智能高通量抗菌药敏检测/噬菌体筛选系统及Lar耐药性指数的应用
July 21st, 2023
在这里，我们介绍了智能高通量抗菌药敏检测/噬菌体筛选系统的原理、结构和说明。以中国山东省家禽中分离的 沙门氏菌 为例，说明了其应用。计算Lar指数，并全面讨论其在评估抗菌素耐药性方面的意义。
该协议提出了一种多层次的方法，用于EST检测和噬菌体图。它还引入了用于保存的大索引，以比较不同控制技术的 EMR 水平。这种具有成本效益的技术是智能、高通量和多功能的。
它促成了VAMS的建立，这是一个兽医监测网络，收集了20， 000个流行基因和分析噬菌体。该方法还可用于医学、农业、动物心脏电池和渔业中的病原菌的监测和控制。该协议和本公司文件应提供。
我们提供技术培训指导。遵循它将帮助任何人在短时间内掌握该技术。首先在Mueller-Hinton琼脂平板上孵育质量控制微生物大肠杆菌和93个测试沙门氏菌菌株。
接下来，将每个菌株的制备接种物稀释10次。将 200 微升无菌生理盐水作为阴性对照转移到 96 孔板的 A-1 孔中。然后将两种大肠杆菌悬浮液分别移入a-2和a-3孔中，作为阳性和对照和质量控制。
在剩余的 93 个孔中，加入 200 微升稀释的测试菌株。用于制备抗菌琼脂平板。首先，根据 LAR 指数设置被测不同抗菌剂的浓度范围。
按照CLSI标准琼脂稀释方法对抗生素溶液进行log-two加倍稀释方案。现在将两毫升抗菌溶液加入含有 18 毫升熔融 Mueller-Hinton 琼脂培养基的灭菌玻璃瓶中。充分混合后，倒入生物安全柜内的板中。
让琼脂在室温下凝固。确保在平板盖下留出间隙，以便琼脂表面干燥。在孵育板的底部标记抗菌剂的类型及其各自的浓度。
将每种抗菌剂的多个孵育板排列在堆栈中，按对数二加倍稀释顺序排列。最后，准备两个无药物琼脂平板作为每种药物的对照。在生物安全柜内 96 点基质接种器的支架上安装灭菌接种针板。
接下来，将准备好的种子块与测试菌株和琼脂孵育板放在移动载体上。推动移动载体，直到种子块位于接种针板下方。现在按下操作手柄并降低接种针板，将 96 针引导至种子块 96 孔中的接种物。
以受控方式松开操作手柄，自动复位接种针板，充分搅拌各接种物并浸入，推动操作手柄两到三次。然后，移动并定位载板，使培养板位于接种针板下方。按下操作手柄，放下接种针板并放置一到两秒钟，以确保与培养板表面完全接触。
松开操作手柄，完成一轮接种。更换孵育的平板并重复该过程，直到完成一批抗菌琼脂平板。切换到新的接种针板和种子块以接种另一组测试菌株。
在室温下孵育接种的抗菌琼脂平板，直到接种斑点中的水分完全吸收到琼脂中。孵育后，倒置平板并继续孵育，使不受抑制的细菌形成菌落。要进行图像采集和数据统计，首先单击96点阵AST图像采集系统以启动程序。
从任务栏中，选择"测试信息"。单击"新建"以创建新的测试任务并填写所需的详细信息。然后按数据收集，然后按照片和测试项目，选择新创建的任务。
选择抗生素以选择抗生素名称，选择梯度以选择抗生素的初始浓度。最后，单击"连接"以与图像采集转换器建立连接。接下来，将孵育板放在检测板底座上，并将其插入图像采集转换器。
单击集合以捕获板的图像。按抗生素并选择下一组板。选择渐变以识别起始渐变，然后继续进行下一轮图像采集。
通过单击提交来完成该过程，以确定菌落形成并将图像转换为最小抑制浓度，即MIC值。单击查询以访问所有 MIC 结果。首先利用双层琼脂法生产不同的噬菌体。
将噬菌体稀释至合适的平行浓度，并将200微升噬菌体接种物加入96孔种子块中。接下来，为要检查的每个菌株准备一个双层孵育板。在双层板的盖子下留出一个间隙，以便干燥。
将制备好的噬菌体种子块和双层板放在96点阵接种器的移动载体上。将所有噬菌体接种物转移到半琼脂表面。让平板保持在室温下，直到所有接种水分都被吸收到半琼脂中。
现在，在 37 摄氏度下为测试菌株孵育平板 4 到 6 小时。使用图像采集转换器获取并保存各双层板实验结果的图像。根据获得的图像，在电子表格中记录不同斑点形状的数量和形态，并计算不同类型噬菌体的各自比例。
沙门氏菌在氨苄青霉素平板上生长的形态学研究表明，a-1中的阴性对照没有生长。a-4 中沙门氏菌菌株的 MIC 为 64 μg/mL，而 a-5 的 MIC 为 16 μg/mL。氨苄西林、环丙沙星和阿莫西林-克拉维酸的耐药百分比值高于50%，而多西环素、氟非尼考、头孢噻肟和恩诺沙星的耐药率值为30%-50%庆大霉素、阿米卡星和美罗培南的耐药率值小于30%，环丙沙星和阿莫西林-克拉维酸的LAR指数明显延迟。
沙门氏菌在双层板上生长的形态学分析表明，观察到噬菌体的4个主要斑点形态。圆形透明裂解点来自噬菌体，该噬菌体可以可靠地杀死平板上的宿主，但可能会也可能不会成功复制，代价是该宿主。牌匾的集合是由真正的牌匾形成的。
浑浊的裂解点是由噬菌体引起的，该噬菌体不能可靠地杀死平板上的宿主，并且可能会也可能不会成功复制，而代价是该宿主。无裂解点表示非裂解性质。该技术可轻松有效地一次转移 96 个琼脂透镜，仪器会自动识别图像，然后计算线骰子。
该技术有望促进噬菌体的研究和产业化，噬菌体的应用是减少和解决AMR问题的惊人方法之一。
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概述
本协议介绍了一种智能高通量抗菌药敏感性测试/噬菌体筛选系统。它以中国山东省禽类中分离的沙门氏菌为例说明了该系统的应用，并讨论了Lar指数在评估抗菌药物耐药性中的重要性。
关键研究组成部分
科学领域
- 微生物学
- 兽医科学
- 抗菌药物耐药性
背景
- 有效抗菌药物敏感性测试的需求。
- 监测病原菌的挑战。
- 高通量方法在研究中的重要性。
- 兽医监测网络的发展。
研究目的
- 引入一种成本效益高的抗菌药物敏感性测试方法。
- 建立病原菌监测和控制系统。
- 评估Lar指数在抗菌药物耐药性中的重要性。
使用的方法
- 高通量抗菌药敏感性测试。
- 噬菌体筛选技术。
- Lar指数的计算。
- 建立兽医监测网络（VAMS）。
主要结果
- 该系统在沙门氏菌分离物上的成功应用。
- 收集了20,000个流行基因和分析噬菌体。
- 展示了该系统在各个领域的有效性。
- 对抗菌药物耐药性评估进行了全面讨论。
结论
- 智能高通量系统在抗菌药物测试中是有效的。
- 它为抗菌药物耐药性提供了宝贵的见解。
- 该方法在医学、农业和渔业中具有广泛应用。
常见问题
Executive Industry Relevance
High-throughput antimicrobial sensitivity testing and phage screening are critical for accelerating resistance profiling and therapeutic candidate evaluation in infectious disease pipelines. The integration of automated inoculation, image-based MIC quantification, and the Lar index enables more granular, quantitative assessment of antimicrobial resistance (AMR) across large strain collections. This system supports portfolio-level decision-making by improving predictive confidence in resistance trends and phage efficacy for translational and preclinical research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables systematic interrogation of resistance mechanisms in diverse bacterial isolates.
