慧眼識“菌”，匯像智能微生物菌落挑選工作站用于鏈霉菌的雙篩實驗

更新時間：2024-06-21

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在已知放線菌中，鏈霉菌是最大的族群，可產(chǎn)生高達(dá)一千多種的抗生物質(zhì)，具備巨大的經(jīng)濟(jì)價值和醫(yī)學(xué)意義，被人們稱為天然藥物的合成工廠。據(jù)報道，自然界中約有65%–70%的抗生素是由鏈霉菌及其近源放線菌產(chǎn)生的，由其所產(chǎn)生的多類次級代謝產(chǎn)物，如抗生素、免疫調(diào)節(jié)劑，在工農(nóng)牧醫(yī)等多領(lǐng)域已顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。含有大量NPs途徑的鏈霉菌成為后基因組時代最有希望的藥物發(fā)現(xiàn)來源之一，特別是隨著基因測序技術(shù)的飛速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)鏈霉菌基因組中包含著極為豐富的天然產(chǎn)物生物合成基因簇資源。到目前為止，許多種類的NP已經(jīng)在異源鏈霉菌宿主內(nèi)合成表達(dá)成功，這意味著開發(fā)鏈霉菌底盤細(xì)胞作為異源表達(dá)宿主有其得天獨厚的優(yōu)勢。

在實驗階段, 合成生物技術(shù)主要關(guān)注的是: (1) 工程DNA的構(gòu)建; (2) 工程DNA在目標(biāo)底盤系統(tǒng)中的功能測試. 其中,工程DNA在目標(biāo)底盤系統(tǒng)中的構(gòu)建流程包括細(xì)胞轉(zhuǎn)化(熱擊、電轉(zhuǎn))、菌落涂布、菌落挑取、細(xì)胞裂解、熒光分選等。鏈霉菌菌落挑選作為關(guān)鍵步驟之一，存在鏈霉菌菌落致密干燥且堅硬多皺、培養(yǎng)基內(nèi)固體顆粒的干擾嚴(yán)重、數(shù)量多，且鏈霉菌菌落挑選接種重復(fù)性高、工作量大、耗時長、溯源性差等問題。而匯像科技最新研發(fā)的“海黛蘭（HedylaX）”智能微生物菌落挑選工作站，融合AI視覺識別技術(shù)，液體處理技術(shù)和自動化控制技術(shù)為一體，通過自動成像、智能識別和自動操作控制，抗背景干擾且全過程自動化挑選和涂布接種鏈霉菌菌落，高通量，助力解決挑菌實驗過程遇到的痛點。

HedylaX “海黛蘭”

智能微生物菌落挑選工作站

匯像科技 XImaging

芊芊細(xì)針不污染挑菌接種功能全

海黛蘭（HedylaX）工作站頂部的高效過濾系統(tǒng)能產(chǎn)生垂直向下氣流確保設(shè)備內(nèi)部百級潔凈條件。它配備了一套使用一次性無菌挑菌涂布頭的獨立八通道移液/挑菌機(jī)械臂、一個實現(xiàn)各類耗材的開關(guān)蓋與轉(zhuǎn)移的移板機(jī)械手、超聲探測和安全鎖、觸摸顯示屏、2500w像素的工業(yè)級相機(jī)成像模塊、紫外燈和狀態(tài)指示燈等。

目前已完成的鏈霉菌相關(guān)挑菌涂布接種流程的研發(fā)測試

平皿——標(biāo)準(zhǔn)單孔板

平皿——標(biāo)準(zhǔn)24孔板

平皿——含抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)單孔板和含無抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)單孔板

平皿——含抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)24孔板和含無抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)24孔板

備注：其他的標(biāo)準(zhǔn)孔板也可以根據(jù)需求進(jìn)行拓展開發(fā)，例如平皿——48孔板等。

HedylaX

鏈霉菌的雙篩實驗之菌落挑選

實驗信息

· 原容器：平皿

· 目標(biāo)容器：單孔板（含無抗性瓊脂培養(yǎng)基）和單孔板（含抗性瓊脂培養(yǎng)基）

· 菌種：鏈霉菌

· 挑菌模式：人工

· 挑菌方式：點選

· 接種板量：雙板

· 接種方式：回型涂布

菌落識別參數(shù)

