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DE19808969A1 - Verfahren und Gerät zur Isolierung von aeroben und anaeroben prokaryotischen Einzelzellen bzw. Klonen aus Misch- oder Reinkulturen - Google Patents

Verfahren und Gerät zur Isolierung von aeroben und anaeroben prokaryotischen Einzelzellen bzw. Klonen aus Misch- oder Reinkulturen

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DE19808969A1
DE19808969A1 DE1998108969 DE19808969A DE19808969A1 DE 19808969 A1 DE19808969 A1 DE 19808969A1 DE 1998108969 DE1998108969 DE 1998108969 DE 19808969 A DE19808969 A DE 19808969A DE 19808969 A1 DE19808969 A1 DE 19808969A1
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Germany
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anaerobic
capillary
sterile
buffer
prokaryotes
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DE1998108969
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Froehlich
Koenig
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Individual
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/02Separating microorganisms from their culture media
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/04Cell isolation or sorting

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  • Virology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

Eine Voraussetzung für die biochemische und physiologische Untersuchung von Prokaryoten wie auch für ihre technische Verwendung ist die Isolierung und die Handhabung von Reinkulturen. Besonders ökologisch orientierte Mikrobiologen, aber auch Hygieniker oder medizinische Mikrobiologen sind oft mit dem Problem konfrontiert, Reinkulturen aus komplexen Mischungen zu erhalten. Weiterhin ist es für manche Fragestellungen von Interesse, aus einer Reinkultur eine Einzelzelle zu entnehmen. Die Isolierung über konventionelle Plattierungstechniken ist oft schwie­ rig und zeitaufwendig. In vielen Fällen können auch keine Verdünnungstechniken angewendet werden, da andere Prokaryoten als der interessierende in der Mehrzahl sind. Im allgemeinen sind die prinzipiellen Verfahren zur Isolierung von Prokaryoten seit Robert Koch nicht wesentlich verbessert worden (Gerhardt et al., 1994). Einer neuerer Ansatz für die Isolierung von Einzellern stellt die Verwendung von optischen Laserpinzetten dar (Huber et al., 1995), für das aber sehr große Aufwendungen not­ wendig sind.
Aufgabe der Erfindung soll ein einfach handhabbares Verfahren zur Isolierung von prokaryotischen Einzelzellen aus Mischkulturen oder einzelnen Zellklonen aus einer Kultur sein.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Mikromanipulator mit Kapillare eingesetzt wird. Um die Isolierung von Reinkulturen von Prokaryoten (Bacteria, Archaea) aus komplexen natürlichen Populationen und gemischten Laborkulturen sowie das Klo­ nieren von Einzelzellen aus Reinkulturen zu erleichtern, wurde ein Verfahren ent­ wickelt, mit dem ein einzelner Zellklon aus einer Mischkultur oder Reinkultur direkt zu entnehmen ist. Die Zelle kann dann kultiviert oder kann in einer Single Cell PCR eingesetzt werden.
Die Isolierung wird mit Hilfe eines Mikromanipulators, der in der Regel für intrazyto­ plasmatische Spermieninjektion (ICSI), Transfer von embryonalen Stammzellen (ES- Cells) in Plastozysten, Transfer von Spermien, Halten von suspendierten Zellen (Oozyten), Mikroinjektion in adhärente Zellen eingesetzt wird, ausgerüstet mit einer Kapillare (z. B. Bactotip, siehe Fig. 2), durchgeführt. Diese Methode kann auch zur Isolierung von anderen Mikroorganismen wie z. B. Protozoen, Hefen, Pilzsporen und anderen eukaryotischen Einzelzellen sowie Zellkernen angewandt werden. Für die Isolierung von prokaryotischen Zellen wird der Mikromanipulator weiter mit einem Transjektor oder einer Handpumpe ausgerüstet.
Das Verfahren wird in folgenden Verfahrensschritten durchgeführt:
Aerobe Prokaryoten
