慧眼識(shí)“菌”，匯像智能微生物菌落挑選工作站用于鏈霉菌的雙篩實(shí)驗(yàn)

更新時(shí)間：2024-06-21

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在已知放線菌中，鏈霉菌是最大的族群，可產(chǎn)生高達(dá)一千多種的抗生物質(zhì)，具備巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和醫(yī)學(xué)意義，被人們稱為天然藥物的合成工廠。據(jù)報(bào)道，自然界中約有65%–70%的抗生素是由鏈霉菌及其近源放線菌產(chǎn)生的，由其所產(chǎn)生的多類(lèi)次級(jí)代謝產(chǎn)物，如抗生素、免疫調(diào)節(jié)劑，在工農(nóng)牧醫(yī)等多領(lǐng)域已顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。含有大量NPs途徑的鏈霉菌成為后基因組時(shí)代最有希望的藥物發(fā)現(xiàn)來(lái)源之一，特別是隨著基因測(cè)序技術(shù)的飛速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)鏈霉菌基因組中包含著極為豐富的天然產(chǎn)物生物合成基因簇資源。到目前為止，許多種類(lèi)的NP已經(jīng)在異源鏈霉菌宿主內(nèi)合成表達(dá)成功，這意味著開(kāi)發(fā)鏈霉菌底盤(pán)細(xì)胞作為異源表達(dá)宿主有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

在實(shí)驗(yàn)階段, 合成生物技術(shù)主要關(guān)注的是: (1) 工程DNA的構(gòu)建; (2) 工程DNA在目標(biāo)底盤(pán)系統(tǒng)中的功能測(cè)試. 其中,工程DNA在目標(biāo)底盤(pán)系統(tǒng)中的構(gòu)建流程包括細(xì)胞轉(zhuǎn)化(熱擊、電轉(zhuǎn))、菌落涂布、菌落挑取、細(xì)胞裂解、熒光分選等。鏈霉菌菌落挑選作為關(guān)鍵步驟之一，存在鏈霉菌菌落致密干燥且堅(jiān)硬多皺、培養(yǎng)基內(nèi)固體顆粒的干擾嚴(yán)重、數(shù)量多，且鏈霉菌菌落挑選接種重復(fù)性高、工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)、溯源性差等問(wèn)題。而匯像科技最新研發(fā)的“海黛蘭（HedylaX）”智能微生物菌落挑選工作站，融合AI視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，液體處理技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)為一體，通過(guò)自動(dòng)成像、智能識(shí)別和自動(dòng)操作控制，抗背景干擾且全過(guò)程自動(dòng)化挑選和涂布接種鏈霉菌菌落，高通量，助力解決挑菌實(shí)驗(yàn)過(guò)程遇到的痛點(diǎn)。

HedylaX “海黛蘭”

智能微生物菌落挑選工作站

匯像科技 XImaging

芊芊細(xì)針不污染挑菌接種功能全

海黛蘭（HedylaX）工作站頂部的高效過(guò)濾系統(tǒng)能產(chǎn)生垂直向下氣流確保設(shè)備內(nèi)部百級(jí)潔凈條件。它配備了一套使用一次性無(wú)菌挑菌涂布頭的獨(dú)立八通道移液/挑菌機(jī)械臂、一個(gè)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)耗材的開(kāi)關(guān)蓋與轉(zhuǎn)移的移板機(jī)械手、超聲探測(cè)和安全鎖、觸摸顯示屏、2500w像素的工業(yè)級(jí)相機(jī)成像模塊、紫外燈和狀態(tài)指示燈等。

目前已完成的鏈霉菌相關(guān)挑菌涂布接種流程的研發(fā)測(cè)試

平皿——標(biāo)準(zhǔn)單孔板

平皿——標(biāo)準(zhǔn)24孔板

平皿——含抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)單孔板和含無(wú)抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)單孔板

平皿——含抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)24孔板和含無(wú)抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)24孔板

備注：其他的標(biāo)準(zhǔn)孔板也可以根據(jù)需求進(jìn)行拓展開(kāi)發(fā)，例如平皿——48孔板等。

HedylaX

鏈霉菌的雙篩實(shí)驗(yàn)之菌落挑選

實(shí)驗(yàn)信息

· 原容器：平皿

· 目標(biāo)容器：單孔板（含無(wú)抗性瓊脂培養(yǎng)基）和單孔板（含抗性瓊脂培養(yǎng)基）

· 菌種：鏈霉菌

· 挑菌模式：人工

· 挑菌方式：點(diǎn)選

· 接種板量：雙板

· 接種方式：回型涂布

菌落識(shí)別參數(shù)

