Procédé visuel sensible pour la détection de bactéries productrices de sulfure d’hydrogène
27 juin 2022
Ici, nous présentons un protocole pour détecter les bactéries productrices de sulfure d’hydrogène avec un protocole modifié utilisé pour la précipitation du sulfure de bismuth (BS). Les principaux avantages de cette méthode sont qu’elle est facile à évaluer et ne nécessite pas d’équipement spécialisé.
Les bactéries productrices de sulfure d’hydrogène peuvent utiliser des acides aminés et des protéines contenant du soufre pour produire du sulfure d’hydrogène. Ici, nous avons établi une méthode sensible et simple pour détecter le sulfure d’hydrogène dans les bactéries. Cette méthode est une version modifiée de la précipitation du sulfure de bismuth qui utilisait des plaques de microtitrage transparentes à 96 puits.
La culture de bactéries a été combinée avec une solution de bismuth contenant de la L-cystéine et cultivée pendant 20 minutes, à la fin de laquelle un précipité noir a été observé. Wei Zhu, un assistant de recherche de notre laboratoire, fera la démonstration des procédures. Commencez par transférer les colonies bactériennes d’une plaque de gélose Luria-Bertani ou LB à 100 millilitres de milieu LB, et cultivez à 37 degrés Celsius pendant 12 à 16 heures jusqu’à ce que la concentration bactérienne soit d’environ 1 milliard de cellules par millilitre.
Transférer une colonie bactérienne de Fusobacterium nucleatum et de Proteus vulgaris à partir de bouillon de soja Trypticase ou de plaques de gélose TSB à 100 millilitres de milieu BST, et les cultiver en anaérobiose à 37 degrés Celsius pendant 24 heures jusqu’à ce que la concentration bactérienne soit d’environ 1 milliard de cellules par millilitre. Mélanger 100 microlitres de culture bactérienne avec 100 microlitres de solution de bismuth nouvellement préparée dans les plaques de microtitrage à 96 puits, et cultiver pendant 20 minutes à 37 degrés Celsius. Pour chaque souche bactérienne, effectuer l’analyse en trois exemplaires.
Après 20 minutes, vérifiez s’il y a un changement de couleur. Si la couleur de la solution passe du jaune clair au noir, cela indique que la bactérie est capable de produire du sulfure d’hydrogène ou H2S. Répétez cette mesure trois fois.
Déterminer la sensibilité de la méthode en utilisant différentes concentrations d’hydrosulfure de sodium mélangé à une solution de sulfure de bismuth. Enfin, déterminez la présence d’ions bisulfure et sulfure en observant la formation d’un précipité de sulfure de bismuth noir. Évaluez la couleur des puits à l’aide d’une échelle visuelle allant de la production sans couleur à la production de couleur noire la plus foncée.
La performance de l’essai au sulfure d’hydrogène a été étudiée à l’aide de cultures pures de souches bactériennes sélectionnées. Les résultats ont indiqué que Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa et Proteus vulgaris peuvent produire du sulfure d’hydrogène avec du précipité de sulfure de bismuth noir. Alors que Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila et Klebsiella pneumoniae n’ont montré aucun précipité noir.
Le principal avantage de cette méthode est qu’elle est facile à reproduire et ne nécessite pas d’équipement spécialisé.
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Aperçu
Cette étude présente une méthode sensible et simple pour détecter les bactéries productrices de sulfure d'hydrogène en utilisant un protocole de précipitation modifié du sulfure de bismuth. La méthode est particulièrement bénéfique car elle ne nécessite pas d'équipement spécialisé et peut être facilement évaluée.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Microbiologie
- Physiologie bactérienne
- Métabolisme bactérien
Contexte
- Le sulfure d'hydrogène est produit par certaines bactéries lorsqu'elles utilisent des acides aminés et des protéines contenant du soufre.
- La détection de ces bactéries contribue à la compréhension de leurs voies métaboliques et de leur potentialité pathogène.
- Les méthodes de détection précédentes peuvent nécessiter des configurations complexes ou des équipements spécialisés.
Méthodes utilisées
- Méthode de précipitation modifiée du sulfure de bismuth mise en œuvre dans des plaques de microtitrage transparentes à 96 puits.
- Utilisation de cultures de Fusobacterium nucleatum et de Proteus vulgaris, deux producteurs connus de sulfure d'hydrogène.
- Scoring visuel du changement de couleur pour identifier la production de sulfure d'hydrogène.
Résultats principaux
- Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa et Proteus vulgaris ont produit du sulfure d'hydrogène, indiqué par un précipité noir de sulfure de bismuth.
- D'autres souches, y compris Salmonella paratyphi A et Staphylococcus aureus, n'ont pas produit le précipité.
- La méthode affiche une haute sensibilité et spécificité pour les bactéries productrices de sulfure d'hydrogène.
Conclusions
- La méthode présentée offre un moyen efficace de détecter les bactéries productrices de sulfure d'hydrogène.
- Cette technique est utile pour les études microbiologiques et peut être appliquée dans divers contextes de recherche.
Questions fréquemment posées
Executive Industry Relevance
Rapid and sensitive detection of hydrogen sulfide-producing bacteria is critical for early-stage target validation and mechanistic de-risking in microbiome and infectious disease research. This high-throughput visual assay enables reliable identification of bacterial metabolic phenotypes, supporting predictive confidence in discovery workflows. Its simplicity and scalability facilitate integration into screening and assay development pipelines across biopharma R&D portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables functional validation of bacterial metabolic pathways relevant to disease models.
- Supports mechanistic de-risking by distinguishing hydrogen sulfide producers from non-producers.
- Facilitates rapid triage of microbial targets for downstream investigation.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible assay format using 96-well microtiter plates.
- Delivers clear, quantitative visual outputs for high-throughput screening.
- Reduces assay complexity and eliminates the need for specialized instrumentation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns microbial phenotype detection with disease-relevant system modeling when hydrogen sulfide is implicated.
- Supports continuity from discovery to preclinical validation by enabling consistent metabolic profiling.
- Improves risk-adjusted advancement decisions for microbiome-targeted programs.
Pipeline & Workflow Integration
This visual detection method fits at the interface of early discovery and screening, enabling rapid hypothesis testing and assay readiness for lead identification and preclinical research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven interrogation of bacterial metabolic function.
- Screening: Offers scalable, reproducible outputs for compound or strain evaluation.
- Analytics: Provides quantitative colorimetric readouts for comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Facilitates alignment of microbial metabolic activity with disease models when relevant.
- Enterprise Reuse: Establishes a broadly applicable platform for bacterial phenotype screening.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces ambiguity in microbial target validation.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and throughput in assay workflows.
- Strategic Value: Enables more informed go/no-go decisions and efficient resource allocation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of microbial targets and programs.
Implementation Considerations
- Requires basic microbiological expertise for culture handling and assay setup.
- Utilizes standard laboratory equipment and 96-well plate readers for scalability.
- Demands cross-team agreement on visual scoring criteria for reproducibility.
- Adaptable to various bacterial strains and model systems with minimal protocol modification.
- Visual scoring may require calibration to minimize subjective interpretation.