  • - Die Probe mit den Prokaryoten wird in sterilem Puffer bzw. in einer anderen Flüs­ sigkeit suspendiert.
  • - Dann wird mit demselben Puffer bzw. Flüssigkeit eine geeignete Verdünnung her­ gestellt.
  • - Die Bakteriensuspension wird auf einem Deckglas als dünner Film ausgestrichen.
  • - Das Deckglas wird an der Luft getrocknet.
  • - Die Kapillare (z. B. Bactotip) wird vor der Bakterienaufnahme teilweise mit sterilem Puffer bzw. Flüssigkeit befüllt.
  • - Die Spitze der Kapillare vorzugsweise mit Anschliff wird so nahe an die zu iso­ lierende prokaryotische Zelle gebracht, bis ein Tropfen aus der Spitze austritt und die Prokaryotenzelle benetzt.
  • - Die in dem Tropfen suspendierte Prokaryotenzelle wird in die Kapillare einge­ saugt.
  • - Die Einzelzelle wird dann in ein steriles Kulturgefäß mit geeignetem Kulturmedium überführt oder auf die Oberfläche eines sterilen festen Nährmediums aufgebracht und inkubiert.
Anaerobe Prokaryoten
  • - Die Probe mit den Prokaryoten wird in sterilem anaerobem Puffer bzw. Flüssigkeit suspendiert.
  • - Dann wird unter anaeroben Bedingungen mit demselben Puffer bzw. Flüssigkeit eine geeignete Verdünnung hergestellt.
  • - Mit einer Spritze mit Kanüle wird anaerobes Kulturmedium z. B. Hungate-Kultur­ röhrchen entnommen.
  • - Ein Aliquot der Prokaryotenkultur wird unter anaeroben Bedingungen z. B. in einer speziellen Kammer (Fig. 3) unter Inertgasatmosphäre (z. B. Stickstoff oder Argon) auf einem Deckglas als dünner Film verteilt.
  • - Das Deckglas wird unter anaeroben Bedingungen z. B. in der Kammer unter Inertgasatmosphäre getrocknet.
  • - Die Kapillare (z. B. Bactotip) wird vor der Bakterienaufnahme teilweise mit steri­ lem anaerobem Puffer bzw. Flüssigkeit befüllt.
  • - Die Spitze der Kapillare vorzugsweise mit einem Anschliff wird so nahe an die zu isolierende prokaryotische Zelle gebracht, bis ein Tropfen aus der Spitze austritt und die Prokaryotenzelle benetzt.
  • - Die Einzelzelle wird dann z. B. in ein Hungate-Kulturröhrchen mit anaerobem Kulturmedium überführt und inkubiert.
Die Bakterien werden mit einer Kapillare, (z. B. Bactotip) transferiert. Das andere Ende des Bactotips wird mit einem sterilen Öltropfen verschlossen. Bei Bedarf kann die Innenfläche der Kapillare mit Dichlordimethylsilan behandelt werden.
Fig. 1 und 2 zeigen sowohl die Verfahrensschritte als auch das Gerät am Bei­ spiel der Benutzung der Kapillare "Bactotip". Die Kapillare hat vorzugsweise einen Anschliff und hat in Abhängigkeit von der Größe der zu entnehmenden Zelle eine Öffnung bis ca. 100 µm, vorzugsweise von ca. 5 µm-10 µm.
Die Anwendung der Erfindung bringt beispielsweise folgende Vorteile:
  • - Direkte selektive Auswahl einzelner prokaryotischer Zellen aus Mischpopulationen oder Reinkulturen für die Kultur unter dem Mikroskop.
  • - Große Zeitersparnis gegenüber Plattierungstechniken und Verdünnungstechniken zur Isolierung von bestimmten Prokaryoten aus Mischkulturen.
  • - Möglichkeit der Vereinzelung langsamwachsender Prokaryoten, ohne daß diese überwachsen werden können.
  • - Möglichkeit der selektiven Kultivierung von einzelnen, in der Minderheit vorhandener Prokaryoten.
  • - Möglichkeit des direkten Einsatzes von mikroskopisch sichtbaren Prokaryoten- Zellen in der PCR.
Literatur
Eppendorf, Hamburg (1997) Katalog: Produkte und Systeme für das Labor, S. 66-71.
Gerhardt, P., Murray, R. G. E., Wood, W. A., Krieg, N. R. (1994) Methods for General and Molecular Bacteriology. American Society for Microbiology, Washington D.C. Huber, R., Burggraf, S., Mayer, T., Barns, S. M., Rossnagel, P., Stetter, K.O. (1995) Isolation of a hyperthermophilic archaeum predicted by in situ RNA analysis. Nature 376, 57-58.
Bezugszeichenliste
1
Markierungszeichen
2
Schrägschliff
3
Silylierte Glasoberfläche
4
Steriles Mineralöl
5
Spannkopf
6
Kondensorlinse
7
Variable Abdeckung
8
Gaseinlaß
9
Aussparung für Manipulator
10
Kammerverschluß
11
Kammerboden
12
Aussparung für Deckglas

