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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/72501
標題: | 以合成尿液與矽膠材質建立熱帶念珠菌生物膜培養的方法 Development of Candida tropicalis biofilms on silicones in a synthetic urine medium |
作者: | Yi-Kai Tseng 曾奕凱 |
指導教授: | 林晉玄(Ching-Hsuan Lin) |
關鍵字: | 熱帶念珠菌,合成尿液,生物膜, Candida tropicalis,synthetic urine,biofilm, |
出版年 : | 2019 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 念珠菌為臨床常見的伺機性感染真菌,在世界各地皆造成嚴重的威脅。由於氣候與環境因素,熱帶念珠菌 (Candida tropicalis) 為臺灣院內感染比例排行第二的念珠菌,僅次於白色念珠菌 (Candida albicans)。然而,臺灣對於熱帶念珠菌相關的研究卻非常缺乏。生物膜的生成對於念珠菌是非常重要的致病因子,同時造成臨床治療的困難。生物膜是微生物群聚成複雜且具有結構性的群落,不僅能提供穩定的生長環境,也能幫助微生物抵抗環璄壓力、藥物或人體免疫系統的作用。臨床統計上顯示,65%院內感染與生物膜生成有關。除了在特定的器官外,也會在一些醫療器材上形成生物膜,例如:人工導管、人工關節以及心律調節器等。在白色念珠菌中,前人的研究發現生物膜的生成主要是由Ndt80、Bcr1、Brg1、Efg1、Rob1與Tec1等轉錄因子組成緊密的調控網絡,調控高達一千多個基因,當其中任何一個基因功能缺失時都會導致白色念珠菌無法產生菌絲或無法貼附,進而影響生物膜生成。實驗室先前將熱帶念珠菌中的這些同源基因剔除並觀察是否有類似性狀,發現大部分的同源基因缺失時也都會導致菌絲無法生成,然而,部分基因缺失反而是促進菌絲生成的現象,說明了兩物種間相關的調控機制有所不同。礙於目前實驗室尚未有一套熱帶念珠菌生物膜培養方法,無法進一步探討熱帶念珠菌這些基因在菌絲生長的差異是否會影響到後續生物膜生成情形。因此,本研究的目的在於發展一套熱帶念珠菌生物膜體外培養的技術,並對此技術進行改良與評估,並利用該方法探討熱帶念珠菌同源基因對於生物膜生成的影響以及詳細的調控機制。實驗結果發現,以合成尿液 (Synthetic urine) 作為養分來源並搭配醫療級矽膠材質作為附著的表面進行培養,能夠有效誘導熱帶念珠菌生物膜生成。透過測試與修正,目前已經發展出一個熱帶念珠菌的生物膜生成的穩定系統。此外,我們發現合成尿液中的鎂離子的存在與熱帶念珠菌生物膜的生成具有重要關聯性,缺乏鎂離子的情況下會使得生物膜生成嚴重受到抑制。最後,我們證實熱帶念珠菌六個同源基因Ndt80、Bcr1、Brg1、Efg1、Rob1與Tec1,皆會正向調控生物膜的生成,當其中的任何一個基因缺失時,都會使得熱帶念珠菌無法有效生成生物膜,然而這六個同源基因對於生物膜生成的影響有程度上的差異,這也代表著熱帶念珠菌與白色念珠菌間的生物膜調控機制可能有所不同。未來,將利用本實驗建立的系統,進一步探討熱帶念珠菌生物膜生成機制,有助於未來發展熱帶念珠菌感染時的治療策略與藥物開發。 Candida tropicalis, an opportunistic human fungal pathogen, can cause superficial and systemic infection in immunocompromised patients. In Taiwan, C. albicans remains the most isolated Candida species, but C. tropicalis has become the second most dominant species. However, compared to the study of C. albicans, there are relatively few investigations that focus on C. tropicalis. Consequently, it is critical and more essential to emphasize C. tropicalis while investigating the Candida species in Taiwan. The propensity for causing infection is highly associated with its ability to form biofilms, leading to hampering clinical treatment. Biofilms are complex and structured communities of microorganisms attached to surfaces or host cells. It is a major growth form in natural environments and a leading cause of about 65% clinical microbial infection. The hallmark of biofilms is their remarkable environmental stress tolerance, drug resistance, and immune defense. In C. albicans, six transcription factors, including Bcr1, Brg1, Rob1, Tec1, Efg1 and Ndt80, form a complex regulatory circuit in controlling biofilm formation. Loss of each gene causes biofilm defects dramatically. Our previous studies have speculated the function of six homolous genes in C. tropicalis is somewhat different from C. albicans in hyphal formation. In order to explore more about C. tropicalis biofilm formation mechanism, the biofilm formation assay on silicones was established with some modifications. In particular, replacement of Spider medium with synthetic urine in the adherent step and the developmental stage is necessary to gain better results and more biofilms. Furthermore, we find magnesium in synthetic urine affects C. tropicalis biofilm formation. Lacking magnesium causes biofilm formation deficiency. In C. tropicalis, deletion of BCR1, BRG1, EFG1, TEC1, ROB1 and NDT80, respectively, also caused a significant reduction in biofilm formation from a mild to severe degree. Together, this system for C. tropicalis biofilms will allow us to unveil the molecular mechanisms of action in biofilm formation of the 2nd most fungal pathogen in Taiwan. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/72501 |
DOI: | 10.6342/NTU201902392 |
全文授權: | 有償授權 |
顯示於系所單位: | 生化科技學系 |
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