· 模型類型：鏈霉菌04

· 平均直徑：2mm

· 直徑范圍：0.5-20mm

· 臨近度：0mm

· 到邊緣距離：10mm

流程

結(jié)論

1.菌落識別效果

識別單菌落103CFU，人工刪除79CFU，自動化挑取24CFU鏈霉菌。

HedylaX

2.效率

從取一次性無菌挑菌涂布頭、挑菌、2塊單孔板涂布到丟棄涂布頭，24個菌落全部挑菌接種完畢，耗時228s。

3.準(zhǔn)確性 100%

含無抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)單孔板

含抗性培養(yǎng)基的標(biāo)準(zhǔn)單孔板

鏈霉菌的雙篩實驗展示了海黛蘭（HedylaX）智能微生物菌落挑選工作站的高通量與自動化優(yōu)勢。微生物菌落挑選需要抗背景干擾、準(zhǔn)確的菌落識別定位、瓊脂高度的精準(zhǔn)探測與交叉污染的風(fēng)險規(guī)避，才能確保鏈霉菌挑菌具有100%的準(zhǔn)確率。而海黛蘭的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、高清成像系統(tǒng)、AI識別算法、超聲探測以及一次性無菌挑菌涂布頭都完美保障了結(jié)果的精穩(wěn)性。實驗表明，“海黛蘭（HedylaX）”智能微生物菌落挑選工作站不僅能完全避免培養(yǎng)基顆粒的干擾，還能在挑菌涂布的過程中不掛破瓊脂，實現(xiàn)了1mm以上的鏈霉菌菌落自動化挑菌準(zhǔn)確率達(dá)到100%。

相較人工挑菌，3000個鏈霉菌人工挑菌涂布需要大約4天完成，而海黛蘭僅在1天內(nèi)即可以完成所有的工作，海黛蘭（HedylaX）完全可代替人工實現(xiàn)自動化操作，由此實現(xiàn)實驗室24h無人化運轉(zhuǎn)，縮短研發(fā)周期，賦能科研碩果累累，是微生物菌落挑選實驗的理想解決方案。

一次性無菌挑菌球形涂布頭

鏈霉菌是許多病原微生物的生防因子，也是目前研究應(yīng)用廣泛的生防菌。在可以預(yù)見的基因組時代，功能基因組研究將使人類深入了解鏈霉菌家族的基因組信息和次級代謝途徑。通過運用組合生物合成手段，有針對性的改造基因、修飾酶結(jié)構(gòu)、優(yōu)化抗生素合成途徑對鏈霉菌進(jìn)行更合理高效的遺傳操作，將為提高具有重要價值的天然代謝物產(chǎn)量和獲得新代謝物創(chuàng)造更為有利的條件。

HedylaX

Q&A

? 菌落挑選工作站怎樣預(yù)防交叉污染？

a. 頂部裝配有高效過濾系統(tǒng)，產(chǎn)生自上而下的垂直氣流，是設(shè)備內(nèi)部實現(xiàn)局部百級的潔凈效果。

b. 配置紫外燈，工作前后開啟對設(shè)備內(nèi)部的表面進(jìn)行消毒。

c. 一次性無菌挑菌頭，挑菌耗材為一次性自動化耗材，一個菌落對應(yīng)一個耗材，避免重復(fù)使用或消殺不徹底導(dǎo)致交叉污染

d. 固定的挑菌工位和接種工位，從而固定挑菌通道的運動路線，并就近丟棄挑菌頭，避免其他的耗材容器等被污染。

? 瓊脂的高度探測方向？

內(nèi)部配置超聲探測模塊，探測程序通過多次的應(yīng)用測試，可實現(xiàn)稍微不平整的瓊脂高度表面的菌落挑選或涂布。

? 是否可以實現(xiàn)2塊及以上的目標(biāo)板接種？

可以。不僅可實現(xiàn)不同培養(yǎng)基的雙篩接種，也可以實現(xiàn)相同培養(yǎng)基的菌落復(fù)制和重拍。

? 是否可以實現(xiàn)菌液涂布？

可以。可以將轉(zhuǎn)化后的感受態(tài)細(xì)胞懸液接種到標(biāo)準(zhǔn)8孔板的固體培養(yǎng)基表面，通過涂布棒進(jìn)行“回”字型或“Z"字型涂布接種。