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)模式存在費時耗力、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)用報道日益增加，其方法是將腸道菌群單分散至單個的獨立液滴中，為單個菌種的生長提供了封閉獨立的液體限域空間，極大地促進微生物生長，避免弱勢菌株被生長優(yōu)勢菌株所覆蓋，進而提高可培養(yǎng)微生物的種類及數(shù)量。
本實驗通過使用天木生物MISS cell儀器，全自動創(chuàng)建數(shù)萬個獨立的液滴培養(yǎng)單元，將微生物分散至各液滴中獨立培養(yǎng)，不同種類的細(xì)菌個體可以在液滴中充分生長增殖，同時消除群落培養(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)實驗過程
1.樣品預(yù)處理，確定上機濃度
收集糞便樣本稀釋后，使用血球計數(shù)板計數(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)備進行厭氧環(huán)境下腸道菌群的分離培養(yǎng)
本實驗共生成約20000個液滴，經(jīng)過37 ℃ 30天的厭氧培養(yǎng)后進行檢測及分選，經(jīng)過5小時的分選，共得到含菌液滴約4600個，并進行高通量測序，工作流程如下圖所示：
3.腸道菌群使用平板分離培養(yǎng)
本實驗共涂布15個平板，經(jīng)過37 ℃ 30天的厭氧培養(yǎng)后收集，并進行高通量測序，工作流程如下圖所示：
4.實驗結(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、高效的自動化解決方案
本研究中使用天木生物MISS cell儀器，共生成20000個液滴，分選得到單克隆液滴約4600個，實現(xiàn)腸道菌群的自動化培養(yǎng)和分選，同時，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實現(xiàn)了腸道菌群實驗全流程高通量、自動化操作，顯著提升微生物培養(yǎng)能力，大幅降低實驗人員工作量，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化實驗平臺，為菌株的培養(yǎng)和篩選提供強力支持！
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