıştır. gfp genini içermeyenbakteriler florometrik ölçüm yapabilen cihazda 24 saatlik ölçüm boyunca ışıma vermemiş grafikleri doğrusal bir ivmeyleizlenmiştir. Ancak sadece canlı hücrelerde ışıma yapabilecek olan pUC18-gfp ve pAT392-gfp plazmidini içeren bakterilerantibiyotiğin hiç uygulanmadığı kontrol grubuna göre oldukça yüksek pik yaptıkları gözlenmiştir. İnhibe edici dozlarda grafikdoğrusal bir yapı kazanmıştır. Işımanın alındığı konsantrasyonda en az 10 ışık birimi azalmanın okunduğu yere denk gelenantibiyotik dilüsyonu MİK değeri olarak kabul edilmiştir. Konvansiyonel MİK değerleri ile florometrik MİK değerlerikarşılaştırılmış en çok 2 dilüsyon fark saptanmıştır. Işımanın ölçülmesiyle MİK düzeyinin belirlenebileceği bu çalışma ilegösterilmiştir. Geliştirilmeye çalışılan bu yöntem antibiyotiklerin bakterisidal/bakteriostatik etkilerinin saptanmasında,antibiyotiklerin biyofilm içindeki bakterilere etkilerinin gözlenmesinde kullanım potansiyeli vardır. Ayrıca yeni antibiyotikgeliştirmede kullanılabilecek basit, ucuz ve kolay bir yöntem adayı olarak denenecek moleküllerin daha hızlı ve etkin şekildedeğerlendirilmesini sağlayabilme potansiyeli vardır.

Determination of Minimal Inhibition Concentration (MIC) by Fluorometry-based Method

Automatic systems using the disc diffusion method and microdilution method have become indispensable parts of microbiology laboratories in recent years. However, these systems measure the sensitivity of bacteria in laboratory conditions, not in their natural environment. This study aims to develop a method that will determine the effect of antibiotics using the fluorescence absorbance measurement method. In this study, recombinant plasmids were prepared to create bacteria containing fluorescent protein in them. The fluorescence source was cloned into the green fluorescence protein (GFP) plasmids pUC18 and pAT392. Conventional minimal inhibition concentration (MIC) measurement was performed on bacteria containing recombinant plasmids obtained. Thus, an alternative MIC measurement method was developed based on measuring the light emitted by living cells in the medium. E. coli DH10B bacteria with and without pUC18-gfp and pAT392-gfp plasmids were used for each antibiotic group. Bacteria that do not contain the gfp gene were monitored with a linear acceleration in the device capable of fluorimetric measurement that did not emit radiation during the 24-hour measurement. However, bacteria containing pUC18-gfp and pAT392-gfp plasmids, which can only radiate in living cells, have been observed to have a very high peak compared to the control group in which the antibiotic was not applied at all. The graphic gained a linear structure at inhibitory doses. The antibiotic dilution corresponding to where the at least 10 light units decrease in the concentration at which the irradiation was taken was accepted as the MIC value. Conventional MIC values were compared with fluorimetric MIC values and a maximum of 2 dilution differences were found. It has been shown in this study that the level of MIC can be determined by measuring the radiation. This method, which is tried to be developed, has the potential to be used in determining the bactericidal/bacteriostatic effects of antibiotics and in monitoring the effects of antibiotics on bacteria in the biofilm. It also has the potential to enable faster and more efficient evaluation of the molecules to be tried as a simple, inexpensive, and easy method candidate that can be used in developing new antibiotics.

___

  • Anonim, 2020: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2008/advanced-information/. Erişim tarihi; 19/05/2020.
  • Chalfie M, Tu Y, Euskirchen G, Ward W W, Prasher D C, 1994: Green fluorescent protein as a marker for gene expression. Science, 263(5148), 802-805.
  • Clarebout G, Leclercq R, 2002: Fluorescence assay for studying the ability of macrolides to induce production of ribosomal methylase. Antimicrob. Agents Chemother. 46(7), 2269-2272.
  • Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing, 2014: Twenty-first Informational Supplement. CLSI Document M100-S21. CLSI, Wayne, PA.
  • Collins LA, Torrero MN, Franzblau SG, 1998: Green fluorescent protein reporter microplate assay for high-throughput screening of compounds against Mycobacterium tuberculosis. Antimicrob. Agents Chemother.42(2):344-347.
  • Elf J, Li GW, Xie XS, 2007: Probing transcription factor dynamics at the single-molecule level in a living cell. Science, 316(5828), 1191-1194.
  • Ellenberg J, Lippincott-Schwartz J, Presley JF, 1998: Two- color green fluorescent protein time-lapse imaging. Biotechniques.25(5):838-846.
  • Kalir S, McClure J, Pabbaraju K, Southward C, Ronen M, Leibler S, et al, 2001: Ordering genes in a flagella pathway by analysis of expression kinetics from living bacteria. Science. 292: 2080–2083.
  • Mozioglu E, 2019: Fluorescence-based real-time monitoring of Pseudomonas aeruginosa and a simple, continuous screening method for detection of antibiofilm activity. Int. J. Environmen. An. Ch. DOI: 10.1080/03067319.2019.1685091
  • Mozioğlu E, Akyürek S, Gündüz S, Akgoz M, Gören AC, Kocagöz T, 2019: Oligomer based real-time detection of microorganisms producing nuclease enzymes. Analyst, 144(4), 1379-1385.
  • Salih H, Oryaşın E, Bozdoğan B, 2020: pADU94, Kloramfenikol Direncine Sahip Klonlama ve Ekspresyon Vektörü. Turk Mikrobiyol Cemiy Derg. 50 (1):027-034.
  • Sharma M, Tyagi JL, Poluri KM, 2019: Quantifying bacterial cell lysis using GFP based fluorimetric assay. Int. J. Biol. Macromol. 138, 881-889.
  • Shimomura O, Johnson FH, Saiga Y, 1962: Extraction, Purification and Properties of Aequorin, a Bioluminescent Protein from the Luminous Hydromedusan, Aequorea. J. Cell. Physiol., 59, 223- 239.
  • Xie XS, Choi PJ, Li GW, Lee NK, Lia G, 2008: Single- molecule approach to molecular biology in living bacterial cells. Annu. Rev. Biophys., 37, 417-444.