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 modifié de précipitation du sulfure de bismuth. La méthode est particulièrement avantageuse 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 pathogénicité potentielle.
- Les méthodes de détection précédentes peuvent nécessiter des dispositifs complexes ou un équipement spécialisé.
Méthodes utilisées
- Méthode modifiée de précipitation au sulfure de bismuth mise en œuvre dans des plaques microtitration transparentes de 96 puits.
- Utilisation de cultures de Fusobacterium nucleatum et de Proteus vulgaris—tous deux producteurs connus de sulfure d'hydrogène.
- Évaluation visuelle 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, notamment Salmonella paratyphi A et Staphylococcus aureus, n'ont pas produit de précipité.
- La méthode présente une sensibilité et une spécificité élevées 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
Pertinence industrielle pour les cadres
La détection rapide et sensible des bactéries productrices de sulfure d'hydrogène est essentielle pour la validation précoce des cibles et la réduction des risques mécanistiques dans la recherche sur le microbiome et les maladies infectieuses. Cet essai visuel à haut débit permet une identification fiable des phénotypes métaboliques bactériens, renforçant la fiabilité prédictive des flux de travail de découverte. Sa simplicité et sa capacité d'adaptation facilitent son intégration dans les pipelines de criblage et de développement d'essais au sein des portefeuilles de R&D biopharmaceutiques.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la Découverte et Validation de Cibles
- Permet la validation fonctionnelle de voies métaboliques bactériennes pertinentes pour les modèles de maladies.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en distinguant les producteurs de sulfure d'hydrogène des non-producteurs.
- Permet un tri rapide des cibles microbiennes en vue d'analyses ultérieures.
Développement de criblages et de tests
- Offre un format d'essai standardisé et reproductible utilisant des plaques microtitration à 96 puits.
- Fournit des résultats visuels clairs et quantitatifs adaptés au criblage à haut débit.
- Réduit la complexité de l'essai et élimine le besoin d'instruments spécialisés.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne la détection du phénotype microbien avec la modélisation de systèmes pertinents pour la maladie lorsque le sulfure d'hydrogène est impliqué.
- Assure une continuité entre la découverte et la validation préclinique en permettant un profilage métabolique cohérent.
- Améliore les décisions d'avancement ajustées au risque pour les programmes ciblant le microbiome.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette méthode de détection visuelle s'inscrit à l'interface entre la découverte précoce et le criblage, permettant un test rapide des hypothèses et la mise au point d'essais pour l'identification de composés d'intérêt et la recherche préclinique.
- Découverte en biologie : Permet l'interrogation fondée sur des hypothèses des fonctions métaboliques bactériennes.
- Écrantage : Offre des résultats évolutifs et reproductibles pour l'évaluation de composés ou de souches.
- Analyse : Fournit des lectures colorimétriques quantitatives permettant des analyses comparatives entre différentes conditions.
- Recherche translationnelle : Facilite, le cas échéant, l'association de l'activité métabolique microbienne avec des modèles de maladies.
- Réutilisation en milieu professionnel : Met en place une plateforme largement applicable pour l'écrantage de phénotypes bactériens.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté dans la validation des cibles microbiennes.
- Valeur opérationnelle : Améliore la standardisation, la reproductibilité et le débit dans les flux de tests.
- Valeur stratégique : Permet des décisions éclairées de type « aller/ne pas aller » et une allocation efficace des ressources.
- Impact sur le portefeuille : Facilite la priorisation ajustée au risque des cibles microbiennes et des programmes.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite des compétences de base en microbiologie pour la manipulation des cultures et la mise en place des tests.
- Utilise des équipements de laboratoire standards et des lecteurs de plaques 96-puits pour une montée en échelle facilitée.
- Exige un accord entre les équipes sur les critères de scoring visuel afin d'assurer la reproductibilité.
- Adaptable à diverses souches bactériennes et systèmes modèles avec des modifications mineures du protocole.
- Le scoring visuel peut nécessiter une calibration pour minimiser l'interprétation subjective.
