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一、背景介紹

      腸道菌群數(shù)量龐大，構(gòu)成復(fù)雜，人體腸道微生物群的組成和生理變化與多種疾病有關(guān)，通過(guò)研究腸道微生物能夠更好地了解其與人類(lèi)健康之間的關(guān)系，目前，針對(duì)此研究來(lái)說(shuō)，腸道菌群的分離和培養(yǎng)工作至關(guān)重要。

      傳統(tǒng)的腸道菌群分離培養(yǎng)方式以平板模式為主，由于工作量較大，平板培養(yǎng)模式存在費(fèi)時(shí)耗力、效率低下的問(wèn)題，且往往培養(yǎng)效果不佳。液滴微流控技術(shù)在腸道菌群分離培養(yǎng)中的應(yīng)用報(bào)道日益增加，其方法是將腸道菌群?jiǎn)畏稚⒅羻蝹€(gè)的獨(dú)立液滴中，為單個(gè)菌種的生長(zhǎng)提供了封閉獨(dú)立的液體限域空間，極大地促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，避免弱勢(shì)菌株被生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)菌株所覆蓋，進(jìn)而提高可培養(yǎng)微生物的種類(lèi)及數(shù)量。

      本實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用天木生物MISS cell儀器，全自動(dòng)創(chuàng)建數(shù)萬(wàn)個(gè)獨(dú)立的液滴培養(yǎng)單元，將微生物分散至各液滴中獨(dú)立培養(yǎng)，不同種類(lèi)的細(xì)菌個(gè)體可以在液滴中充分生長(zhǎng)增殖，同時(shí)消除群落培養(yǎng)中過(guò)度生長(zhǎng)及快速增長(zhǎng)種群的影響。基于MISS cell設(shè)備的培養(yǎng)方法極大克服了傳統(tǒng)平板培養(yǎng)方式的缺陷，為腸道共生菌稀有類(lèi)群及厭氧環(huán)境菌群的鑒定和發(fā)現(xiàn)提供了重要研究平臺(tái)。

二、基于平板和MISS cell設(shè)備的腸道菌群分離培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.樣品預(yù)處理，確定上機(jī)濃度

       收集糞便樣本稀釋后，使用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，用培養(yǎng)基將樣品濃度稀釋至10000-30000 CFU/mL，工作流程如下：

2.通過(guò)MISS cell設(shè)備進(jìn)行厭氧環(huán)境下腸道菌群的分離培養(yǎng)

      本實(shí)驗(yàn)共生成約20000個(gè)液滴，經(jīng)過(guò)37 ℃ 30天的厭氧培養(yǎng)后進(jìn)行檢測(cè)及分選，經(jīng)過(guò)5小時(shí)的分選，共得到含菌液滴約4600個(gè)，并進(jìn)行高通量測(cè)序，工作流程如下圖所示：

3.腸道菌群使用平板分離培養(yǎng)

      本實(shí)驗(yàn)共涂布15個(gè)平板，經(jīng)過(guò)37 ℃ 30天的厭氧培養(yǎng)后收集，并進(jìn)行高通量測(cè)序，工作流程如下圖所示：

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）與未培養(yǎng)糞便原液組相比，使用MISS cell 設(shè)備分離培養(yǎng)，多鑒定出10.9%（13/119）的細(xì)菌種類(lèi)（屬水平），顯著優(yōu)于平板的0.8%（1/119）。

（2）液滴培養(yǎng)比平板培養(yǎng)物種豐富度提高40%（屬水平），對(duì)于雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、嗜蛋白胨菌屬（Peptoniphilus）、柯林斯菌屬（Collinsella）、考拉桿菌屬（Phascolarctobacterium）、腸球菌屬（Enterococcus）、卟啉單胞菌屬（Porphyromonas）等有較好的富集效果。

三、天木生物MISS cell儀器為腸道菌群等嚴(yán)格厭氧菌的分離、培養(yǎng)和篩選過(guò)程提供高通量、高效的自動(dòng)化解決方案

      本研究中使用天木生物MISS cell儀器，共生成20000個(gè)液滴，分選得到單克隆液滴約4600個(gè)，實(shí)現(xiàn)腸道菌群的自動(dòng)化培養(yǎng)和分選，同時(shí)，基于液滴培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)，避免了菌株之間的競(jìng)爭(zhēng)性生長(zhǎng)及交叉污染問(wèn)題，顯著提高了培養(yǎng)后富集的菌種豐富度。

      MISS cell實(shí)現(xiàn)了腸道菌群實(shí)驗(yàn)全流程高通量、自動(dòng)化操作，顯著提升微生物培養(yǎng)能力，大幅降低實(shí)驗(yàn)人員工作量，提高工作效率，為包括腸道菌群在內(nèi)的嚴(yán)格厭氧，提供了單克隆培養(yǎng)和高通量篩選的高效自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為菌株的培養(yǎng)和篩選提供強(qiáng)力支持！