- Supports functional validation of antimicrobial and phage targets using quantitative MIC and lysis data.
- Facilitates biological de-risking by clarifying resistance profiles and phage-host interactions.
- Improves predictive confidence for prioritizing antimicrobial and phage candidates.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, high-throughput MIC and lysis spectrum data for robust assay development.
- Automates inoculation and image analysis to enhance reproducibility and throughput.
- Enables scalable screening of compound and phage libraries against resistant strains.
- Provides quantitative outputs suitable for downstream analytics and cross-study comparison.
Translational & Preclinical Research
- Aligns resistance and lysis data with translational biomarker strategies for AMR monitoring.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation of antimicrobial and phage interventions.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on quantitative resistance and efficacy metrics.
- Facilitates integration with regional or enterprise AMR surveillance networks.
Pipeline & Workflow Integration
This intelligent system bridges early discovery, screening, and translational research by providing standardized, quantitative AMR and phage efficacy data across large sample sets.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and mechanistic de-risking by quantifying resistance and lytic activity.
- Screening: Delivers reproducible, high-throughput MIC and lysis spectrum outputs for assay readiness.
- Analytics: Enables statistical comparison of resistance levels and phage efficacy using the Lar index and MIC distributions.
- Translational Research: Connects laboratory findings to surveillance and intervention strategies in veterinary and clinical settings.
- Enterprise Reuse: Provides a scalable, reusable platform for ongoing AMR and phage research across multiple projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in AMR profiling and phage candidate selection.
- Operational Value: Standardizes and automates high-throughput testing for efficiency and reproducibility.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and reduces late-stage risk in antimicrobial and phage development.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on robust, quantitative resistance and efficacy data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microbiology, AMR analytics, and phage biology.
- Needs access to automated inoculation, image acquisition, and data analysis infrastructure.
- Demands cross-team standardization of protocols and data interpretation criteria.
- Adaptable to various bacterial species and phage libraries with protocol optimization.
- Dependent on adherence to established resistance breakpoints and quality controls.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:16
Inoculum and Antimicrobial Agar Plate Preparation
3:05
Inoculation Steps for the 96‐Dot Matrix Inoculator and Plate Incubation
4:49
Image Acquisition and Data Statistics
6:14
Intelligent High‐Throughput Phage Screening System
7:33
Results: Analysis of Antimicrobial Resistance Through High‐Throughput Antimicrobial Sensitivity Testing
9:10
Conclusion
