8月18日至19日，第十三屆全國(guó)微生物資源學(xué)術(shù)研討會(huì)在湖北武漢順利召開。杭州大微生物技術(shù)有限公司張帆總經(jīng)理作為會(huì)議嘉賓受邀參加。作為國(guó)內(nèi)專業(yè)的厭氧菌/微需氧菌培養(yǎng)、檢測(cè)整體解決方案的供應(yīng)商，杭州大微生物的張帆總經(jīng)理圍繞厭氧菌/微需氧菌培養(yǎng)工具的發(fā)展歷程和公司核心產(chǎn)品在微生物培養(yǎng)組學(xué)領(lǐng)域中的多重應(yīng)用，進(jìn)行了標(biāo)題為《厭氧微需氧微生物培養(yǎng)工具進(jìn)展》的主題演講。

在研討會(huì)演講過程中，張帆總經(jīng)理首先從厭氧/微需氧微生物的發(fā)現(xiàn)與歷史、研究的重要性和難點(diǎn)、檢測(cè)及培養(yǎng)手段的發(fā)展歷程等方面進(jìn)行了精彩的介紹。

根據(jù)微生物對(duì)氧氣的利用和耐受程度的不同，科學(xué)家將它們分為好氧、微需氧、嚴(yán)格厭氧、兼性厭氧和耐氧微生物。

19世紀(jì)60年代，法國(guó)科學(xué)家路易斯·巴斯德開啟了厭氧微生物學(xué)研究。他根據(jù)微生物是否可以在有氧條件下生長(zhǎng)，將微生物劃分為好氧和厭氧微生物，并于1877年分離出了第一個(gè)致病性厭氧菌,從此拉開了厭氧微生物研究的序幕。

在當(dāng)時(shí),巴斯德研究厭氧菌的過程中，使用了很多方法去分離、培養(yǎng)厭氧菌，他曾采用燭缸法、煮沸法以及抽氣法來制造出厭氧環(huán)境，都成為主流的厭氧操作技術(shù)。但這些方法受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)展，并不能生成嚴(yán)格的厭氧環(huán)境。

除此以外，在厭氧培養(yǎng)的時(shí)候，還需采用深層瓊脂/液體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，并結(jié)合液封或者橡膠塞、密封罐等方式密封。這些方法沿用至今，但它們難以真正隔絕氧氣，而且在挑取深層單菌落的過程中也容易被污染。

在過去，人們認(rèn)為巴斯德點(diǎn)（氧分壓達(dá)到當(dāng)前大氣氧分壓水平的1%，大約94μmol/L）是好氧和厭氧微生物生長(zhǎng)的分界點(diǎn)，然而這一論點(diǎn)由于脆弱擬桿菌的發(fā)現(xiàn)被迭代，由于脆弱擬桿菌需要利用nmol/L級(jí)的氧氣生長(zhǎng)，因此這對(duì)厭氧培養(yǎng)工具提出了更嚴(yán)格的要求。

與此同時(shí)，美國(guó)微生物學(xué)家Robert E. Hungate在1944年對(duì)牛瘤胃中纖維素降解微生物進(jìn)行研究時(shí)，他所提出的滾管法成功培養(yǎng)了纖維梭菌。經(jīng)過不斷完善，該方法已成為厭氧微生物分離培養(yǎng)的經(jīng)典方法。

滾管培養(yǎng)法的核心步驟分為三步：高純無氧、接種&密封、滾管培養(yǎng)。

20世紀(jì)70年代，第一個(gè)商品化厭氧產(chǎn)氣袋在日本誕生，其基本原理是將密閉空間中的氧氣*或者部分吸收，同時(shí)產(chǎn)生二氧化碳。產(chǎn)氣袋操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用范圍廣，高效經(jīng)濟(jì)且針對(duì)性強(qiáng)，直至今天仍然是很多實(shí)驗(yàn)室入門級(jí)的研究工具。

1975年，英國(guó)Electrotek（依萊泰科）制造了第一臺(tái)厭氧手套箱，這是迄今為止*的厭氧菌培養(yǎng)的最佳儀器之一，在分離接種環(huán)節(jié)能提供厭氧保護(hù)，并通過內(nèi)置方式提供相對(duì)精確的溫控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)微生物培養(yǎng)；同時(shí)在培養(yǎng)過程中，透過玻璃可直接觀察微生物生長(zhǎng)情況并集合其配套的手套可及時(shí)進(jìn)行二次分純。

20世紀(jì)80年代，基于Maclntosh和Flides氣體替換法的厭氧培養(yǎng)系統(tǒng)在歐洲誕生，主要原理是采用氣體抽排置換方法來制造培養(yǎng)氣體環(huán)境。