Claims (3)

1. Verfahren zur Isolierung von aeroben und anaeroben prokaryotischen Einzel­ zellen bzw. Klonen aus Misch- oder Reinkulturen einschließlich aus natürlichen und künstlichen Mischpopulationen gekennzeichnet durch folgende Verfahrens schritte:
Aerobe Prokaryoten
  • - Die Probe mit den Prokaryoten wird in sterilem Puffer bzw. in einer anderen Flüs­ sigkeit suspendiert.
  • - Danach wird mit demselben Puffer bzw. mit derselben Flüssigkeit eine geeignete Verdünnung hergestellt.
  • - Die Bakteriensuspension wird auf einem Deckglas als dünner Film ausgestrichen.
  • - Das Deckglas wird an der Luft getrocknet.
  • - Die Kapillare (z. B. Bactotip) wird vor der Bakterienaufnahme teilweise mit sterilem Puffer bzw. steriler Flüssigkeit befüllt.
  • - Die Spitze der Kapillare vorzugsweise mit Anschliff wird so nahe an die zu iso­ lierende prokaryotische Zelle gebracht, bis ein Tropfen aus der Spitze austritt und die Prokaryotenzelle benetzt.
  • - Die in dem Tropfen suspendierte Prokaryotenzelle wird in die Kapillare einge­ saugt.
  • - Die Einzelzelle wird dann in ein steriles Kulturgefäß mit geeignetem Kulturmedium überführt oder auf die Oberfläche eines sterilen festen Nährmediums aufgebracht und inkubiert.
Anaerobe Prokaryoten
  • - Die Probe mit den Prokaryoten wird in sterilem anaerobem Puffer bzw. in steriler Flüssigkeit suspendiert.
  • - Danach wird unter anaeroben Bedingungen mit demselben Puffer bzw. derselben Flüssigkeit eine geeignete Verdünnung hergestellt.
  • - Mit einer Spritze mit Kanüle wird anaerobes Kulturmedium z. B. Hungate-Kultur­ röhrchen entnommen.
  • - Ein Aliquot der Prokaryotenkultur wird unter anaeroben Bedingungen z. B. in einer speziellen Kammer (Fig. 3) unter Inertgasatmosphäre (z. B. Stickstoff oder Argon) auf einem Deckglas als dünner Film verteilt.
  • - Das Deckglas wird unter anaeroben Bedingungen z. B. in der Kammer unter Inertgasatmosphäre getrocknet.
  • - Die Kapillare (z. B. Bactotip) wird vor der Bakterienaufnahme teilweise mit steri­ lem anaerobem Puffer bzw. steriler Flüssigkeit befüllt.
  • - Die Spitze der Kapillare vorzugsweise mit einem Anschliff wird so nahe an die zu isolierende prokaryotische Zelle gebracht, bis ein Tropfen aus der Spitze austritt und die Prokaryotenzelle benetzt.
  • - Die Einzelzelle wird dann z. B. in ein Hungate-Kulturröhrchen mit anaerobem Kulturmedium überführt und inkubiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß es außer für aerobe und anaerobe Prokaryoten auch zur Isolierung von anderen Mikroorganismen wie z. B. Protozoen, Hefen, Pilzsporen und anderen eukaryotischen Einzelzellen sowie Zellkernen angewendet werden kann.
3. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß die verwendete Kapillare vorzugsweise einen Anschliff und eine Öffnung bis ca. 100 µm, vorzugsweise zwischen 5 und 10 µm besitzt, am anderen Ende mit einem sterilen Öltropfen verschlossen und die Innenfläche bei Bedarf mit Dichlordimethylsilan behandelt ist.
DE1998108969 1998-03-04 1998-03-04 Verfahren und Gerät zur Isolierung von aeroben und anaeroben prokaryotischen Einzelzellen bzw. Klonen aus Misch- oder Reinkulturen Expired - Lifetime DE19808969C2 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10202892A1 (de) * 2002-01-25 2003-08-07 Joerg Martin Dormann Verfahren zur simultanen, quantifizierbaren Bestimmung von infektologisch relevanten Keimen
EP2308992A4 (de) * 2008-03-17 2011-07-13 Tsuji Takashi Screening-verfahren zur effizienten gewinnung geeigneter mikrobenstämme aus einer der natürlichen umwelt entnommenen mikrobiellen probe sowie dabei zu verwendendes reagens und screening-kit

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