Колониеобразующая единица
Колониеобразующая единица (сокр. КОЕ) — это единица, оценивающая количество микробных клеток (бактерий, грибов, вирусов и т. д.) в образце, которые являются жизнеспособными и способными размножаться путём деления в контролируемых условиях. Подсчёт с помощью колониеобразующих единиц требует культивирования микроорганизмов и подсчёта только жизнеспособных клеток, в отличие от микроскопического исследования, при котором подсчитываются все клетки, живые или мёртвые. Визуальный подсчёт колоний в культуре клеток после посева возможен только после образований больших колоний, а при их подсчёте может быть неясно, возникла ли она из одной клетки или группы клеток. Выражение результатов в виде колониеобразующих единиц может снять данную неопределённость.

Способ определения 

Целью чашечного подсчёта является оценка количества присутствующих клеток на основе их способности образовывать колонии в определённых условиях питательной среды, температуры и времени. Теоретически одна жизнеспособная клетка может дать начало колонии путём репликации. Однако одиночные клетки представляют собой исключение, и чаще всего прародителем колонии является группа клеток, существующих вместе. Кроме того, многие бактерии растут цепочками (например, Стрептококки) или гроздьями (например, Стафилококки). По данным причинам оценка количества микробов с помощью КОЕ в большинстве случаев меньше реального количества отдельных живых клеток, присутствующих в образце. Подсчёт КОЕ предполагает, что каждая колония является отдельной и основана одной жизнеспособной микробной клеткой.

Например, подсчёт КОЕ для E. coli чашечным методом является линейным в диапазоне от 30 до 300 единиц на чашке Петри стандартного размера. Таким образом, чтобы гарантировать, что образец будет давать КОЕ в этом диапазоне, требуется последовательное разведение нескольких посевов. Как правило, используют десятикратные разведения, а серию разведений высевают в двух- или трёхкратной повторности в выбранном диапазоне разведений. Часто высевают 100 мкл смеси, но также используют бо́льшие количества (до 1 мл). Бо́льшие объёмы покрытия увеличивают время сушки, но часто не приводят к более высокой точности, поскольку могут потребоваться дополнительные этапы разбавления. Далее производят подсчёт колоний в линейном диапазоне, а затем математически выводят соотношения КОЕ/г (или КОЕ/мл) в исходной смеси с учётом нанесённого количества и его коэффициента разбавления.

Смесь с заведомо неизвестной концентрацией микроорганизмов часто разбавляют серийно, чтобы получить хотя бы одну чашку со счётным количеством колоний. Преимущество данного метода заключается в том, что разные виды микроорганизмов могут давать колонии, явно отличающиеся друг от друга как микроскопически, так и макроскопически. Морфология колоний может быть очень полезна для идентификации присутствующих микроорганизмов.

Предварительное исследование морфологии колонии микроорганизма может дать лучшее понимание того, как наблюдаемые КОЕ/мл связаны с количеством жизнеспособных клеток на миллилитр. В качестве альтернативы в некоторых случаях можно уменьшить среднее количество клеток на КОЕ путём встряхивания образца перед проведением разбавления. Однако многие микроорганизмы слишком чувствительны к встряхиванию и доля жизнеспособных клеток может уменьшиться при помещении в чашку Петри.

Представление величины 
Концентрации колониеобразующих единиц могут быть выражены как в абсолютном выражении, так и в логарифмическом представлении, где значение представляет собой логарифм концентрации по основанию 10.

Инструменты для подсчёта колоний 

Подсчёт колоний традиционно проводится вручную с помощью ручки и счётчика кликов. Как правило, это простая задача, но она может стать очень трудоёмкой и занимать много времени, если необходимо обсчитать много образцов. В качестве альтернативы могут использоваться полуавтоматические (программные) и автоматические (аппаратные и программные) решения.

Программное обеспечение для подсчёта КОЕ 
Колонии могут быть пронумерованы по фотографиям чашек с образцами с помощью программных средств. Для этого обычно фотографируют каждую чашку Петри, а затем анализируют все изображения. Это можно сделать с помощью простой цифровой камеры или даже веб-камеры. Поскольку для получения одного снимка обычно требуется менее 10 секунд, в отличие от нескольких минут для подсчета КОЕ вручную, этот подход обычно экономит много времени. Кроме того, он более объективен и позволяет извлекать другие переменные, такие как размер и цвет колоний.

 OpenCFU  — это бесплатная программа с открытым исходным кодом, предназначенная для оптимизации удобства использования, скорости и надежности. Он предлагает широкий спектр фильтров и элементов управления, а также современный пользовательский интерфейс. OpenCFU написан на C++ и использует OpenCV для анализа изображений.
 NICE — это программа, написанная на MATLAB, которая обеспечивает простой способ подсчёта колоний по изображениям.
 ImageJ и : некоторые макросы и плагины ImageJ, а также некоторые контейнеры CellProfiler могут использоваться для подсчёта колоний. Это часто требует от пользователя предварительного изменения кода для достижения эффективного рабочего процесса, но может оказаться полезным и гибким. Одной из основных проблем является отсутствие специального графического интерфейса для настройки макросов и плагинов, что может сделать взаимодействие с алгоритмами обработки утомительным.

В дополнение к программному обеспечению для персональных компьютеров доступны приложения для устройств Android и iOS для полуавтоматического и автоматического подсчёта колоний. Встроенная камера используется для фотографирования чашки Петри с агаром, а внутренний или внешний алгоритм обрабатывет данные изображения и оценивает количество колоний.

Автоматизированные системы 
Автоматизированные системы используются для противодействия человеческим ошибкам, поскольку многие методы исследования, проводимые людьми, подсчитывающими отдельные клетки, имеют высокую вероятность ошибки. Из-за того, что исследователи регулярно вручную подсчитывают клетки с помощью проходящего света, этот метод, подверженный ошибкам, может оказать значительное влияние на расчётную концентрацию в исходной жидкой среде, особенно когда клетки находятся в смеси изначально в небольшой концентрации.

Полностью автоматизированные системы также доступны у некоторых производителей биотехнологии. Они, как правило, дорогие и не такие гибкие, как отдельное программное обеспечение, поскольку аппаратное и программное обеспечение предназначены для совместной работы в конкретной конфигурации.

Некоторые автоматизированные системы, такие как системы MATLAB, позволяют подсчитывать клетки без необходимости их окрашивания. Это позволяет повторно использовать колонии для других экспериментов без риска уничтожения колоний микроорганизмов. Однако недостатком этих автоматизированных систем является то, что чрезвычайно трудно отличить колонии от скоплений пыли или царапин на чашках с кровяным агаром, потому что и пыль, и царапины могут создавать самые разнообразные комбинации форм и внешнего вида.

Альтернативные единицы 
Вместо колониеобразующих единиц можно использовать параметры «Наиболее вероятное число» (англ. , MPN), а также «Модифицированные единицы Фишмана» (англ. Modified Fishman Units, MFU). В методе наиболее вероятного числа подсчитываются жизнеспособные клетки, что полезно при подсчёте низких концентраций клеток или подсчёте микроорганизмов, содержащихся в продуктах, в которых посторонние частицы делают подсчёт на чашках Петри нецелесообразным. Модифицированные единицы Фишмана учитывают также микроорганизмы, которые являются жизнеспособными, но не культивируемыми по каким-либо причинам.

См. также 
 Питательная среда
 Метод реплик (микробиология)

Примечания 

Биологическая статистика