$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Numerosos métodos, como mineração de genoma e exame de vias biossintéticas silenciosas, facilitaram a descoberta de novos produtos químicos bioativos nos últimos anos21,22. No entanto, NPs descobertos usando tais métodos geralmente exibem alta semelhança estrutural com compostos conhecidos. Obter acesso a microrganismos anteriormente não cultivados desbloqueará maior diversidade química e NPs com novos modos de ação que podem ajudar melhor no combate à resistência microbiana. A técnica de isolamento iChip demonstrou aumentar a cultivabilidade de novos microrganismos, que podem ser usados para construir bibliotecas de microrganismos para a descoberta de novos NPs.
A conceituação mais antiga de um iChip foi publicada em 2002, que consistia em anéis metálicos únicos contendo uma mistura de células de ágar selada com membranas semipermeáveis e incubada in situ23. Mais tarde, foi iterado em 2010 para conter um pequeno chip com muitos poços11, seguido pelo desenvolvimento de um iChip barato construído a partir de materiais comuns de laboratório em uma influente publicação da Nature Protocols em 20179. Várias modificações foram feitas no protocolo da Nature nesta publicação para melhorar sua praticidade e facilidade de uso. O protocolo Nature envolve a colagem de uma membrana semipermeável em ambos os lados de um chip em comparação com esse método, que usa uma tampa de placa adesiva em um lado. Podem surgir problemas ao usar cola de silicone para prender a membrana após o carregamento do iChip. Até onde sabemos, todos os adesivos de silicone não tóxicos emitem ácido acético à medida que endurecem, o que pode afetar a viabilidade celular24. O protocolo descrito neste vídeo também reduz significativamente a quantidade de manuseio necessária após a inoculação, usando a tampa da placa PCR para selar a placa cheia, garantindo ainda mais a esterilidade e reduzindo o tempo de configuração. Com base na identificação de vários novos isolados deste experimento, o uso de apenas uma única membrana semipermeável inibe o aumento nas taxas de descoberta de novos organismos que foi relatado para iChips construídos com duas membranas semipermeáveis. No entanto, mais experimentos com um tamanho de amostra maior seriam necessários para quantificar o impacto.
Outra modificação do método é apenas subcultura dos iChips modificados que contêm crescimento em menos de 25% dos poços. Se as colônias crescem na maioria dos poços de uma placa, provavelmente existem alguns poços que contêm vários microorganismos, mesmo que não sejam facilmente visíveis. Durante o desenvolvimento do método, verificou-se que era praticamente impossível obter culturas axênicas ao subcultivar de poços contendo mais de uma colônia. O isolamento de culturas não axênicas apresenta problemas significativos a jusante em termos de ensaios e identificação de bioatividade. Assim, para simplificar, apenas iChips modificados com colônias crescendo em uma parte dos poços são recomendados para serem subcultivados.
O problema mais significativo que pode surgir com os métodos iChip é a contaminação de poços ou iChips inteiros com outros microrganismos. A contaminação é indicada por colônias que crescem nos poços de controle, ou o mesmo microrganismo que cresce em vários poços ou em uma área inteira do iChip modificado. A fonte de contaminação pode ser devido à esterilização inadequada dos materiais durante a configuração ou técnica asséptica inadequada. Nesses casos, certifique-se de que todos os materiais usados sejam esterilizados em autoclave ou etanol conforme indicado no método e certifique-se de que não ocorra contato entre quaisquer itens não estéreis e o iChip modificado que não seja a mistura de células de ágar. Se um crescimento excessivo de um único microrganismo for observado na parte inferior ou superior de vários poços iChip modificados, é mais provável que seja o resultado de uma vedação incompleta entre os poços e a membrana. Nesse caso, certifique-se de que o adesivo usado seja 100% silicone, que não se degrada em etanol, e certifique-se de que a membrana semipermeável e a cobertura da placa de PCR estejam completamente vedadas ao redor de cada poço durante a construção.
A série de diluições utilizada no protocolo atual deve proporcionar uma diluição adequada para a maioria dos tipos de solo com um período de armazenamento inferior a uma semana, uma vez que inclui uma gama de diluições mil vezes. No entanto, pode haver variação significativa na contagem de microrganismos entre os tipos de solo. Se os poços de controle não contiverem crescimento, mas várias colônias estiverem crescendo em cada poço de todos os quatro iChips modificados, as concentrações de células usadas não foram baixas o suficiente. A série de diluições deve ser modificada para atingir concentrações celulares mais baixas nas misturas de meios celulares utilizadas para configurar os iChips modificados. Do mesmo modo, se não se observar qualquer crescimento em qualquer uma destas placas, as concentrações utilizadas nas misturas células-meios devem ser aumentadas. Alternativamente, é possível que a temperatura do meio utilizado tenha sido muito alta para a sobrevivência dos microrganismos. Nesse caso, o meio deve esfriar o máximo possível sem solidificar antes de ser adicionado à suspensão de células diluídas.
A tecnologia é um avanço importante para superar a grande anomalia da contagem de placas. No entanto, ainda é limitado pela inadequação das técnicas convencionais de cultivo, conforme indicado pelo número de microrganismos que não sobrevivem à transferência do iChip modificado para placas de ágar convencionais. Publicações anteriores relataram que várias rodadas de subcultura e incubação em iChips aumentam ainda mais a cultivabilidade dos microrganismos. O tempo de domesticação prolongado e a exposição a fatores de crescimento do solo durante o uso de ágar no iChip aumentam as chances de uma colônia crescer apenas em ágar. No entanto, não foi relatado que essa abordagem produza uma probabilidade maior de novos microrganismos do que uma única incubação de iChip25,26.
Muitas outras táticas estão sendo exploradas e modificadas para aumentar a cultivabilidade de novos microrganismos. Por exemplo, a fabricação de um dispositivo iChip inteiro a partir de um material semipermeável foi proposta para facilitar a co-cultura de microrganismos em poços vizinhos27. Dito isto, uma vantagem da construção descrita nesta publicação é seu baixo custo, com o custo de construção de uma placa equivalendo a aproximadamente US$ 12 (US$ 4 por placa de 96 poços, US$ 8 por membrana, US$ 2 por cobertura de PCR). Além disso, sua construção simples o torna uma ferramenta descomplicada quando usada conforme descrito e oferece muitas possibilidades de personalização. Embora este protocolo use um meio seletivo para bactérias, a configuração experimental pode, teoricamente, ser ajustada para atingir uma população microbiana desejada, modificando o meio usado, como o uso de meios supressores de bactérias para atingir fungos ou ágar com baixo teor de nutrientes para esporulação de microrganismos.