一、背景介紹
腸道菌群數(shù)量龐大,，構(gòu)成復(fù)雜,，人體腸道微生物群的組成和生理變化與多種疾病有關(guān),，通過研究腸道微生物能夠更好地了解其與人類健康之間的關(guān)系,，目前,，針對此研究來說,，腸道菌群的分離和培養(yǎng)工作至關(guān)重要,。
傳統(tǒng)的腸道菌群分離培養(yǎng)方式以平板模式為主，由于工作量較大,，平板培養(yǎng)模式存在費(fèi)時(shí)耗力,、效率低下的問題，且往往培養(yǎng)效果不佳,。液滴微流控技術(shù)在腸道菌群分離培養(yǎng)中的應(yīng)用報(bào)道日益增加,，其方法是將腸道菌群單分散至單個(gè)的獨(dú)立液滴中，為單個(gè)菌種的生長提供了封閉獨(dú)立的液體限域空間,，極大地促進(jìn)微生物生長,，避免弱勢菌株被生長優(yōu)勢菌株所覆蓋，進(jìn)而提高可培養(yǎng)微生物的種類及數(shù)量,。
本實(shí)驗(yàn)通過使用天木生物MISS cell儀器,，全自動(dòng)創(chuàng)建數(shù)萬個(gè)獨(dú)立的液滴培養(yǎng)單元，將微生物分散至各液滴中獨(dú)立培養(yǎng),，不同種類的細(xì)菌個(gè)體可以在液滴中充分生長增殖,，同時(shí)消除群落培養(yǎng)中過度生長及快速增長種群的影響。基于MISS cell設(shè)備的培養(yǎng)方法極大克服了傳統(tǒng)平板培養(yǎng)方式的缺陷,，為腸道共生菌稀有類群及厭氧環(huán)境菌群的鑒定和發(fā)現(xiàn)提供了重要研究平臺,。
二、基于平板和MISS cell設(shè)備的腸道菌群分離培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)過程
1.樣品預(yù)處理,，確定上機(jī)濃度
收集糞便樣本稀釋后,，使用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，用培養(yǎng)基將樣品濃度稀釋至10000-30000 CFU/mL,，工作流程如下：
2.通過MISS cell設(shè)備進(jìn)行厭氧環(huán)境下腸道菌群的分離培養(yǎng)
本實(shí)驗(yàn)共生成約20000個(gè)液滴,，經(jīng)過37 ℃ 30天的厭氧培養(yǎng)后進(jìn)行檢測及分選,，經(jīng)過5小時(shí)的分選，共得到含菌液滴約4600個(gè),，并進(jìn)行高通量測序,，工作流程如下圖所示：
3.腸道菌群使用平板分離培養(yǎng)
本實(shí)驗(yàn)共涂布15個(gè)平板，經(jīng)過37 ℃ 30天的厭氧培養(yǎng)后收集,，并進(jìn)行高通量測序，工作流程如下圖所示：
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
（1）與未培養(yǎng)糞便原液組相比,，使用MISS cell 設(shè)備分離培養(yǎng),，多鑒定出10.9%（13/119）的細(xì)菌種類（屬水平），顯著優(yōu)于平板的0.8%（1/119）,。
（2）液滴培養(yǎng)比平板培養(yǎng)物種豐富度提高40%（屬水平）,，對于雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、嗜蛋白胨菌屬（Peptoniphilus）,、柯林斯菌屬（Collinsella）,、考拉桿菌屬（Phascolarctobacterium）、腸球菌屬（Enterococcus）,、卟啉單胞菌屬（Porphyromonas）等有較好的富集效果,。
三、天木生物MISS cell儀器為腸道菌群等嚴(yán)格厭氧菌的分離,、培養(yǎng)和篩選過程提供高通量,、高效的自動(dòng)化解決方案
本研究中使用天木生物MISS cell儀器，共生成20000個(gè)液滴,，分選得到單克隆液滴約4600個(gè),，實(shí)現(xiàn)腸道菌群的自動(dòng)化培養(yǎng)和分選，同時(shí),，基于液滴培養(yǎng)的優(yōu)勢,，避免了菌株之間的競爭性生長及交叉污染問題，顯著提高了培養(yǎng)后富集的菌種豐富度,。
MISS cell實(shí)現(xiàn)了腸道菌群實(shí)驗(yàn)全流程高通量,、自動(dòng)化操作，顯著提升微生物培養(yǎng)能力,，大幅降低實(shí)驗(yàn)人員工作量,，提高工作效率，為包括腸道菌群在內(nèi)的嚴(yán)格厭氧,，提供了單克隆培養(yǎng)和高通量篩選的高效自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺,，為菌株的培養(yǎng)和篩選提供強(qiáng)力支持！
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