一、方案原理

单一噬菌体容易诱导宿主细菌产生抗性,噬菌体鸡尾酒通过多种噬菌体复配拓宽宿主谱、实现协同杀菌。传统OD浊度法仅能记录整体光密度变化,无法区分细菌裂解、细菌团聚、抗性菌增殖,难以直观证实协同效应。oCelloScope依靠无标记时序堆叠成像,同步获取菌体生物量动力学与单细胞形态图像,能够定量细菌裂解延迟、裂解速率、残存活菌密度,区分协同、相加、拮抗作用,高通量筛选最优噬菌体复配组合,追踪抗性突变体产生过程。


二、标准化微孔实验操作流程

1. 微孔体系搭建

选用96孔微孔板,设置完整实验组:单一噬菌体组、不同比例噬菌体鸡尾酒复配组、仅宿主菌阳性对照、空白培养基阴性对照。按照实验设计梯度调整各噬菌体配比,保证各组噬菌体总滴度统一,消除浓度变量干扰。统一宿主菌初始接种OD,避免初始菌密度差异影响裂解曲线。每组设置3~4个生物学重复。

2. 仪器运行参数设置

恒温静态培养,低幅度振荡按需开启,避免菌体沉降;时序图像采集间隔20~40 min,根据宿主生长快慢调整。开启Z轴堆叠成像,捕捉悬浮细菌与裂解碎片;全程锁定曝光、增益、对焦参数,保证不同处理组数据横向可比。监测周期覆盖细菌延滞期、对数生长期、裂解阶段以及后期抗性菌反弹阶段。

3. 长期观测质控要点

长周期实验选用适配封板膜,减少水分蒸发;尽量全程密闭,减少开盖污染风险;重点记录裂解谷底、后期菌体回升现象,用于判断抗性菌株增殖情况。


三、UniExplorer软件数据分析方案

1. 算法选用

SESA算法:统计细菌投影总面积,构建生长/裂解动力学曲线,替代传统OD曲线;

SEAL算法:单细胞分割,统计完整菌体数量、细胞碎片占比,区分活菌与裂解残渣。

2. 核心定量参数

动力学指标:细菌生长延滞时长、裂解启动时间、最大裂解速率、最低菌体面积(裂解谷底)、裂解后菌体反弹时间;

效应评价指标:对比单一噬菌体与鸡尾酒组裂解曲线,计算协同因子,判定协同/相加/拮抗效应;

形态指标:完整菌体占比、细胞碎片丰度,辅助解释杀菌效果差异。

3. 数据校正方法

利用空白孔扣除培养基背景;过滤气泡、杂质噪点;区分细菌碎片与完整细胞,避免碎片信号高估生物量。


四、常见实验干扰与优化对策

1. 细菌碎片干扰定量:结合SEAL形态筛选,依据细胞尺寸、圆度剔除微小碎片信号;

2. 菌体沉降造成视野误差:可设置低速间歇振荡,采集图像前短暂静置;

3. 噬菌体滴度不统一导致结论失真:实验前统一各噬菌体原液滴度,复配体系保持总噬菌体浓度一致;

4. 裂解后期抗性菌生长掩盖协同效果:延长监测时长,评估鸡尾酒抑制抗性突变的能力。


五、论文材料方法标准英文描述

The bactericidal kinetics of phage cocktails were evaluated using the oCelloScope time-lapse imaging system. Host bacterial suspension was inoculated into 96-well microplates. Experimental groups included individual phage treatments, phage cocktails with different mixing ratios, bacterial positive control and medium blank control. Microplates were incubated at constant temperature, and Z-stack tilted images were captured at regular intervals. The SESA algorithm in UniExplorer software was used to obtain the dynamics of bacterial projected area, and the SEAL algorithm was applied for single-cell morphological analysis. The lysis onset time, maximum lysis rate and minimum biomass were extracted to evaluate bactericidal effect and judge synergistic interaction. At least three biological replicates were adopted for each treatment.


中文释义:

采用oCelloScope时序成像系统评价噬菌体鸡尾酒杀菌动力学。宿主菌悬液接种于96孔微孔板,实验组包含单一噬菌体处理组、不同配比噬菌体鸡尾酒组、细菌阳性对照组与培养基空白组。微孔板恒温培养,按照固定间隔采集Z轴倾斜堆叠图像。利用UniExplorer软件SESA算法获取细菌投影面积动力学变化,SEAL算法开展单细胞形态分析。提取裂解起始时间、最大裂解速率、最低生物量等参数评价杀菌效果,判定相互作用类型。每组处理至少设置三组生物学重复。


六、适用研究场景

噬菌体组合高通量筛选、噬菌体协同杀菌机制研究、抑制细菌抗性突变评价、噬菌体与抗生素联合作用、致病菌防控配方优化。