Isolation of Bacteriophages from a Soil Sample
JoVE Encyclopedia of Experiments
Mikrobiologia
0 wyświetleń • 3:21 min • June 30th, 2026
To isolate phages of soil-dwelling bacteria, take a soil sample collected from a desired location.
Add a phage buffer to preserve the integrity of the phage particles and gently stir to suspend the soil in the buffer.
Allow the heavier soil sediment to settle, while the phages and other microorganisms remain suspended in the soil extract.
Take a filtration unit with a filter paper and pass the soil extract through it to remove debris.
To the filtered extract, add nutrients to support the growth of host bacteria later during specific phage isolation.
Transfer the nutrient-rich solution to a vacuum filtration unit.
Pass the solution through a fine filter to remove all bacterial and fungal contaminants, leaving only phage particles in the filtrate.
Divide the sterile filtrate into culture flasks.
To each flask, add calcium chloride, which promotes phage-host interactions later during specific phage isolation.
The solution with purified phages is now ready for further experiments.
Since bacteria in the Arthrobacter genus are common soil bacteria, they and the phages that infect them can be found in most types of soil.
Gather 200 to 400 grams of soil from the desired location. Add at least 400 milliliters of phage buffer to the soil in a large enough beaker so that at least 200 milliliters of phage buffer is in the supernatant and is able to be extracted, mixed by gently stirring or swirling until the soil is suspended, and allow the soil sediment to settle, typically for 30 minutes. Next, remove soil sediment debris by passing the soil extract through a filter paper by vacuum filtration.
Add 4 grams of LB powder to 200 milliliters of the filtered soil extract and mix to make a 2% solution. Pass the solution through a 0.22 micron filter by vacuum filtration to obtain a sterile filtrate. If possible, continue on to the next step immediately.
Nevertheless, if need be, the filtered samples can be stored at 4 degrees Celsius for up to a week before proceeding. However, the number of viable phage particles will be reduced. Using aseptic techniques, aliquot multiple 50 milliliter portions of the filter sterilized LB soil extract mixture into individual 250 milliliters sterilized shaking, baffled culture flasks. Add sterile 2.0 molar calcium chloride solution to the final desired concentrations, since different Arthrobacter phages grow optimally under different calcium chloride conditions.
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia zoptymalizowaną technikę namnażania w celu izolacji bakteriofagów infekujących gatunki Arthrobacter z próbek gleby. Protokół szczegółowo opisuje każdy etap, od poboru gleby po przygotowanie filtratów wzbogaconych w fagi, odpowiednich do dalszej izolacji i eksperymentów z fagiem.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Mikrobiologia
- Badania nad bakteriofagami
- Próbkowanie środowiskowe
Wprowadzenie
- Gatunki Arthrobacter to powszechne bakterie glebowe.
- Bakteriofagi infekujące Arthrobacter występują w różnorodnych środowiskach glebowych.
- Efektywna izolacja fagów jest niezbędna do badania interakcji fag-gospodarz oraz różnorodności fagów.
- Tradycyjne metody mogą nie zapewniać wystarczającego wzbogacenia populacji fagów lub nie usuwać skutecznie zanieczyszczeń.
Cel badania
- Opracowanie i zademonstrowanie zoptymalizowanego protokołu wzbogacania i izolacji fagów Arthrobacter z próbek gleby.
- Maksymalizacja wydajności fagów przy jednoczesnym zminimalizowaniu kontaminacji mikrobiologicznej.
- Zapewnienie odtwarzalnej metody dla badaczy zajmujących się bakteriofagami glebowymi.
Zastosowane metody
- Pobranie 200–400 g gleby z pożądanego miejsca.
- Zawieszenie gleby w buforze fagowym i delikatne mieszanie w celu ekstrakcji fagów.
- Sedymentacja osadu i usunięcie zanieczyszczeń poprzez filtrację za pomocą papieru filtracyjnego.
- Dodanie składników odżywczych (proszku LB) w celu wsparcia wzrostu bakterii gospodarza.
- Filtracja próżniowa przez filtr 0,22 µm w celu usunięcia bakterii i grzybów, co pozwala na uzyskanie sterylnego filtratu zawierającego fagi.
- Rozdzielenie filtratu na alikwoty do sterylnych kolb hodowlanych.
- Dodanie sterylnego chlorku wapnia w celu wspomagania oddziaływań między fagami a gospodarzem.
Główne wyniki
- Protokół pozwala na uzyskanie sterylnego, bogatego w składniki odżywcze filtratu zawierającego fagi odpowiednie do dalszej izolacji.
- Dodatek chlorku wapnia optymalizuje warunki dla późniejszych badań nad oddziaływaniem fagów z gospodarzem.
- Przefiltrowane próbki można przechowywać w temperaturze 4°C do tygodnia, choć żywotność fagów może z czasem spadać.
- Metoda skutecznie usuwa zanieczyszczenia mikrobiologiczne, zachowując jednocześnie cząstki fagów.
Wnioski
- Ta zoptymalizowana technika wzbogacania umożliwia efektywną izolację fagów Arthrobacter z gleby.
