Mới đây, nhóm nghiên cứu Chu Đạo Thần của Viện nghiên cứu năng lượng sinh khối Đại học Giang Tô đã công bố kết quả nghiên cứu trên tạp chí Insect Science với tựa đề "Single-cell microliter droplet screening microfluidic system enables high-through isolation and *** of lignin-degrading bacteria from the termite gut".Hệ thống kiểm soát dòng chảy vi mô dựa trên giọt microliter đơn bào hỗ trợ tách thông lượng cao nuôi cấy vi khuẩn thoái hóa lignin đường ruột mối》。 Nghiên cứu này sẽHệ thống nuôi cấy giọt nhỏ nâng cấp thông lượng cao (Miss Cell)Áp dụng cho nghiên cứu vi sinh vật đường ruột mối, cung cấp một công cụ phương pháp mạnh mẽ để khai thác các nguồn lực chức năng vi sinh vật khó nuôi cấy.

I. Bối cảnh nghiên cứu:

Lignin là một trong những thành phần quan trọng của sinh khối thực vật, và sự suy thoái và chuyển đổi hiệu quả cao của nó là khó khăn trong việc sử dụng tài nguyên sinh khối. Là một hệ thống phân hủy lignocellulose tự nhiên, ruột mối chứa một lượng lớn tài nguyên vi sinh vật chưa được nuôi cấy, đặc biệt là tiềm năng to lớn cho sự phân hủy lignin. Tuy nhiên, phương pháp agar truyền thống rất khó để có được sự đa dạng vi sinh vật trong đó, hạn chế nghiêm trọng việc phát triển và sử dụng tài nguyên vi sinh vật có liên quan.

Hai, phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu Khoa học-Công nghệ (Nasutitermes thiantogensis) Làm mẫu, nuôi cấy vi khuẩn đường ruột bằng hai phương pháp sau:

● Phương pháp tấm thạch truyền thống:
Sử dụng lignin nhưđơn nhấtMôi trường rắn của nguồn carbon tiến hành phân tách vạch.

● Phương thức cell Miss:
Dựa trên công nghệ microfluidic giọt, hệ vi sinh đường ruột được phân tán đơn lẻ thành các giọt nâng cấp vi mô độc lập.Mỗi giọt là một không gian hạn chế chất lỏng khép kín và độc lập, tránh được sự cạnh tranh giữa các thuộc địa, cung cấp môi trường lý tưởng cho sự phát triển của các chủng vi khuẩn yếu và khó nuôi.

Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật giải trình tự khuếch đại gen ARN ribôxôm 16S, đã tiến hành phân tích so sánh tính đa dạng có hệ thống đối với chủng vi khuẩn thu được bằng hai phương pháp.

Kết quả nghiên cứu:

1. Hiệu quả tách tăng đáng kể：

Hệ thống Miss Cell477 ngườiLignin làm suy giảm các thuộc địa vi khuẩn, trong khi các phương pháp truyền thống chỉ thu được73 chiếcSự gia tăng số lượng khuẩn lạc khoảng 6,5 lần cho thấy lợi thế đáng kể của nó trong hiệu quả phân lập vi sinh vật.

2. Tăng cường khả năng bắt đa dạng loài：

① Tổng cộng 97 đơn vị phân loại hoạt động (OTUs) thu được từ cả hai phương pháp. Trong đó, có 31 phương pháp cell MISS (31,96%) và 20 phương pháp truyền thống (20,62%).

Hệ thống tế bào MISS nhận được tổng số OTU cao hơn 16,7% so với các phương pháp truyền thống.

③ Sự đa dạng cao hơn của các cộng đồng vi sinh vật thu được từ nuôi cấy tế bào MISS so với các phương pháp tấm thạch truyền thống cho thấy hệ thống này là một công cụ hiệu quả để thu được tài nguyên vi sinh vật không được nuôi cấy.

3. Sự khác biệt về cấu trúc cộng đồng:
Cả hai phương pháp đều thành công trong việc bắt giữ các nhóm vi khuẩn chính như Proteophyta và Pachycephalia, nhưng ở cấp độ phân loại chi, tế bào MISS thể hiện thành phần loài phong phú hơn, thu được thành công một số chi vi khuẩn chức năng đã biết bao gồm Streptomyces, Pseudomonas, trong khi chứa một lượng lớn các nhóm vi sinh vật chưa được phân loại.

Kết luận nghiên cứu:
Nghiên cứu này cho thấy,Hệ thống Miss CellKhả năng phân lập vi khuẩn thoái hóa lignin trong ruột mối hiệu quả và toàn diện hơn thông qua hệ thống nuôi cấy microdrop độc đáo của nó đã phá vỡ hiệu quả những hạn chế kỹ thuật của các phương pháp nuôi cấy truyền thống. Công nghệ này cung cấp hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy cho việc khai thác tài nguyên và phát triển chức năng của các vi sinh vật khó nuôi trong các mẫu môi trường phức tạp.

bởi Miss Cell

Hệ thống mô nuôi cấy nhỏ giọt nâng cấp cao (Single Cell Microliter Droplet Culture Omics System, MISS Cell Culture Omics) là một thiết bị nuôi cấy và phân loại tế bào đơn dòng cao thu nhỏ được phát triển dựa trên công nghệ điều khiển dòng chảy nhỏ giọt, một thí nghiệm hoạt động duy nhất có thể xử lý khoảng 5.000-20.000 giọt (500-4.000 monoclone), sau khi tạo giọt được lưu trữ trong các mạch có độ thấm cao để ủ (0-60 ngày), cuối cùng phát hiện bằng tín hiệu quang học (OD, huỳnh quang, phát quang hóa học, v.v.) để đạt được hệ vi sinh vật môi trường ở mức đơn bào Tách ra bồi dưỡng, phân loại các giọt nước mục tiêu vào trong các tấm xốp.

Bốn lợi thế lớn

1、Hệ thống thả lỏng

Sức mạnh cốt lõi của tế bào MISS bắt nguồn từ thiết kế hệ thống giọt nâng cấp vi mô độc đáo của nó, tức là lò phản ứng độc lập, thu được sự phong phú của loài cao hơn so với nuôi cấy tách thạch truyền thống.

2、Nuôi cấy tách hiệu quả cao

MISS cell tạo ra một môi trường nuôi cấy microdrop độc lập, đồng nhất cho mỗi tế bào vi sinh vật, có thể tránh ô nhiễm chéo và ức chế cạnh tranh giữa các thuộc địa một cách hiệu quả, cung cấp điều kiện phát triển tối ưu cho các chủng vi khuẩn ít phong phú và khó nuôi.

3、Mức độ tự động hóa cao

MISS Cell tự động hóa toàn bộ quá trình chuẩn bị, ủ, phát hiện, phân loại và thu thập giọt mục tiêu sau khi mẫu được đưa lên máy bay.

4、Ứng dụng Scene Rich

MISS cell sàng lọc thông lượng cao trong vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, Actinomyces, tảo, vv; Tách và sàng lọc vi sinh vật môi trường; sàng lọc vi sinh vật môi trường khí đặc biệt như vi khuẩn kỵ khí, vi khuẩn cố định nitơ; Tiến hóa enzyme, sàng lọc kháng thể, sàng lọc thuốc, sinh học tổng hợp và các kịch bản khác có thể được áp dụng hiệu quả