Een gevoelige visuele methode voor de detectie van waterstofsulfide producerende bacteriën
27 juni 2022
Hier presenteren we een protocol om waterstofsulfide producerende bacteriën te detecteren met een aangepast protocol dat wordt gebruikt voor bismutsulfide (BS) precipitatie. De belangrijkste voordelen van deze methode zijn dat deze gemakkelijk te evalueren is en geen gespecialiseerde apparatuur vereist.
Waterstofsulfide-producerende bacteriën kunnen zwavelhoudende aminozuren en eiwitten gebruiken om waterstofsulfide te produceren. Hier hebben we een gevoelige en eenvoudige methode ontwikkeld om het waterstofsulfide in bacteriën te detecteren. Deze methode is een aangepaste versie van bismutsulfideprecipitatie die 96-well transparante microtiterplaten gebruikte.
Bacteriecultuur werd gecombineerd met bismutoplossing met L-cysteïne en gedurende 20 minuten gekweekt, aan het einde waarvan een zwart neerslag werd waargenomen. Wei Zhu, een onderzoeksassistent van ons laboratorium, demonstreert de procedures. Begin met het overbrengen van de bacteriekolonies van een Luria-Bertani- of LB-agarplaat naar 100 milliliter LB-medium en kweek gedurende 12 tot 16 uur bij 37 graden Celsius totdat de bacteriële concentratie ongeveer 1 miljard cellen per milliliter is.
Breng een bacteriekolonie Fusobacterium nucleatum en Proteus vulgaris over van Trypticase sojabouillon of TSB-agarplaten naar 100 milliliter TSB-medium en kweek gedurende 24 uur anaeroob bij 37 graden Celsius totdat de bacteriële concentratie ongeveer 1 miljard cellen per milliliter is. Meng 100 microliter bacteriecultuur met 100 microliter nieuw bereide bismutoplossing in de 96-well microtiterplaten en kweek gedurende 20 minuten bij 37 graden Celsius. Voer voor elke bacteriestam de analyse in drievoud uit.
Controleer na 20 minuten op kleurverandering. Als de kleur van de oplossing verandert van lichtgeel naar zwart, geeft dit aan dat de bacterie waterstofsulfide of H2S kan produceren. Herhaal deze meting drie keer.
Bepaal de gevoeligheid van de methode met behulp van verschillende concentraties natriumhydrosulfide gemengd met bismutsulfideoplossing. Bepaal ten slotte de aanwezigheid van bisulfide- en sulfide-ionen door de vorming van een zwart bismutsulfideprecipitaat te observeren. Scoor de kleur van de putten met behulp van een visuele schaal van geen kleurproductie tot de donkerste zwarte kleurproductie.
De prestaties van de waterstofsulfidetest werden onderzocht met behulp van zuivere culturen van geselecteerde bacteriestammen. De resultaten gaven aan dat Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa en Proteus vulgaris waterstofsulfide kunnen produceren met zwart bismutsulfideprecipitaat. Terwijl Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila en Klebsiella pneumoniae geen zwart neerslag vertoonden.
Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat deze gemakkelijk te repliceren is en geen gespecialiseerde apparatuur vereist.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een gevoelige en eenvoudige methode voor het detecteren van waterstofsulfide-producerende bacteriën met behulp van een gewijzigd bismutsulfide-precipitatieprotocol. De methode is bijzonder voordelig omdat er geen gespecialiseerde apparatuur nodig is en deze gemakkelijk kan worden geëvalueerd.
Belangrijke studiecomponenten
Onderzoeksgebied
- Microbiologie
- Bacteriefysiologie
- Bacteriemetabolisme
Achtergrond
- Waterstofsulfide wordt geproduceerd door bepaalde bacteriën terwijl ze zwavelmeteenhoudende aminozuren en eiwitten gebruiken.
- Het detecteren van deze bacteriën draagt bij aan het begrijpen van hun metabolische routes en mogelijke pathogeniteit.
- Vorige detectiemethoden kunnen complexe opstellingen of gespecialiseerde apparatuur vereisen.
Gebruikte methoden
- Gewijzigde bismutsulfide-precipitatiemethode geïmplementeerd in 96-well transparante microtiterplates.
- Gebruik van culturen van Fusobacterium nucleatum en Proteus vulgaris—beide bekende waterstofsulfide-producenten.
- Visuele score van kleurverandering om waterstofsulfide-productie te identificeren.
Belangrijkste resultaten
- Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, en Proteus vulgaris produceerden waterstofsulfide, aangegeven door een zwart bismutsulfide-precipitaat.
- Andere stammen, inclusief Salmonella paratyphi A en Staphylococcus aureus, slaagden er niet in het precipitaat te produceren.
- De methode vertoont hoge gevoeligheid en specificiteit voor waterstofsulfide-producerende bacteriën.
Conclusies
- De gepresenteerde methode biedt een effectieve manier om waterstofsulfide-producerende bacteriën te detecteren.
- Deze techniek is nuttig voor microbiologische studies en kan in verschillende onderzoeksomgevingen worden toegepast.
Veelgestelde vragen
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.
