Встряска в клеточном культивировании: Стерилизация пламенем может влиять на культуру

Исследователи часто культивируют бактерии для различных целей, например, для скрининга фармацевтических препаратов и производства вакцин. В этих случаях на протяжении более 90 лет для выращивания микробов обычно и повсеместно используются качалочные колбы (shake flasks).

Чтобы отслеживать процессы в колбе, исследователи должны применять строгие методы стерилизации при взятии пробы клеток. Распространённый метод — обработка пробки и горлышка колбы пламенем в несколько этапов во время отбора пробы. Однако если эта стерилизация как-то влияет на клеточную культуру, можно ненамеренно снизить выход целевого продукта, будь то вакцина или другое вещество.

В исследовании, недавно опубликованном в Scientific Reports, учёные из Университета Цукубы показали, что стерилизация пламенем приводит к попаданию диоксида углерода (CO₂) в качалочные колбы. Этот избыток CO₂ может существенно влиять на рост клеток.

CO₂ является продуктом сгорания метана в пламени. Исследователи обнаружили, что даже несколько лишних секунд обработки пламенем или увеличение угла наклона колбы на несколько градусов значительно повышают концентрацию CO₂ в колбе.

«Например, при времени воздействия пламени всего пять секунд увеличение угла наклона с 15° до 25° повысило концентрацию CO₂ в газовой фазе примерно на 50%», — говорит профессор Хидэки Аояги, старший автор исследования. «Компьютерное моделирование подтвердило наши выводы».

Эти повышения концентрации CO₂ происходят всего за несколько секунд стерилизации пламенем. Но существенно ли они влияют на рост клеток? Чтобы проверить эту гипотезу, исследователям нужно было добавлять избыток CO₂, не прерывая встряхивания колб, так как само прерывание может повлиять на рост.

«Мы вводили CO₂ периодически, в концентрациях, аналогичных ожидаемым при стерилизации пламенем», — объясняет профессор Аояги. «Конечная потребность в кислороде у Acetobacter pasteurianus — бактерии, вызывающей порчу вина — увеличилась до 70%. У Pelomonas saccharophila — до 35%, тогда как рост двух других микроорганизмов явно не изменился».

Исследователи пока не знают, насколько часто обработка пламенем качалочной колбы изменяет рост культуры. Тем не менее, казалось бы, незначительные переменные в процедуре стерилизации — слишком тонкие, чтобы большинство исследователей их сразу заметили — могут оказаться важными. Культивирование микробов в качалочных колбах и получение ценных продуктов из культуры — возможно, актуальное для исследований COVID-19 — может быть существенно сложнее, чем считалось ранее.