直到2003年，荷蘭Anoxomat公司推出MARK品牌厭氧培養(yǎng)系統(tǒng)。2008年，杭州大微將這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并結(jié)合市場(chǎng)需求開發(fā)出第一代的DW 100A-K智能厭氧微生物培養(yǎng)系統(tǒng)，并在之后的技術(shù)發(fā)展和需求更迭的過程中不斷更新完善。

當(dāng)前，全新一代DW 100A-K智能厭氧微生物培養(yǎng)系統(tǒng)主要的特點(diǎn)為智能控氣與智能密封?？諝馀c無氧混合氣的交互置換僅通過一根氣管進(jìn)行，從而達(dá)到嚴(yán)格的氣體密封環(huán)境。同時(shí)通過每次實(shí)驗(yàn)前對(duì)密封罐體漏氣點(diǎn)的自動(dòng)檢測(cè)確保密封性，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的精確質(zhì)控，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

受益于培養(yǎng)系統(tǒng)的腔體大小，培養(yǎng)系統(tǒng)里的厭氧環(huán)境生成速度與手套箱相比明顯加快，避免了厭氧微生物樣品長(zhǎng)時(shí)間暴露在相對(duì)較高濃度的氧氣環(huán)境，以達(dá)到保護(hù)微生物資源的目的。

DW 100A-K智能厭氧微生物培養(yǎng)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，通過菜單選擇目標(biāo)氧氣濃度，一鍵啟動(dòng)，全程自動(dòng)化；當(dāng)我們?cè)谧瞿c道菌群研究時(shí)需模擬腸道環(huán)境，在無法知曉微生物最佳培養(yǎng)條件下，可利用儀器設(shè)置不同培養(yǎng)環(huán)境，平行對(duì)比培養(yǎng)結(jié)果。

系統(tǒng)使用時(shí)，僅需把培養(yǎng)物放入罐體，將密封罐體與主機(jī)相連（主機(jī)連接無氧氣的混合氣瓶），通過在菜單上選擇厭氧或特定氧氣濃度，選擇完畢之后一鍵確認(rèn)啟動(dòng)，系統(tǒng)即可自動(dòng)完成抽真空、壓力控制、氧氣濃度控制、密封性測(cè)試等一系列操作，4min即可達(dá)到厭氧環(huán)境，2min即可達(dá)到微需氧環(huán)境。隨后機(jī)器自動(dòng)提示，此時(shí)可將罐體與機(jī)器脫離，并將培養(yǎng)罐放入恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)。

DW 100A-K智能厭氧微生物培養(yǎng)系統(tǒng)培養(yǎng)罐體規(guī)格多樣，從放置6皿到40皿所需的培養(yǎng)罐均有配置，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同樣本類型、不同溫度、不同環(huán)境的同時(shí)培養(yǎng)。

目前，DW-100A-K智能厭氧微生物培養(yǎng)系統(tǒng)在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，適用于各類厭氧微生物培養(yǎng)、致病菌風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、益生菌培養(yǎng)研究、微生物培養(yǎng)組學(xué)等諸多領(lǐng)域，并已得到應(yīng)用驗(yàn)證。

2020年，中國(guó)海關(guān)科學(xué)技術(shù)研究中心對(duì)DW-100A-K智能厭氧微生物培養(yǎng)系統(tǒng)效果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示：該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，培養(yǎng)效果良好，運(yùn)行成本低，無耗材。

在專題演講的最后，張帆總經(jīng)理引用了2019年Nature Reviews Microbiology中一篇文章，文中提到地球上超過70%的微生物分布在陸地和海洋深部缺氧沉積物中，這表明地球上的微生物仍然以厭氧微生物為主。因此，DW-100A-K智能厭氧微生物培養(yǎng)系統(tǒng)也將持續(xù)成為厭氧微生物培養(yǎng)的重要手段和工具。

作為先進(jìn)的微生物檢測(cè)儀器制造商，杭州大微接下來將在兩個(gè)方面推進(jìn)在厭氧微生物領(lǐng)域的研究：

一是針對(duì)各種厭氧菌基于MALDI-TOF平臺(tái)制備厭氧微生物數(shù)據(jù)庫，屆時(shí)杭州大微將與伙伴實(shí)驗(yàn)室展開合作，建立共享機(jī)制，提升在培養(yǎng)組學(xué)中微生物蛋白圖譜的數(shù)據(jù)累積；

二是對(duì)傳統(tǒng)厭氧手套箱進(jìn)行改造，在內(nèi)放置酶標(biāo)板，實(shí)現(xiàn)厭氧環(huán)境下高通量96孔板或384孔板的培養(yǎng)，以提升微生物分離率；同時(shí)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上嘗試將流式細(xì)胞儀放入專用厭氧手套箱。

讓未培養(yǎng)微生物可分離培養(yǎng)，是我們共同的長(zhǎng)期目標(biāo)。

厭氧微生物的世界，杭州大微期待與您一起探索！