Microorganism Species Analysis and Component Analysis

Význam tématu

Analýza mikroorganismů je klíčová pro potravinářský, farmaceutický, environmentální i klinický sektor. Umožňuje kontrolu patogenů, optimalizaci fermentačních procesů, sledování čistoty prostředí a objevování nových bakterií či metabolitů. Integrované analytické přístupy přispívají k rychlejšímu rozhodování, vyšší spolehlivosti výsledků a efektivitě laboratoří.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu je představit ucelenou sadu řešení Shimadzu pro všechny fáze výzkumu mikroorganismů od vizuálního pozorování přes molekulární identifikaci až po chemickou charakterizaci metabolitů a rychlou detekci patogenů.

Použitá metodika a instrumentace

1) Pozorování morfologie:

• Optický mikroskop
• SPM-9600 skenovací sondový mikroskop (rozlišení až desetitisícinásobné zvětšení bez barvení)

2) Genetická identifikace:

• DeNOVA-5000HT BioMEMS DNA sekvenátor (16S rDNA celé řetězce, až 384 vzorků/den)
• BioSpec-nano (mikrospektrofotometr pro stanovení koncentrace nukleových kyselin)
• MultiNA (automatizovaná mikrochipová elektroforéza PCR produktů)

3) Chemická charakterizace metabolitů:

• LCMS-2020 (ESI LC/MS pro analýzu isoprenoidních chinonů menaquinonů)
• GCMS-QP2010 Plus (GC/MS mastných a organických kyselin)
• Prominence HPLC/UFLC (separace sacharidů, aminokyselin, aflatoxinů)
• MALDI-TOF MS (proteinové otisky bakterií)

4) Rychlá detekce genů:

• Ampdirect Plus PCR (eliminace extrakce DNA, přímá real-time PCR detekce verotoxinových genů E. coli)
• Norovirus G1/G2 detekční souprava (RT-PCR přímá detekce viru v stolici)

Hlavní výsledky a diskuse

• SPM umožnil detailní zobrazení bakteriálních tvarů a bičíků bez složité přípravy.
• DeNOVA-5000HT zachytil složení bakteriálních komunit v čistírnách odpadních vod a sledoval dynamiku druhů před, během a po aeraci.
• LCMS-2020 úspěšně profiloval menaquinonové vzorce typických aktinomycet a rozlišil rody na základě relativních poměrů homologů.
• Ampdirect Plus zkrátila časově náročnou extrakci DNA a stabilně amplifikovala Verotoxin-1/2 geny při nízkých koncentracích (10¹ CFU/mL).
• Souprava pro Norovirus prokázala přímou detekci G1/G2 genotypů ve stolici bez předchozí purifikace RNA.

Přínosy a praktické využití metody

• Omezení času a nákladů spojených s přípravou vzorků.
• Vysoká propustnost dat pro metagenomické a environmentální studie.
• Spolehlivá diferenciace blízce příbuzných taxonů na bázi genové i chemické analýzy.
• Rychlá screeningová detekce patogenů pro hygienické a potravinářské kontroly.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace multi-omických dat (genomika, proteomika, metabolomika), automatizace workflow, využití umělé inteligence pro interpretaci obrazových a sekvenačních dat, rozvoj mikrofluidických systémů pro „lab-on-chip“ analýzu a on-line monitorování bioprocesů představují další směřování výzkumu a praxe.

Závěr

Shimadzu nabízí široké spektrum přístrojů a metod pro komplexní výzkum mikroorganismů. Kombinace detailního zobrazování, vysoce propustného sekvenování, chemické charakterizace a rychlých molekulárních testů umožňuje přesnou a efektivní analýzu pro průmyslové, klinické i environmentální aplikace.

Reference

Shimadzu Corporation: Microorganism Solutions Brochure C297-E086, Tokyo 2023.