La Investigación proporciona a nuevos discernimientos en la vida secreta de bacterias

Las Bacterias con los “interruptores genéticos sintetizados” muestran que los antibióticos trabajan diferentemente que nosotros pensaron

Las infecciones Bacterianas son la causa del número uno de la muerte en internos en los Estados Unidos, y las bacterias resistentes a los antibióticos están en la subida, causando a decenas de miles de muertes cada año. Entendiendo exactamente cómo el trabajo de los antibióticos (o no hace el trabajo) es crucial para desarrollar estrategias alternativas del tratamiento, no sólo para apuntar nuevos “superbugs,” pero también para hacer las drogas existentes más efectivas contra sus metas. Usando técnicas sintetizadas de la biología, las personas de investigadores en el Instituto de Wyss en la Universidad de Harvard han descubierto que las bacterias responden a los antibióticos muy diferentemente - exactamente el contrario, de hecho - dentro del cuerpo comparado con conectado una placa de Petri, sugiriendo que algunas de nuestras suposiciones actuales sobre los antibióticos pueden ser incorrectas.

Interruptores Bacterianos: Las “colonias de Escherichia Coli que pueden digerir la lactosa, y por lo tanto dividían activamente cuando el ATC fue agregado, azul del giro cuando estaban crecidas en un media especial, mientras que las colonias que no pueden digerir la lactosa siguen siendo blancas. Haber: Instituto de Wyss en la Universidad de Harvard”

“La imagen que la mayoría de los clínicos tienen es que los antibióticos trabajan matando a bacterias activamente de división, y no-dividiendo las bacterias son las que resisten el tratamiento y hacen infecciones persistir. Quise saber si eso es real verdad - hago la proporción de dividir bacterias cambio a lo largo de una infección, y cómo haga los antibióticos afectan eso?” dice Laura Segura, M.D., el Ph.D., una Persona Clínica en el Instituto de Wyss y el Hospital General de Massachusetts que es el primer autor del estudio. La “biología Sintetizada es ampliamente utilizada dirigir bacterias de modo que produzcan productos útiles o diagnostiquen enfermedades, y utilizamos que la misma aproximación para crear una herramienta de la microbiología que puede informarnos cómo las bacterias se están comportando en el cuerpo.” La investigación se publica en la aplicación de hoy el Ordenador Principal y el Microbio de la Célula.

Seguro y sus colegas utilizó una deformación genético hace unos años dirigida de las bacterias de Escherichia Coli que fue creada en el laboratorio de la Plata de fundación de Pamela del Miembro del profesorado de la Base de Wyss, Ph.D. Las bacterias tienen un “conmutador genético” codificado en su DNA que cambie de "OFF" a la posición de "ON" cuando las bacterias se exponen a una substancia química llamada anhydrotetracycline (ATC). Cuando se gira el interruptor, un cambio genético suceso en las bacterias que permite que digieran la lactosa del azúcar, mientras que no pueden las bacterias cuyos sigue habiendo interruptores lejos. El clave a este sistema es que el conmutador puede ser movido de un tirón solamente si las bacterias están dividiendo activamente cuando se agrega el ATC; los interruptores de cualquier bacteria de no-división tirante lejos, incluso cuando el ATC está presente. Así, el conmutador ofrece una foto a tiempo que pueda indicar si las bacterias estaban activas o inactivas en el momento de la exposición del ATC.

