שיטה חזותית רגישה לאיתור חיידקים מייצרי מימן גופרתי
June 27th, 2022
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לזיהוי חיידקים מייצרי מימן גופרתי עם פרוטוקול שונה המשמש למשקעים ביסמוט סולפיד (BS). היתרונות העיקריים של שיטה זו הם כי קל להעריך ואינו דורש ציוד מיוחד.
חיידקים מייצרי מימן גופרתי יכולים לנצל חומצות אמינו וחלבונים המכילים גופרית כדי לייצר מימן גופרתי. כאן ביססנו שיטה רגישה ופשוטה לאיתור מימן גופרתי בחיידקים. שיטה זו היא גרסה שונה של משקעי ביסמוט סולפיד שהשתמשו בלוחות מיקרוטיטר שקופים של 96 בארות.
תרבית חיידקים שולבה עם תמיסת ביסמוט המכילה L-ציסטאין ותורבת במשך 20 דקות, שבסופן נצפה משקע שחור. מי שידגים את הנהלים יהיה ווי ג'ו, עוזר מחקר מהמעבדה שלנו. התחילו בהעברת מושבות החיידקים מצלחת אגר לוריא-ברטאני או LB ל-100 מיליליטר של תווך LB, ותרבית בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס למשך 12 עד 16 שעות עד שריכוז החיידקים הוא כמיליארד תאים למיליליטר.
מעבירים מושבת חיידקים אחת של Fusobacterium nucleatum ו-Proteus vulgaris מציר סויה טריפטיקייס או צלחות אגר TSB ל-100 מיליליטר של TSB בינוני, ותרבית בטמפרטורה אנאירובית של 37 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות עד שריכוז החיידקים הוא כמיליארד תאים למיליליטר. מערבבים 100 מיקרוליטר של תרבית חיידקים עם 100 מיקרוליטר של תמיסת ביסמוט שהוכנה לאחרונה בצלחות מיקרוטיטר 96 בארות, ותרבית במשך 20 דקות בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס. עבור כל זן חיידקי, לבצע את הניתוח משולש.
לאחר 20 דקות, בדוק אם יש שינוי צבע. אם צבע התמיסה משתנה מצהוב בהיר לשחור, הדבר מצביע על כך שהחיידקים מסוגלים לייצר מימן גופרתי או H2S. חזור על מדידה זו שלוש פעמים.
לקבוע את הרגישות של השיטה באמצעות ריכוזים שונים של hydrosulfide נתרן מעורבב עם תמיסת ביסמוט סולפיד. לבסוף, לקבוע את נוכחותם של יונים bisulfide ו sulfide על ידי התבוננות היווצרות של משקע ביסמוט סולפיד שחור. הניקוד את צבע הבארות באמצעות סקאלה חזותית מחוסר הפקת צבע להפקת הצבע השחור הכהה ביותר.
ביצוע בדיקת המימן הגופרתי נחקר באמצעות תרביות טהורות של זני חיידקים נבחרים. התוצאות הצביעו על כך שסלמונלה פאראטיפי B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, ו- Proteus vulgaris יכולים לייצר מימן גופרתי עם משקע ביסמוט סולפיד שחור. בעוד סלמונלה paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila, ו Klebsiella pneumoniae לא הראה שום משקע שחור.
היתרון העיקרי של שיטה זו הוא כי קל לשכפל ואינו דורש ציוד מיוחד.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
מחקר זה מציג שיטה רגישה ופשוטה לגילוי חיידקים המייצרים גופרית מימנית באמצעות פרוטוקול משקעת גופרית בישמוט שונה. השיטה מועילה במיוחד מכיוון שהיא אינה דורשת ציוד מיוחד וניתן להעריכה בקלות.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המחקר
- מיקרוביולוגיה
- פיזיולוגיה של חיידקים
- מטבוליזם של חיידקים
רקע
- גופרית מימנית מיוצרת על ידי חיידקים מסוימים כשהם משתמשים בחומצות אמינו ובחלבונים המכילים גופרית.
- גילוי חיידקים אלו תורם להבנת מסלולי המטבוליזם שלהם ופוטנציאל הפתוגניות שלהם.
- שיטות גילוי קודמות עשויות לדרוש הגדרות מורכבות או ציוד מיוחד.
שיטות ששימשו
- שיטת משקעת גופרית בישמוט שונה שמיושמת בצלחות מיקרוטיטר שקופות עם 96 באר.
- שימוש בתרבית של Fusobacterium nucleatum ו-Proteus vulgaris—שניהם מייצרי גופרית מימנית ידועים.
- ציון ויזואלי של שינוי צבע כדי לזהות ייצור גופרית מימנית.
תוצאות עיקריות
- Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, ו-Proteus vulgaris יצרו גופרית מימנית, כפי שמצוין על ידי משקע גופרית בישמוט שחור.
- זנים אחרים, כולל Salmonella paratyphi A ו-Staphylococcus aureus, לא הצליחו ליצור את המשקע.
- השיטה מציגה רגישות וסגוליות גבוהות לחיידקים המייצרים גופרית מימנית.
מסקנות
- השיטה המוצגת מציעה אמצעי יעיל לגילוי חיידקים המייצרים גופרית מימנית.
- טכניקה זו שימושית למחקרים מיקרוביולוגיים וניתן ליישם אותה במגוון רחב של סביבות מחקר.
שאלות נפוצות
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.
