Чувствительный визуальный метод обнаружения бактерий, продуцирующих сероводород
June 27th, 2022
Здесь мы представляем протокол для обнаружения бактерий, продуцирующих сероводород, с модифицированным протоколом, используемым для осаждения сульфида висмута (BS). Ключевые преимущества этого метода заключаются в том, что он легко поддается оценке и не требует специализированного оборудования.
Бактерии, продуцирующие сероводород, могут использовать серосодержащие аминокислоты и белки для производства сероводорода. Здесь мы разработали чувствительный и простой метод обнаружения сероводорода в бактериях. Этот метод представляет собой модифицированную версию осаждения сульфида висмута, в которой используются 96-луночные прозрачные микротитровальные планшеты.
Культуру бактерий объединяли с раствором висмута, содержащим L-цистеин, и культивировали в течение 20 минут, в конце которого наблюдался черный осадок. Продемонстрирует процедуры Вэй Чжу, научный сотрудник нашей лаборатории. Начните с переноса бактериальных колоний из агаровой пластины Лурия-Бертани или LB в 100 миллилитров среды LB и культивируйте при 37 градусах Цельсия в течение 12-16 часов, пока концентрация бактерий не составит около 1 миллиарда клеток на миллилитр.
Перенесите одну бактериальную колонию Fusobacterium nucleatum и Proteus vulgaris из соевого бульона Trypticase или агаровых пластин TSB в 100 миллилитров среды TSB и культивируйте при 37 градусах Цельсия анаэробно в течение 24 часов, пока бактериальная концентрация не составит около 1 миллиарда клеток на миллилитр. Смешайте 100 микролитров бактериальной культуры со 100 микролитрами вновь приготовленного раствора висмута в 96-луночных микротитровальных планшетах и закультурируйте в течение 20 минут при температуре 37 градусов Цельсия. Для каждого бактериального штамма проводите анализ в трех экземплярах.
Через 20 минут проверьте, не изменилось ли цвет. Если цвет раствора меняется со светло-желтого на черный, это говорит о том, что бактерии способны вырабатывать сероводород или H2S. Повторите это измерение три раза.
Определяют чувствительность метода, используя различные концентрации гидросульфида натрия в смеси с раствором сульфида висмута. Наконец, определите наличие бисульфида и сульфидных ионов, наблюдая за образованием черного осадка сульфида висмута. Оцените цвет лунок, используя визуальную шкалу от отсутствия производства цвета до получения самого темного черного цвета.
Эффективность сероводородного теста исследовали с использованием чистых культур отобранных штаммов бактерий. Результаты показали, что Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa и Proteus vulgaris могут продуцировать сероводород с осадком черного сульфида висмута. В то время как Salmonella paratyphi A, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila и Klebsiella pneumoniae не показали никакого черного осадка.
Ключевое преимущество этого метода заключается в том, что он легко воспроизводится и не требует специализированного оборудования.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
В данном исследовании представлен чувствительный и простой метод обнаружения бактерий, производящих сероводород, с использованием модифицированного протокола осадки сульфида висмут. Метод особенно полезен, так как не требует специализированного оборудования и может быть легко оценен.
Ключевые компоненты исследования
Область исследования
- Микробиология
- Физиология бактерий
- Метаболизм бактерий
Предыстория
- Сероводород вырабатывается определенными бактериями при их использовании серосодержащих аминокислот и белков.
- Обнаружение этих бактерий способствует пониманию их метаболических путей и потенциальной патогенности.
- Предыдущие методы обнаружения могут требовать сложных настроек или специализированного оборудования.
Использованные методы
- Модифицированный метод осадки сульфида висмут, реализованный в 96-лунковых прозрачных микротитрационных пластинках.
- Использование культур Fusobacterium nucleatum и Proteus vulgaris - оба известные производители сероводорода.
- Визуальная оценка изменения цвета для идентификации производства сероводорода.
Основные результаты
- Salmonella paratyphi B, Fusobacterium nucleatum, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa и Proteus vulgaris производили сероводород, что указывалось черным осадком сульфида висмут.
- Другие штамы, включая Salmonella paratyphi A и Staphylococcus aureus, не смогли произвести осадок.
- Метод демонстрирует высокую чувствительность и специфичность для бактерий, производящих сероводород.
Выводы
- Представленный метод предлагает эффективное средство для обнаружения бактерий, производящих сероводород.
- Эта техника полезна для микробиологических исследований и может быть применена в различных исследовательских условиях.
Часто задаваемые вопросы
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.