Los estudios Bacterianos se realizan a menudo in vitro, pero las infecciones suceso en el ambiente complejo de los cuerpos vivos, que son muy diferentes de una placa de Petri. Para evaluar sus bacterias in vivo, los investigadores implantaron una pequeña varilla plástica en las patas de ratones e inocularon su deformación bacteriana dirigida en la pata para imitar las infecciones bacterianas crónicas que se presentan común en seres humanos cuando se implantan los aparatos médicos y las juntas artificiales. Entonces inyectaron los ratones con el ATC en diversas horas a través del curso de la infección de mover de un tirón el conmutador en cualquier célula bacteriana de división a la posición de "ON". Cuando extrajeron bacterias de los ratones y los crecieron en un media con lactosa especial, encontraron que todas las bacterias dividían activamente para las primeras 24 horas, pero por el cuarto día que la fracción cayó a alrededor a medias y seguido siendo constante para el descanso de la infección, indicando que el número de bacterias que eran matadas por el cuerpo fue equilibrado por las nuevas bacterias que eran creadas vía la división celular. Este resultado difirió de la reacción in vitro, en la cual todas las bacterias pararon el dividir una vez de ellas alcanzaron la capacidad de carga de su ambiente.

Después, los científicos probaron la reacción de las bacterias a los antibióticos in vivo permitiendo que la infección progrese por dos semanas, entonces inyectando los ratones con el levofloxacin antibiótico. Cuando analizaban las bacterias extraídas, encontraron que mientras que la cantidad total de bacterias en los ratones disminuyó, la proporción de las bacterias de la supervivencia que activamente dividiendo aumentaban real. Este resultado estaba en la oposición directa a los antibióticos observados in vitro, que mataron a más células de división que no-dividiendo las células. Los investigadores revisaron a las colonias bacterianas para la resistencia antibiótico, y no encontraron ningunas pruebas que las bacterias se habían desarrollado para mejorar withstand los efectos de la matanza del levofloxacin, confirmando que el antibiótico era todavía efectivo.

“Hay varias razones posibles por las que vimos una parte más elevada de dividir bacterias en presencia de un antibiótico,” dice Seguro. “Lo encontramos muy probablemente que las células inactivas están cambiando en un terraplén del ` del estado activo para las separaciones' que se presentan cuando los antibióticos reducen la población bacteriana total. Si las bacterias continúan dividir activamente en una infección, pues nuestro estudio sugiere, deben ser susceptibles a los antibióticos.” De Hecho, los investigadores podían curar la infección con una dosis más alta del antibiótico, indicando que, contrariamente a las suposiciones convencionales sobre infecciones bacterianas, no hay población fija de células inactivas, antibiótico-tolerantes en este modelo crónico de la infección. “Si un antibiótico no está trabajando, debemos centrarnos en encontrar maneras de entregar más de él al sitio de la infección o determinar otros mecanismos de la tolerancia que pudieron estar en el juego, bastante que si se asume que un bastión de bacterias de no-división es el culpable,” decimos el autor correspondiente y al Miembro del profesorado de fundación Jim Collins, el Ph.D. de la Base de Wyss, que es también el Profesor de Termeer de la Ingeniería Médica y de la Ciencia y Profesor de la Ingeniería Biológica en Massachusetts Institute of Technology.

“Esta investigación muestra la potencia de la biología sintetizada de proporcionar a nuevos discernimientos en mecanismos del mando celular, y acentúa cómo tenemos que preguntar continuamente las suposiciones que cuidado clínico de la guía hoy,” dice a Director de Fundación Donald Ingber, M.D., el Ph.D. del Instituto de Wyss, que también es el Profesor de Judah Folkman de la Biología Vascular en la Facultad de Medicina de Harvard y del Programa Vascular de la Biología en el Hospital de Niños de Boston, así como al Profesor de la Bioingeniería en Juan A. Paulson School de Harvard de la Ingeniería y de las Ciencias Aplicadas.

Los autores Adicionales del papel incluyen la Manera de Jeffrey, el Ph.D., el Científico del Titulado en el Instituto de Wyss, y a Matthew Pezone, Asistente de Investigación en el Instituto de Wyss.

Este estudio fue utilizado por el Grupo de Paul G. Allen Frontiers, la Dependencia de la Reducción de la Amenaza de la Defensa, y el Instituto de Wyss en la Universidad de Harvard.

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