- Protokół jest powtarzalny i minimalizuje ryzyko kontaminacji.
- Stanowi on podstawę do dalszych badań nad różnorodnością bakteriofagów glebowych oraz dynamiką relacji fag-gospodarz.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla sektora przemysłowego
Efektywna izolacja bakteriofagów z próbek środowiskowych stanowi podstawę wczesnego etapu odkrywania nowych interakcji między fagami a gospodarzami, wspierając walidację celów oraz ograniczanie ryzyka mechanistycznego w badaniach i rozwoju leków przeciwdrobnoustrojowych. Niniejszy protokół umożliwia powtarzalne przygotowanie filtratów wzbogaconych w fagi, minimalizując zanieczyszczenia mikrobiologiczne i zapewniając niezawodność dalszych eksperymentów. Podejście to jest bezpośrednio istotne dla zespołów biofarmaceutycznych dążących do rozszerzenia bibliotek fagowych lub opracowania testów przesiewowych opartych na fagach.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia systematyczną analizę specyficzności faga względem gospodarza w celu walidacji celu.
- Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez dostarczanie czystych preparatów fagowych do badań mechanistycznych.
- Ułatwia uzyskanie pewności prognostycznej w modelach oddziaływań fag-gospodarz.
Przesiew i opracowanie testu
- Przygotowuje zwalidowane, wolne od zanieczyszczeń zapasy fagów do procesów opracowywania testów.
- Standaryzuje materiał wejściowy w celu zapewnienia powtarzalności badań skuteczności fagów lub zakresu gospodarzy.
- Umożliwia skalowalne przygotowanie próbek fagów do oceny wysokoprzepustowej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Zapewnia ciągłość procesu od pobierania próbek środowiskowych do przedklinicznej charakterystyki fagów.
- Wspiera dostosowany do ryzyka rozwój kandydackich fagów w celu opracowania terapii.
- Wspiera translacyjne odkrywanie biomarkerów poprzez umożliwienie kontrolowanych badań interakcji fag-gospodarz.
Integracja potoków i przepływów pracy
Niniejszy protokół izolacji znajduje zastosowanie na etapie przejściowym między wczesną fazą odkryć a opracowywaniem testów, dostarczając materiału podstawowego do późniejszych badań przesiewowych i analiz mechanistycznych.
- Biologia odkrywcza: dostarcza filtraty wzbogacone w fagi do badań nad specyficznością gospodarza w oparciu o postawione hipotezy.
- Przesiewanie: zapewnia zestandaryzowane, wolne od zanieczyszczeń materiały wyjściowe w postaci fagów, gwarantując gotowość do analiz oraz ich powtarzalność.
- Analityka: umożliwia ilościową ocenę obecności i czystości fagów na potrzeby badań porównawczych.
- Badania translacyjne: łączą pobieranie próbek środowiskowych z przedkliniczną oceną fagów w przypadku dopasowania do gospodarzy istotnych z punktu widzenia danej choroby.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: ustanawia powtarzalny protokół, który można dostosować do różnorodnych próbek gleby i systemów gospodarzy.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad relacjami faga i gospodarza.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje izolację fagów, poprawiając powtarzalność i skalowalność w różnych projektach.
- Wartość strategiczna: Wspiera świadome podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) oraz efektywne kosztowo sortowanie kandydatów na fagi.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację zasobów fagowych do dalszego rozwoju z uwzględnieniem analizy ryzyka.
Wskazówki dotyczące implementacji
- Wymaga wiedzy mikrobiologicznej w zakresie technik aseptycznych i pobierania próbek środowiskowych.
- Wymaga dostępu do jednostek filtracyjnych, sterylnych kolb hodowlanych oraz infrastruktury analitycznej do oznaczania ilości fagów.
- Wymaga standaryzacji składu buforu i parametrów filtracji pomiędzy zespołami.
- Metoda jest adaptowalna do różnych typów gleb i bakterii gospodarzy poprzez modyfikacje protokołu.
- Żywotność fagów może spadać podczas przechowywania, co wymaga terminowego przeprowadzenia dalszych etapów procesu.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Synteza zakaźnych bakteriofagów w bezkomórkowym systemie ekspresji opartym na E. coli
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Izolacja fagosomów zawierających Salmonella typhimurium od makrofagów
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Usuwanie bakteriofagów z zakażonych kultur salmonelli
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Przygotowanie kultury bakteryjnej glebowej pod kątem infekcji bakteriofagami
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Isolation of Arthrobacter Bacteriophages from a Soil Sample
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Purification of Bacteriophages Using a Sucrose Density Gradient
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Amplification and Recovery of Infectious Bacteriophages
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Phage Purification from Borrelia burgdorferi
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Purification of Bacteriophages from Bacterial Lysate
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Zoptymalizowana technika wzbogacania do izolacji gatunków bakteriofagów Arthrobacter z izolatów próbek gleby
Powiązane filmy
0 Wyświetlenia
Ostatnia aktualizacja: 29 sierpnia 2026