박테리아 군집

CellCelector를 이용한 생명공학 및 제약 연구 분야의 세균 콜로니 자동 선별 및 분리

박테리아는 다양한 효소와 알코올과 같은 유기 분자 생산에 산업적으로 이용됩니다. 또한, 주로 사용되는 포유류 숙주 시스템에 비해 수율이 높고 비용이 저렴하기 때문에 항체 및 기타 의약품 생산을 위한 박테리아 숙주 시스템 개발에 대한 관심이 매우 높습니다.

후자의 경우, 원하는 산물의 유전자를 플라스미드에 삽입한 후, 이 플라스미드를 이용하여 세균을 형질전환합니다. 하지만 모든 플라스미드가 세균에 형질전환되어도 원하는 산물의 유전자가 삽입되는 것은 아닙니다. 원하는 산물의 유전자를 포함하는 플라스미드로 형질전환된 세균을 식별하는 일반적인 방법은 청백색 스크리닝입니다. 유전자가 성공적으로 삽입된 플라스미드를 가진 세균은 흰색으로 나타나고, 삽입되지 않은 플라스미드를 가진 세균은 파란색으로 나타나므로, 양성 세균을 쉽게 검출할 수 있습니다.

높은 처리량과 최적의 수율을 달성하기 위해서는 생산 공정의 자동화가 매우 중요합니다. 셀셀렉터(CellCelector)는 양성 세균 콜로니를 자동으로 선별 및 분리하여 평가 및 후속 공정을 진행할 수 있도록 합니다.

세균 군집 분리 워크플로우

1단계: 스캔 및 이미지 촬영

전동 스테이지에 놓인 세균 군집이 있는 페트리 접시(A); 스캔 후 전체 이미지(B); 형광 조명 하에서 확대된 영역(C).

2단계: 표적 콜로니 검출


기준 이미지(C)의 회색 값(A)을 그래프로 나타낸 것이다. 상한(파란색 막대)과 하한(빨간색 막대)을 움직여 회색 값 범위(녹색 막대)를 정의하고 이를 검출에 사용할 수 있다. 기준 이미지에서 검출된 콜로니(D); 전체 스캔 영역에서 검출된 콜로니(개요 이미지 B).

3단계: 세균 군집의 자동 선별


- 반액체 배지(예: 메틸셀룰로오스) 및 고체 배지(예: 한천)에서 세포 콜로니를 선별하기 위해 개발되었습니다.

랙에서 새 팁을 집어든 직후의 피킹 도구(왼쪽); 형광 조명이 비춰진 한천 배지에서 데이노코쿠스 콜로니를 채취하는 피킹 도구(오른쪽).

4단계: 문서화


한천 배지에서 데이노코쿠스(Deinococcus) 콜로니를 분리하는 과정을 기록한 사진입니다. 콜로니 분리 전(왼쪽)과 후(오른쪽)의 배양 접시 모습을 보여줍니다.

응용 사례: 한천 배지에서 데이노코쿠스 콜로니의 정확한 분리

데이노코쿠스(Deinococcus)는 방사선, 산화, 열, 가뭄, 추위, 용매, 알칼리, 산, 에탄올, 부탄올 등 다양한 스트레스 요인에 대한 저항성이 매우 높은 세균 속입니다. 뿐만 아니라, 이 세균은 세대 시간이 짧고(약 80분) 다양한 당류, 아미노산, 유기산을 탄소원으로 이용하여 대사 작용을 할 수 있어 산업적으로 매우 유용합니다. 더 나아가, 데이노코쿠스 세포는 세균, 곰팡이, 식물의 DNA 조각을 안정적으로 통합할 수 있어 카로티노이드, 효소, 항생제 등과 같은 복잡한 화합물을 생산할 수 있습니다.

예시로, 픽킹 전후의 다섯 개 콜로니(ID 24, 119, 111, 57, 53) 이미지와, 목적지 웰 내의 콜로니, 그리고 소스 플레이트에서의 콜로니 위치를 보여줍니다. 픽킹 전후 이미지와 전체 페트리 접시의 개요 이미지는 CellCelector 시스템에 의해 자동으로 촬영 및 저장되었습니다. ID 24번 콜로니는 형광을 띕니다.

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