ソース: ジョナサン・F・ブレイズ1,エリザベス・スーター1,クリストファー・P・コルボ1
1ワーグナーカレッジ生物科学科、1キャンパスロード、スタテンアイランドニューヨーク、10301
原核生物の定量的評価は、その豊富さ、指数関数的増殖の傾向、集団内の種の多様性、および特定の生理学的ニーズを考えると、厄介なことができます。この課題を複雑にすることは、細菌が複製する4相の性質(ラグ、ログ、静止および死)です。微生物の濃度を正確に推定する能力は、同定、単離、栽培、および特性評価を成功させるために必要である(6)。そのため、微生物学者は、臨床、産業、製薬、学術実験室環境(2,4,6)において、細菌およびウイルス負荷を確実に定量化するために、1世紀以上にわたってシリアル希釈および様々なめっき技術を採用してきました。この方法論の説明は、ドイツの科学者で医師のロバート・コッホが感染症を引き起こす薬剤に関する研究を発表した1883年に最初に現れました(2)。現代の細菌学の父と呼ばれることが多いコッホの前述の技術は、世界中の微生物の列挙のゴールドスタンダードとなっています。
シリアル希釈は、初期溶液(溶液0)を液体希釈剤(ブランク)の固定体積に連続的に再懸濁して、既知または未知の実体(溶質、生物など)の系統的な減少である。これらのブランクは通常0.45%の生理生理で構成されるが、組成物は変化させることができる(7)。実験者は、各希釈剤に対して任意の体積を選択できますが、ほとんどの場合、10の倍数であり、サンプルの対数減少を容易にします。例えば、溶液0は、10mLの栄養スープに懸濁した合計100個の大腸菌細胞を含む。溶液0の1mLを除去し、9 mLの生理生理物(希釈剤1)に添加した場合、新しい溶液(溶液1)は大腸菌の初期濃度の1/10分の1を含むであろう。この例では、新しい溶液(解1)には10の大腸菌細胞が含まれる。このプロセスを1mLの溶液1を除去し、別の9mLの生理塩分(希釈剤2)に添加することで、1つの大腸菌細胞のみを含む溶液2が得られます。各新しい溶液(希釈液9mL+溶液1mL)は合計10mLを含むので、この還元の希釈係数は10個であるか、またはこれが10倍の連続希釈であったと結論付けることができます(図1)。この例では 100 個のセルから始まり、10 倍の希釈を行っているため、1 セルの絶対最小濃度に達するには 2 つのステップのみが必要です。
図 1: ストック ソリューションのシリアル希釈。ストック溶液(溶液0)の1 mLアリコートを、0.45%生理塩水の9 mLを含むチューブ1に添加する(希釈1)。この混合物の積は溶液1である。新しく作成した溶液1の1 mLをアリコートし、チューブ2に加えて繰り返します。アリクォートとリサスペンションは、最終的なチューブに達するまでこの方法で継続し、各ステップでそれぞれ10倍の10倍のストック濃度を希釈します。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
シリアル希釈は、所望の生物の管理可能な濃度を得るための最も簡単な技術であり、それは、微生物学者によって使用される多くのめっき技術のちょうど2つ、ペトリ皿のストリークと広がりによって補完されます。このアプローチのこの利点は、実験者が単一種の純粋な株を収穫したり、混合集団から別株を分離する(7)。ストリーキングは、適切な栄養素が利用可能な場合に成長する固体培地(一般的にアガロースからなる)に生物を導入することによって達成されます。硬い正弦波パターンで培地を通して無菌接種ループを静かに掃引し、実験者の波形の周波数に比例して生物を分配する。ペトリ皿を3分の1または4分の1(象限ストリーク)に分割し、皿の新しい領域が入力されるにつれて各ストリークの頻度を減らすことは、徐々にその領域を占有できる微生物の数を減らし、単一のコロニーを生成します。定量化できない細菌の芝生。スプレッドメッキは、サンプルを追加的に希釈しません。滅菌ガラス拡散機は、ペトリ皿全体に懸濁液媒体のアリコートを配布するために使用されます(図2)。スプレッドプレート上で成長するコロニーは、単一のセルから生じ、皿上の各コロニーは、CFU/mL(6)(図3)ソフト寒天およびレプリカとして表される所定の懸濁液中の1ミリリットル当たりのコロニー形成単位数を推定するためにカウントすることができる。めっきは、前述の技術のバリエーションであり、バクテリオファージおよび変異スクリーニングの分離を可能にする(1,7)。
