PIXL菌落高精度挑選工作站在抑菌圈研究中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：862　發(fā)布日期：2024-6-6　來(lái)源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

抑菌圈（Automatic Zone of Inhibition，ZOI）是細(xì)菌學(xué)中常用的一個(gè)概念，指的是在一定條件下，感染性細(xì)菌生長(zhǎng)所形成的周?chē)逦臒o(wú)菌區(qū)域，抑菌圈（Automatic Zone of Inhibition，ZOI）的測(cè)定是抗菌研究的基石，對(duì)研究細(xì)菌感染和藥物敏感性有著重要的意義。

英國(guó)SINGER公司在PIXL菌落高精度挑選工作站上開(kāi)發(fā)了一款自動(dòng)ZOI檢測(cè)和分析功能，它使檢測(cè)、篩選和挑選產(chǎn)生抗菌素的微生物菌落成為可能。

PIXL的ZOI模式(P-ZOI)是一種直觀和高效的工具，可以準(zhǔn)確地測(cè)量培養(yǎng)皿和SBS板上不同菌種的ZOI和菌落大小，P-ZOI測(cè)量的區(qū)域大小與手動(dòng)測(cè)量相比有著顯著的優(yōu)勢(shì)，比人工測(cè)量增強(qiáng)了數(shù)據(jù)可追溯性。綜合特征指標(biāo)的輸出，可以與PIXL的自動(dòng)精確挑菌能力結(jié)合使用，隨著抗菌化合物發(fā)現(xiàn)，合成生物學(xué)和微生物生態(tài)學(xué)的應(yīng)用，P-ZOI為用戶提供了一個(gè)可靠易用的解決方案，以簡(jiǎn)化ZOI工作流程，改進(jìn)數(shù)據(jù)采集，并加速下游工藝。

P-ZOI具有直觀的用戶體驗(yàn)，可指導(dǎo)用戶運(yùn)行抑菌圈程序，包括在PIXL中對(duì)90mm培養(yǎng)皿或SBS板進(jìn)行成像(圖1)。PIXL使用最先進(jìn)的菌落ZOI檢測(cè)算法對(duì)圖像進(jìn)行分割，以區(qū)分工具菌（對(duì)抗生素敏感）涂層，ZOI和菌落（產(chǎn)生抗生素），用戶選擇那些他們想要的菌落和區(qū)域，進(jìn)行進(jìn)一步分析或使用PIXL挑菌篩選程序。篩選程序可基于的參數(shù)，包括平板上菌落或抑菌圈的大小、顏色、臨近度及其他特征，ZOI和菌落的量化指標(biāo)可連同平板的原始圖像和注釋圖像一起導(dǎo)出，用戶可以使用PIXL挑菌工作站將感興趣的菌落挑選到不同的平板上，以便在瓊脂或液體培養(yǎng)基中進(jìn)一步培養(yǎng)，或用于下游應(yīng)用。

P-ZOI的軟件靈活，可與用戶特定需求相適應(yīng)，照明條件、檢測(cè)算法、篩選參數(shù)均可調(diào)節(jié)，可進(jìn)行最優(yōu)化的抑菌圈和群體檢測(cè)。P-ZOI結(jié)合了先進(jìn)的算法，能夠檢測(cè)菌落形態(tài)、工具菌涂層顏色和質(zhì)地、ZOI大小和重疊ZOI等特征差異，這種適應(yīng)性確保了在處理不同微生物或復(fù)雜實(shí)驗(yàn)條件時(shí)的可靠性(圖2)。

P-ZOI可以檢測(cè)直徑為2至9mm抑菌圈內(nèi)的中心菌落，并且可以檢測(cè)直徑為8至80mm的抑菌圈，與其他抑菌圈重疊(按半徑計(jì)算)高達(dá)40%。通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)抑菌圈，PIXL無(wú)需人工測(cè)量，最大限度地減小人為誤差，并具有更好的樣品和分析數(shù)據(jù)之間的可追溯性。

[圖2：P-ZOI可適用于一系列實(shí)驗(yàn)要求。(上圖)在帶有大腸桿菌涂層和中央菌落的90mm培養(yǎng)皿上自動(dòng)進(jìn)行抑菌圈和菌落測(cè)定，抑菌圈用黃色圈起來(lái)，菌落用紅色圈起來(lái)，(上圖)枯草芽孢桿菌涂層和大腸桿菌中心菌落在SBS板上的自動(dòng)重疊區(qū)和菌落測(cè)定，重疊區(qū)域用黃色虛線突出顯示，使用PIXL的中心性選項(xiàng)，篩選中心菌落，較小的、非中心的菌落被檢測(cè)出來(lái)并用藍(lán)色圈標(biāo)注。]

P-ZOI輸出的數(shù)據(jù)和圖片，可供用戶分析數(shù)據(jù)和發(fā)表文章使用（圖3)，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)包含特征參數(shù)的定量測(cè)量，如菌落和ZOI大小以及與其他特征，這些指標(biāo)使用戶能夠進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并從他們的數(shù)據(jù)中獲得有價(jià)值的信息。