· 模型類(lèi)型：鏈霉菌04

· 平均直徑：2mm

· 直徑范圍：0.5-20mm

· 臨近度：0mm

· 到邊緣距離：10mm

流程

結(jié)論

1.菌落識(shí)別效果

識(shí)別單菌落103CFU，人工刪除79CFU，自動(dòng)化挑取24CFU鏈霉菌。

HedylaX

2.效率

從取一次性無(wú)菌挑菌涂布頭、挑菌、2塊單孔板涂布到丟棄涂布頭，24個(gè)菌落全部挑菌接種完畢，耗時(shí)228s。

3.準(zhǔn)確性 100%

含無(wú)抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)單孔板

含抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)單孔板

鏈霉菌的雙篩實(shí)驗(yàn)展示了海黛蘭（HedylaX）智能微生物菌落挑選工作站的高通量與自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)。微生物菌落挑選需要抗背景干擾、準(zhǔn)確的菌落識(shí)別定位、瓊脂高度的精準(zhǔn)探測(cè)與交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，才能確保鏈霉菌挑菌具有100%的準(zhǔn)確率。而海黛蘭的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高清成像系統(tǒng)、AI識(shí)別算法、超聲探測(cè)以及一次性無(wú)菌挑菌涂布頭都完美保障了結(jié)果的精穩(wěn)性。實(shí)驗(yàn)表明，“海黛蘭（HedylaX）”智能微生物菌落挑選工作站不僅能完全避免培養(yǎng)基顆粒的干擾，還能在挑菌涂布的過(guò)程中不掛破瓊脂，實(shí)現(xiàn)了1mm以上的鏈霉菌菌落自動(dòng)化挑菌準(zhǔn)確率達(dá)到100%。

相較人工挑菌，3000個(gè)鏈霉菌人工挑菌涂布需要大約4天完成，而海黛蘭僅在1天內(nèi)即可以完成所有的工作，海黛蘭（HedylaX）完全可代替人工實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，由此實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室24h無(wú)人化運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短研發(fā)周期，賦能科研碩果累累，是微生物菌落挑選實(shí)驗(yàn)的理想解決方案。

一次性無(wú)菌挑菌球形涂布頭

鏈霉菌是許多病原微生物的生防因子，也是目前研究應(yīng)用廣泛的生防菌。在可以預(yù)見(jiàn)的基因組時(shí)代，功能基因組研究將使人類(lèi)深入了解鏈霉菌家族的基因組信息和次級(jí)代謝途徑。通過(guò)運(yùn)用組合生物合成手段，有針對(duì)性的改造基因、修飾酶結(jié)構(gòu)、優(yōu)化抗生素合成途徑對(duì)鏈霉菌進(jìn)行更合理高效的遺傳操作，將為提高具有重要價(jià)值的天然代謝物產(chǎn)量和獲得新代謝物創(chuàng)造更為有利的條件。

HedylaX

Q&A

? 菌落挑選工作站怎樣預(yù)防交叉污染？

a. 頂部裝配有高效過(guò)濾系統(tǒng)，產(chǎn)生自上而下的垂直氣流，是設(shè)備內(nèi)部實(shí)現(xiàn)局部百級(jí)的潔凈效果。

b. 配置紫外燈，工作前后開(kāi)啟對(duì)設(shè)備內(nèi)部的表面進(jìn)行消毒。

c. 一次性無(wú)菌挑菌頭，挑菌耗材為一次性自動(dòng)化耗材，一個(gè)菌落對(duì)應(yīng)一個(gè)耗材，避免重復(fù)使用或消殺不徹底導(dǎo)致交叉污染

d. 固定的挑菌工位和接種工位，從而固定挑菌通道的運(yùn)動(dòng)路線，并就近丟棄挑菌頭，避免其他的耗材容器等被污染。

? 瓊脂的高度探測(cè)方向？

內(nèi)部配置超聲探測(cè)模塊，探測(cè)程序通過(guò)多次的應(yīng)用測(cè)試，可實(shí)現(xiàn)稍微不平整的瓊脂高度表面的菌落挑選或涂布。

? 是否可以實(shí)現(xiàn)2塊及以上的目標(biāo)板接種？

可以。不僅可實(shí)現(xiàn)不同培養(yǎng)基的雙篩接種，也可以實(shí)現(xiàn)相同培養(yǎng)基的菌落復(fù)制和重拍。

? 是否可以實(shí)現(xiàn)菌液涂布？

可以。可以將轉(zhuǎn)化后的感受態(tài)細(xì)胞懸液接種到標(biāo)準(zhǔn)8孔板的固體培養(yǎng)基表面，通過(guò)涂布棒進(jìn)行“回”字型或“Z"字型涂布接種。