図2:細菌列挙および歪み分離のためのプレートストリーキング。ペトリ皿の底に識別情報(細菌名、日付、メディア)をラベル付けし、3分の1に分けます。ストックサンプルの適切な希釈を選択した後、無菌(使い捨てまたは炎)接種ループを取り、それを試験管(ここでは、T3)に沈めます。片側のペトリ皿カバーを少し上げて、接種ループだけが寒天にアクセスできるようにします。寒天を危険にさらさないために注意しているジグザグの方法でメディアの上部を横切って接種ループを滑空します。プレートを約1/3rd(〜118°)回転させ、ジグザグ運動の周波数を下げます。最後の時間を回転させ、ジグザグの周波数をもう一度下します。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図3:スプレッドメッキ。好気性ゾーンの1gをT1で再懸濁し、次いで連続的に希釈した。滅菌ガラスまたはプラスチックの使い捨て可能な広がる棒は各皿に接種を配るために使用される。これを嫌気性ゾーンの1gで繰り返した。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
連続希釈と同様に、対数スケールは、組織の濃度を表すために使用されます。100mm x15mmを測定する標準的なペトリ皿で成長したコロニーの数は、成長の孤立したクラスターを識別することによって手動で(または計算処理の助けを借りて自動化される)列挙することができる。合計が 30 未満または 300 未満のカウントは、それぞれカウントする数が少なすぎる (TFTC) またはカウントが多すぎる (TNTC) と定義する必要があります。後者の場合、新しいペトリ皿を再ストリークする前に濃度を下げるシリアル希釈を行う必要があります。3つの別々のペトリ皿から識別された自己完結型コロニーの数を平均し、希釈係数によって平均を乗算すると、CFU/mLが得られます。CFU/mLのログ10を時間に対してプロットすると、生物の平均生成時間が明らかになる(7)。
1. セットアップ
2. メディアの準備
3. 希釈剤の調製
4. 対象生物の育成
5. シリアル希釈
6. スプレッドメッキ
7. ストリーキング
8. データ分析と結果
メッキによる細菌の列挙およびひずみ分離には、標的生物の管理可能な濃度が必要です。従って、成功しためっきは連続希釈に起因する。したがって、前述の技術は、微生物学的検査および実験の基礎であり続ける。設計上簡単ですが、希釈因子とめっき技術は、各方法の完全性を損なうことなく結果を強化するために実験者によって変更することができます。細菌の増殖の4つの段階をプロットすることは、所望の微生物を特徴付けるときに役立ちます。これらの相、ラグ、ログ、静止、および死は、細菌複製の変化によって特徴付けられます。遅れ期は、生理的適応による成長が遅く、ログ相は生存細胞の指数関数的上昇を特徴とする最大増殖の期間であり、その後、環境の制限と毒素の蓄積のために静止期に達し、細胞数が減少し始める死期の前に。これは、連続的に希釈(または混乱を避けるために1ステップの希釈)によって達成することができ、時間0から始まる合計8時間の1時間ごとに解対溶0(解対0は、各希釈後に振盪インキュベーターに戻す必要があります)。時間0の単一希釈体の CFU/ml のログ10を計算し、Y 軸にプロットします。サンプル時間1に対してこの計算を繰り返します (時間0と同じ希釈係数を使用して CFU/mL を計算してください)。X 軸に毎回(時間1-時間8)がプロットされるまで繰り返します。
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