Czuła metoda wizualna do wykrywania bakterii wytwarzających siarkowodór
June 27th, 2022
Tutaj prezentujemy protokół wykrywania bakterii wytwarzających siarkowodór z zmodyfikowanym protokołem używanym do wytrącania siarczku bizmutu (BS). Kluczowymi zaletami tej metody jest to, że jest łatwa do oceny i nie wymaga specjalistycznego sprzętu.
Bakterie wytwarzające siarkowodór mogą wykorzystywać aminokwasy i białka zawierające siarkę do produkcji siarkowodoru. W tym miejscu opracowaliśmy czułą i prostą metodę wykrywania siarkowodoru w bakteriach. Metoda ta jest zmodyfikowaną wersją wytrącania siarczku bizmutu, w której wykorzystano 96-dołkowe przezroczyste płytki do mikromiareczkowania.
Hodowlę bakterii połączono z roztworem bizmutu zawierającym L-cysteinę i hodowano przez 20 minut, na końcu których zaobserwowano osad. Procedury zademonstruje Wei Zhu, asystent naukowy z naszego laboratorium. Zacznij od przeniesienia kolonii bakteryjnych z płytki agarowej Luria-Bertani lub LB na 100 mililitrów pożywki LB i hoduj w temperaturze 37 stopni Celsjusza przez 12 do 16 godzin, aż stężenie bakterii osiągnie około 1 miliarda komórek na mililitr.
Przenieś jedną kolonię bakteryjną Fusobacterium nucleatum i Proteus vulgaris z bulionu sojowego Trypticase lub płytek agarowych TSB do 100 mililitrów pożywki TSB i hoduj beztlenowo w temperaturze 37 stopni Celsjusza przez 24 godziny, aż stężenie bakterii osiągnie około 1 miliarda komórek na mililitr. Wymieszaj 100 mikrolitrów kultury bakteryjnej ze 100 mikrolitrami nowo przygotowanego roztworu bizmutu na 96-dołkowych płytkach do mikromiareczkowania i hoduj przez 20 minut w temperaturze 37 stopni Celsjusza. Dla każdego szczepu bakteryjnego należy przeprowadzić analizę w trzech egzemplarzach.
Po 20 minutach sprawdź, czy kolor się zmienił. Jeśli kolor roztworu zmieni się z jasnożółtego na, oznacza to, że bakterie są w stanie wytwarzać siarkowodór lub H2S. Powtórz ten pomiar trzy razy.
Określić czułość metody, stosując różne stężenia wodorosiarczku sodu zmieszanego z roztworem siarczku bizmutu. Na koniec określ obecność jonów wodorosiarczkowych i siarczkowych, obserwując tworzenie się czarnego osadu siarczku bizmutu. Oceń kolor studni za pomocą skali wizualnej od braku produkcji kolorów do produkcji najciemniejszego czarnego koloru.
Wykonano test siarkowodoru przy użyciu czystych kultur wybranych szczepów bakterii. Wyniki wykazały, że Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa i Proteus vulgaris mogą wytwarzać siarkowodór z czarnym osadem siarczku bizmutu. Podczas gdy Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila i Klebsiella pneumoniae nie wykazały żadnego czarnego osadu.
Kluczową zaletą tej metody jest to, że jest łatwa do odtworzenia i nie wymaga specjalistycznego sprzętu.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia wrażliwą i prostą metodę wykrywania bakterii wytwarzających siarkowodór za pomocą zmodyfikowanego protokołu osadzania siarczku bizmutu. Metoda ta jest szczególnie korzystna, ponieważ nie wymaga specjalistycznego sprzętu i może być łatwo oceniona.
Kluczowe elementy badania
Obszar badań
- Mikrobiologia
- Fizjologia bakterii
- Metabolizm bakterii
Tło
- Siarkowodór jest wytwarzany przez niektóre bakterie podczas wykorzystywania aminokwasów i białek zawierających siarka.
- Wykrywanie tych bakterii przyczynia się do zrozumienia ich ścieżek metabolicznych i potencjalnej patogenności.
- Poprzednie metody wykrywania mogą wymagać złożonych ustawień lub specjalistycznego sprzętu.
Zastosowane metody
- Zmodyfikowana metoda osadzania siarczku bizmutu zaimplementowana w 96-dołkowych przezroczystych płytkach mikrotytratorowych.
- Zastosowanie kultur Fusobacterium nucleatum i Proteus vulgaris — obu znanych producentów siarkowodoru.
- Wizyjne ocenianie zmiany koloru w celu identyfikacji produkcji siarkowodoru.
Główne wyniki
- Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa i Proteus vulgaris wytwarzały siarkowodór, co wskazywało na czarny osad siarczku bizmutu.
- Inne szczepy, w tym Salmonella paratyphi A i Staphylococcus aureus, nie wytwarzały osadu.
- Metoda wykazuje wysoką czułość i swoistość dla bakterii wytwarzających siarkowodór.
Wnioski
- Przedstawiona metoda oferuje skuteczne środki do wykrywania bakterii wytwarzających siarkowodór.
- Ta technika jest przydatna w badaniach mikrobiologicznych i może być stosowana w różnych ustawieniach badawczych.
Często zadawane pytania
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.
