Het Onderzoek verstrekt nieuw inzicht in het geheime leven van bacteriën

De Bacteriën met synthetische genetische „schakelaars“ tonen aan dat het antibioticawerk verschillend dan wij dachten

De Bacteriële besmettingen zijn aantal één doodsoorzaak in het ziekenhuispatiënten in de Verenigde Staten, en de bacteriën bestand tegen antibiotica zijn op de stijging, die tientallen duizenden sterfgevallen veroorzaakt elk jaar. Precies Begrijpend hoe het antibioticawerk (of werk niet) voor het ontwikkelen van alternatieve behandelingsstrategieën, niet alleen voor doel nieuwe „superbugs essentieel is,“ maar ook om bestaande drugs tegenover hun doelstellingen efficiënter te maken. Gebruikend synthetische biologietechnieken, heeft een team van onderzoekers bij het Instituut Wyss bij de Universiteit van Harvard dat ontdekt de bacteriën aan antibiotica zeer verschillend - precies het tegengestelde, in feite - binnen het lichaam tegenover op een petrischaal antwoorden voorstelt, die dat sommige van onze huidige veronderstellingen over antibiotica onjuist kunnen zijn.

Bacteriële schakelaars: De „kolonies van E. coli die lactose kunnen verteren, en daarom verdeelden actief toen ATC werd toegevoegd, draaiblauw wanneer gekweekt op een speciaal middel, terwijl de kolonies die geen lactose kunnen verteren wit blijven. Krediet: Het Instituut van Wyss bij de Universiteit van Harvard“

Het „beeld de meeste werkers uit de gezondheidszorg hebben is dat het antibioticawerk door actief het verdelen bacteriën te doden, en niet-verdeelt de bacteriën degenen zijn die zich tegen behandeling verzetten en besmettingen om veroorzaken voort te duren. Ik wilde weten of dat eigenlijk waar is - doet het aandeel van het verdelen van bacteriënverandering over de cursus van een besmetting, en hoe antibiotica beïnvloeden dat?“ zegt Laura Certain, M.D., Ph.D., een Klinische Kameraad bij het Instituut Wyss en het Algemene Ziekenhuis van Massachusetts dat de eerste auteur van de studie is. De „Synthetische biologie wordt wijd gebruikt aan ingenieursbacteriën zodat zij nuttige producten produceren of ziekten diagnostiseren, en wij gebruikte die zelfde benadering om een de microbiologiehulpmiddel te creëren dat ons kan vertellen hoe de bacteriën zich in het lichaam.“ gedragen Het onderzoek wordt gepubliceerd in de kwestie van vandaag van de Gastheer & de Microbe van de Cel.

Bepaald en haar collega's gebruikte een genetisch gebouwde spanning van de bacteriën van E. coli die in het laboratorium van Wyss oprichtend het lid Pamela Silver, Ph.D. van de Faculteit van de Kern een paar jaar geleden werd gecreeerd. De bacteriën hebben een genetische die „knevelschakelaar“ in hun DNA wordt gecodeerd die van "uit" in de "aan"positie verandert wanneer de bacteriën aan een chemische geroepen anhydrotetracycline worden blootgesteld (ATC). Wanneer de schakelaar wordt aangezet, gebeurt een genetische verandering in de bacteriën die hen toestaat om de suikerlactose te verteren, terwijl de bacteriën de waarvan schakelaars weg blijven niet kunnen. De sleutel tot dit systeem is dat de knevelschakelaar slechts kan worden weggeknipt als de bacteriën verdelen actief wanneer ATC wordt toegevoegd; de schakelaars van om het even welke niet-verdeelt bacteriën zullen weg blijven, zelfs wanneer ATC aanwezig is. Aldus, op tijd biedt de knevelschakelaar een momentopname aan die kan erop wijzen of de bacteriën op het ogenblik van ATC blootstelling actief of sluimerend waren.

