天木生物MISS cell助力肠道菌群分离培养和高通量筛选

天木生物

2024/05/13 10:05

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‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍一、背景介绍‍‍‍‍

肠道菌群数量庞大，构成复杂，人体肠道微生物群的组成和生理变化与多种疾病有关，通过研究肠道微生物能够更好地了解其与人类健康之间的关系，目前，针对此研究来说，肠道菌群的分离和培养工作至关重要。

传统的肠道菌群分离培养方式以平板模式为主，由于工作量较大，平板培养模式存在费时耗力、效率低下的问题，且往往培养效果不佳。液滴微流控技术‍在肠道菌群分离培养中的应用报道日益增加，其方法是将肠道菌群单分散至单个的独立液滴中，为单个菌种的生长提供了封闭独立的液体限域空间，极大地促进微生物生长，避免弱势菌株被生长优势菌株所覆盖，进而提高可培养微生物的种类及数量。

本实验通过使用天木生物MISS cell仪器，全自动创建数万个独立的液滴培养单元，将微生物分散至各液滴中独立培养，不同种类的细菌个体可以在液滴中充分生长增殖，同时消除群落培养中过度生长及快速增长种群的影响。基于MISS cell设备的培养方法极大克服了传统平板培养方式的缺陷，为肠道共生菌稀有类群及厌氧环境菌群的鉴定和发现提供了重要研究平台。‍‍

二、基于平板和MISS cell设备的肠道菌群分离培养实验过程

1.样品预处理，确定上机浓度

收集粪便样本稀释后，使用血球计数板计数，用培养基将样品浓度稀释至10000-30000 CFU/mL，工作流程如下：

2.通过MISS cell设备进行厌氧环境下肠道菌群的分离培养

本实验共生成约20000个液滴，经过37 ℃ 30天的厌氧培养后进行检测及分选，经过5小时的分选，共得到含菌液滴约4600个，并进行高通量测序，工作流程如下图所示：

3.肠道菌群使用平板分离培养

本实验共涂布15个平板，经过37 ℃ 30天的厌氧培养后收集，并进行高通量测序，工作流程如下图所示：

4.实验结果

（1）与未培养粪便原液组相比，使用MISS cell 设备分离培养，多鉴定出10.9%（13/119）的细菌种类（属水平），显著优于平板的0.8%（1/119）。

（2）液滴培养比平板培养物种丰富度提高40%（属水平），对于双歧杆菌属（Bifidobacterium）、嗜蛋白胨菌属（Peptoniphilus）、柯林斯菌属（Collinsella）、考拉杆菌属（Phascolarctobacterium）、肠球菌属（Enterococcus）、卟啉单胞菌属（Porphyromonas）等有较好的富集效果。