바이오기술 및 의약품 연구 분야의 CellCelector를 이용한 박테리아 콜로니 자동 선별 및 분리
박테리아는 여러 효소와 알코올을 비롯한 유기분자를 생산하는 데 사용됩니다. 항체와 다른 의약 제품을 생산하기 위한 박테리아 숙주 시스템 개발 또한 많은 관심을 받고 있습니다. 박테리아 숙주 시스템은 현재 주로 사용되는 포유류 숙주 시스템보다 생산량이 높고 비용이 낮기 때문입니다.
후자의 경우 원하는 대상의 유전자를 플라스미드에 삽입해 박테리아 형질전환에 사용합니다. 그러나 박테리아로 형질전환되는 모든 플라스미드에 삽입 유전자가 포함되는 것은 아닙니다. 원하는 대상의 유전자를 가진 플라스미드를 통해 형질전환된 박테리아를 식별하는 대표적인 방법은 블루-화이트 스크리닝입니다. 성공적으로 삽입물과 결합한 플라스미드가 포함된 박테리아는 흰색을 나타내고, 삽입물이 없는 플라스미드가 포함된 박테리아는 파란색을 나타내기 때문에 양성 박테리아를 쉽게 검출할 수 있습니다.
높은 처리량과 최적의 생산량을 위한 생산 공정 자동화도 주목을 받고 있습니다. CellCelector는 양성 박테리아 콜로니를 평가하고 추후 다운스트림 공정에 사용할 수 있도록 자동으로 선별 및 분리합니다.
박테리아 콜로니 분리 공정
1단계: 스캔 및 이미징
스캔 공정
전동 스테이지 위의 박테리아 콜로니가 포함된 페트리 접시(A)
스캔 후 개요 이미지(B)
확대한 형광 발광 영역(C)
2단계: 표적 콜로니 검출
명암도 문턱값 결정을 통한 콜로니 검출
(A)는 기준 이미지(C)의 명암도를 나타낸 그래픽 화면입니다. 상한선(청색 막대)과 하한선(적색 막대)을 조절하면 명암도(녹색 막대)를 지정해 검출에 사용할 수 있습니다. (D)는 기준 이미지에서 검출된 콜로니를, (B) 개요 이미지는 전체 스캔 영역에서 검출된 콜로니를 보여줍니다.
3단계: 박테리아 콜로니 자동 채취
반고체 배지 채취 모듈 - 반액체 배지(예: 메틸셀룰로오스 배지)에서 고체 배지(예: 한천 배지)의 세포 콜로니 채취를 위해 개발되었습니다.
받침대에서 새로 팁을 장착한 직후의 채취 툴(왼쪽)
데이노콕쿠스 콜로니가 포함되어 형광을 나타내는 라벨링 한천배지에서 채취 공정을 수행하고 있는 채취 툴(오른쪽)
4단계: 기록
한천배지에서 데이노콕쿠스 콜로니를 분리한 과정을 기록합니다. 콜로니 분리 전(왼쪽)과 분리 후(오른쪽)에 촬영한 배양 접시의 특정 영역을 보여줍니다.
적용 예시: 한천배지의 데이노콕쿠스 콜로니 정밀 분리
데이노콕쿠스는 방사선, 산화, 열, 건조, 냉기, 용매, 알칼리성, 산성, 에탄올, 부탄올 등 다양한 스트레스에 높은 저항성을 가진 박테리아 속입니다. 생성 시간이 약 80분 정도로 짧고, 여러 당산, 아미노산, 유기산을 사용해 분해대사에 필요한 탄소를 만들어낸다는 점에서 산업용으로 흥미로운 박테리아이기도 합니다. 또한, 데이노콕쿠스는 박테리아, 곰팡이, 식물의 대형 DNA 조각과 매우 안정적으로 통합할 수 있어 카로티노이드, 효소, 항생제와 같은 복잡한 화합물의 생성이 가능합니다.
한천배지의 데이노콕쿠스 콜로니 채취 실험 요약
왼쪽의 예시 이미지는 콜로니 5개(ID: 24, 119, 111, 57, 53)의 채취 전후 모습과 도착 웰의 콜로니, 그리고 출발 배지 내 콜로니의 위치를 나타낸 것입니다.
채취 후 이미지와 페트리 접시 전체의 개요 이미지는 CellCelector 시스템으로 자동 촬영하고 저장했습니다.
ID 24 콜로니는 형광을 나타냅니다.