De Bacteriële studies worden vaak in vitro uitgevoerd, maar de besmettingen gebeuren in het complexe milieu van levende organismen, die van een petrischaal vrij verschillend zijn. Om hun bacteriën te evalueren in vivo, inplanteerden de onderzoekers een kleine plastic staaf in de benen van muizen en entten hun gebouwde bacteriële spanning in het been in om de chronische bacteriële besmettingen te imiteren die algemeen zich in mensen voordoen wanneer de medische hulpmiddelen en de kunstmatige verbindingen worden geïnplanteerd. Zij spoten toen de muizen met ATC in verschillende tijden in de loop van de besmetting in om de knevelschakelaar in om het even welke verdelende bacteriële cellen in de "aan"positie weg te knippen. Toen zij bacteriën uit de muizen haalden en hen op een speciaal lactose bevattend middel kweekten, vonden zij dat alle bacteriën actief voor de eerste 24 uren, maar tegen de vierde dag de fractie waaraan ongeveer half daalde en constant voor de rest van de besmetting bleef verdeelden erop wijst, die dat het aantal bacteriën die door het lichaam worden gedood door nieuwe bacteriën die via celafdeling in evenwicht werd gebracht worden gecreeerd. Dit resultaat verschilde van de reactie in vitro, waarin alle bacteriën ophielden verdelend zodra zij het laadvermogen van hun milieu bereikten.

Daarna, testten de wetenschappers de reactie van de bacteriën in vivo op antibiotica door de besmetting toe te staan om twee weken te vorderen, dan inspuitend de muizen met antibiotische levofloxacin. Toen zij de gehaalde bacteriën analyseerden, vonden zij dat terwijl het totaal bacteriën in de muizen verminderde, het aandeel overlevende bacteriën die actief eigenlijk verdeelden steeg. Dit resultaat was in directe in vitro waargenomen oppositie tegen antibiotica, die meer verdelende cellen dan niet-verdeelt cellen doodde. De onderzoekers onderzochten de bacteriële kolonies voor antibiotische weerstand, en vonden geen bewijsmateriaal dat de bacteriën hadden geëvolueerd om beter de dodende gevolgen te weerstaan die van levofloxacin bevestigen, dat het antibioticum nog efficiënt was.

„Er zijn verscheidene mogelijke redenen waarom wij een hoger deel van het verdelen van bacteriën in aanwezigheid van een antibioticum zagen,“ zegt Bepaald. „Wij vinden het waarschijnlijkst het dat de sluimerende cellen in een actieve staat ` vullen de hiaten' schakelen die zich voordoen wanneer de antibiotica de algemene bacteriële bevolking verminderen. Als de bacteriën actief door een besmetting blijven verdelen, zoals onze studie suggereert, zouden zij voor antibiotica vatbaar moeten zijn.“ De onderzoekers konden namelijk de besmetting met een hogere dosis het antibioticum genezen erop wijst, dat dat, strijdig met conventionele veronderstellingen over bacteriële besmettingen, er geen vaste bevolking van sluimerende, antibiotisch-verdraagzame cellen in dit chronische besmettingsmodel is. „Als een antibioticum niet werkt, zouden wij ons op het vinden van manieren om meer van het aan de besmettingsplaats te leveren of het identificeren van andere tolerantiemechanismen moeten concentreren die zouden kunnen zijn bij spel, eerder dan het veronderstellen dat een bastion van niet-verdeelt bacteriën de beklaagde is,“ zeggen overeenkomstige auteur en Wyss oprichtend het lid Jim Collins, Ph.D. van de Faculteit van de Kern, die ook de Professor Termeer van Medische Techniek & Wetenschap en een Professor van Biologische Techniek in Massachusetts Institute of Technology is.

„Dit onderzoek toont de bevoegdheid van synthetische biologie om nieuw inzicht in mechanismen van cellulaire controle te verstrekken, en benadrukt hoe wij de veronderstellingen dat moeten voortdurend vragen de gids klinische zorg vandaag,“ Instituut Wyss zegt die Directeur Donald Ingber, M.D., Ph.D. Opricht, die ook de Professor van Judah Folkman van Vasculaire Biologie op de Medische School van Harvard en het Vasculaire Programma van de Biologie bij het Ziekenhuis van de Kinderen van Boston, evenals Professor van Biotechniek in John A. Paulson School van Harvard van Techniek en Toegepaste Wetenschappen is.

De Extra auteurs van het document omvatten Manier Jeffrey, Ph.D., de Wetenschapper van het Hogere Personeel bij het Instituut Wyss, en Matthew Pezone, een Medewerker van het Onderzoek bij het Instituut Wyss.

Deze studie werd gesteund door de Groep van Paul G. Allen Frontiers, het Agentschap van de Vermindering van de Bedreiging van de Defensie, en het Instituut Wyss bij de Universiteit van Harvard.

Bron: https://wyss.harvard.edu/the-secret-life-of-bacteria-revealed/