El sistema de selección y optimización de bacterias de alto rendimiento se utiliza principalmente para seleccionar y optimizar cepas microbianas a través de métodos automatizados eficientes, especialmente en los campos de la fermentación microbiana industrial, la producción de medicamentos y el tratamiento ambiental. Los métodos de selección de cepas suelen basarse en las siguientes técnicas:
1. selección de medios de cultivo
Selección del medio adecuado: la selección de cepas generalmente requiere la selección de diferentes medios de cultivo para promover el crecimiento del microorganismo objetivo y la producción de productos. Los diferentes componentes del medio de cultivo pueden afectar a los metabolitos de la cepa, por lo que es necesario diseñar un medio de cultivo específico en función del producto objetivo o la función objetivo.
Optimización del medio de cultivo: la capacidad de producción de metabolitos de la CEPA se puede optimizar ajustando las fuentes de carbono, nitrógeno, minerales y ph en el medio de cultivo.
2. tecnología de selección de alto rendimiento
La tecnología de detección de alto rendimiento (hts) permite la detección paralela de las características de un gran número de cepas en un período relativamente corto de tiempo. Los métodos comunes de selección de alto rendimiento incluyen:
Método de microplaca: utilizando microplaca de 96 agujeros, 384 agujeros o más, se seleccionan rápidamente el crecimiento de una variedad de cepas, la síntesis de productos y otras manifestaciones.
Detección de cultivos líquidos: a través de un sistema automatizado de tratamiento líquido, se mide automáticamente la tasa de crecimiento de la cepa, la concentración de metabolitos y otra información, y se seleccionan cepas con el mejor rendimiento.
Método de sonda fluorescente: utilizar marcadores o tintes fluorescentes para seleccionar rápidamente excelentes cepas detectando el crecimiento de la CEPA o cambios en los metabolitos.
Método de microscopía automatizada: combinando la tecnología de análisis de imágenes, utilizando escaneo automático de Microscopía y análisis morfológico de colonias, se seleccionan las mejores cepas de muestras a gran escala.
3. selección genómica
Edición genética: modificación dirigida del genoma microbiano con herramientas de edición genética como crispr / cas9 para mejorar la capacidad de producción del producto objetivo o optimizar vías metabólicas específicas.
Escaneo genómico completo: selección de cepas potenciales a través de secuenciación y análisis genómicos, centrándose en aquellos genes metabólicos o tolerantes con ventajas.
Análisis del transcriptoma: a través del análisis del perfil de expresión genética de la CEPA a través del ARN - seq, se seleccionaron cepas que mostraron una actividad eficiente en la vía metabólica objetivo.
4. cribado de metabolitos
Análisis cromatográfico: se utilizan técnicas como la Cromatografía líquida de alto rendimiento (clar), la cromatografía de gases (gc) y la cromatografía de capa fina (tlc) para detectar los metabolitos de las cepas en condiciones de cultivo específicas y seleccionar cepas con mayor capacidad de producción de metabolitos.
Método de análisis de espectrometría de masas (ms): en combinación con el análisis de espectrometría de masas, se realiza un análisis cuantitativo y cualitativo de los metabolitos de las cepas para seleccionar aún más las cepas con mayor rendimiento.
5. selección de Resistencia
Prueba de resistencia: para el cribado de Resistencia específico, como la resistencia a antibióticos o la tolerancia a metales pesados, se puede realizar un cribado de alto rendimiento a través de placas de resistencia o cultivos líquidos para encontrar cepas adaptadas a condiciones ambientales especiales.
Cribado adaptativo ambiental: en algunos procesos de fermentación industrial, las cepas pueden tener que trabajar en condiciones ambientales específicas, como entornos de alta temperatura, bajo pH o alto contenido de sal. A través de la detección en estas condiciones extremas, se pueden encontrar cepas adaptables.
6. selección de la actividad enzimática
Detección de la actividad enzimática: si la CEPA objetivo produce una enzima, se puede utilizar un sustrato adecuado para detectar la actividad enzimática, como un sustrato pigmentario para determinar la reacción catalítica de la enzima. Este método puede seleccionar rápidamente cepas con alta actividad enzimática.
Método de etiquetado de enzimas fluorescentes: utilizando sustratos de etiquetado fluorescente y sistemas de detección para detectar la actividad de las enzimas a través de cambios fluorescentes, se seleccionan cepas con excelentes resultados.
7. selección integral
Selección de múltiples indicadores: combinando la tasa de crecimiento de la cepa, el rendimiento del producto, la tolerancia, las características metabólicas y otros factores, la evaluación integral y la selección de cepas excelentes. Este método a menudo se opera en combinación con plataformas automatizadas de alto rendimiento y puede ser seleccionado a gran escala y eficientemente.
8. aplicación de plataformas automatizadas
Los sistemas de selección de alto rendimiento suelen estar equipados con plataformas automatizadas que permiten automatizar los procesos de procesamiento de muestras, cultivo, detección y análisis. Por ejemplo, la combinación de robots de tratamiento de líquidos y microscopios automatizados permite completar la detección de un gran número de cepas en poco tiempo.
9. análisis y optimización de datos
Análisis de Big data: a través del análisis estadístico y de Aprendizaje automático de los datos de selección de alto rendimiento, se optimizan aún más las estrategias de selección y se mejora la precisión y eficiencia de la selección de cepas.
Algoritmo de aprendizaje automático: utilice el algoritmo de Aprendizaje automático para analizar el impacto de diferentes parámetros (como temperatura, ph, nutrientes, etc.) en el rendimiento de la CEPA durante el cultivo, y optimice automáticamente la estrategia de selección.
A través de estos métodos, el sistema de optimización de selección de bacterias de alto rendimiento puede seleccionar cepas potenciales de manera rápida y efectiva para investigaciones posteriores o aplicaciones industriales.