與這些數(shù)據(jù)表一起，PIXL生成帶注釋的圖像，這些圖像可以與數(shù)據(jù)表交叉引用，注釋后的圖像可以導(dǎo)出，根據(jù)需要顯示或隱藏菌落的ID、ZOI的ID或ZOI半徑，這些圖像作為視覺(jué)參考，促進(jìn)結(jié)果共享和驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯性，未注釋的圖像也可以導(dǎo)出，允許用戶在第三方軟件中進(jìn)行自己的分析或注釋。

[圖3:P-ZOI導(dǎo)出數(shù)據(jù)用于下游應(yīng)用，PIXL自動(dòng)生成的帶注釋的ZOI板，圖像中的標(biāo)簽對(duì)應(yīng)于導(dǎo)出的表，其中包含可檢測(cè)特征的測(cè)量值。]

使用PIXL挑取抑菌圈內(nèi)的菌落

PIXL為研究人員提供了一種實(shí)用而有效的解決方案，可以選擇生長(zhǎng)在抑菌圈內(nèi)的菌落，并將它們轉(zhuǎn)移到不同的平板上進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。

使用PIXL，用戶可以靈活地在抑菌圈內(nèi)挑選菌落并將其轉(zhuǎn)移到各種板格式，包括瓊脂板、含有培養(yǎng)基或測(cè)定試劑的多孔或深孔板、或PCR板。

PIXL可靠地執(zhí)行ZOI工作流程并簡(jiǎn)化下游應(yīng)用程序

由于區(qū)域形狀不規(guī)則，工具菌涂層和抑菌圈邊界之間存在生長(zhǎng)漸變，人工測(cè)量ZOI半徑可能存在主觀估測(cè)，因此不同用戶在手動(dòng)測(cè)量ZOI半徑方面存在顯著差異，標(biāo)準(zhǔn)差(SD)為0.5 mm。超過(guò)80%的PIXL的半徑測(cè)量值在人工確定的平均半徑的2 SD以內(nèi)，PIXL的輸出和人工測(cè)量值之間高度相似。

在ZOI工作流程中使用PIXL的一個(gè)重要好處是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和可追溯性，PIXL存儲(chǔ)所有生成的數(shù)據(jù)，使研究人員能夠輕松地追溯測(cè)量到特定區(qū)域或特定板上的菌落，該特性增強(qiáng)了數(shù)據(jù)管理，促進(jìn)了結(jié)果驗(yàn)證和再現(xiàn)性，此外，PIXL的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能包括各種不容易用手動(dòng)方法測(cè)量的指標(biāo)，例如菌落和抑菌圈顏色、亮度、圓度以及與其他抑菌圈的重疊，這些全面的數(shù)據(jù)為用戶提供了更多的機(jī)會(huì)來(lái)深入了解平板上微生物之間的相互作用。

使用PIXL執(zhí)行ZOI工作流程的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是，具有抑菌圈的菌落的下游處理通過(guò)自動(dòng)挑菌變得更容易，PIXL精確地確定抑菌圈內(nèi)菌落的位置，在默認(rèn)條件下定位精度為0.13 mm(±0.05 SD)，這種精度使PIXL能夠精確地挑選菌落并將它們轉(zhuǎn)移到下游應(yīng)用的新板上，通過(guò)自動(dòng)化菌落挑選過(guò)程，PIXL節(jié)省了研究人員的時(shí)間和精力，并消除了人為錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。

應(yīng)用

PIXL ZOI模式具有廣泛應(yīng)用的潛力。

抗菌化合物發(fā)現(xiàn)工作流程

PIXL的ZOI模式可用于篩選微生物文庫(kù)或環(huán)境樣品，并分離產(chǎn)生針對(duì)目標(biāo)微生物的抗菌化合物的菌落，例如，從土壤中提取的環(huán)境樣本可以在目標(biāo)微生物的涂層上進(jìn)行篩選，培養(yǎng)后，PIXL的ZOI模式可用于檢測(cè)和測(cè)量對(duì)目標(biāo)微生物產(chǎn)生抗菌素的菌落周?chē)囊种茀^(qū)。
可以根據(jù)測(cè)量的菌落性質(zhì)和抑制區(qū)(例如ZOI大小)對(duì)這些菌落進(jìn)行優(yōu)先排序，使用PIXL來(lái)挑選感興趣的菌落進(jìn)行下游處理，以加速對(duì)感興趣的目標(biāo)具有抗菌活性的微生物菌株的表征。

合成生物學(xué)和代謝工程工作流程

PIXL的ZOI模式可用于篩選基于菌落和抑菌圈測(cè)量特性的轉(zhuǎn)基因菌株或突變文庫(kù)，例如，可用于檢測(cè)用于產(chǎn)生特定感興趣化合物的菌落周?chē)囊种茀^(qū)，通過(guò)量化區(qū)域的大小和形狀，用戶可以識(shí)別具有最高抗菌活性的菌落，這些菌落可以用PIXL進(jìn)行進(jìn)一步的表征和優(yōu)化，以加速微生物菌株的發(fā)展，提高生產(chǎn)能力。

微生物生態(tài)學(xué)工作流程

PIXL的ZOI模式還可以用來(lái)評(píng)估微生物群落內(nèi)部的相互作用，幫助解開(kāi)復(fù)雜的生態(tài)關(guān)系，例如，可用于研究從人類腸道分離的致病菌和共生菌之間的相互作用，通過(guò)分析瓊脂平板上的抑制區(qū)，用戶可以確定病原菌株對(duì)共生微生物的抑制效果，反之亦然。

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