Forskning ger nya inblickar in i hemligt liv av bakterier

Bakterier med den genetiska syntetmaterialet ”kopplar” show, att antibiotikummar fungerar olikt, än oss tänkte

Bakterie- infektioner är numrera en dödsorsak i sjukhustålmodig i Förenta staterna, och antibiotikum-resistent bakterier är på löneförhöjningen och att orsaka tiotusentals dödar varje år. Överenskommelse exakt, hur antibiotikumarbete (eller gör inte arbete) är avgörande för framkallning av alternativa behandlingstrategier, inte endast att uppsätta som mål nya ”superbugs,” utan också att göra existerande droger effektivare mot deras uppsätta som mål. Genom Att Använda syntetmaterialbiologitekniker, har ett lag av forskare på det Wyss Institutet på Harvarduniversitetet upptäckt att bakterier reagerar till antibiotikummar mycket olikt - exakt motsatsen, i faktum - insida förkroppsliga kontra på en petri maträtt som föreslår att några av våra strömantaganden om antibiotikummar kan vara oriktiga.

Bakterie- kopplar: ”Delade Escherichia Coli kolonier, som kan smälta lactose, och därför aktivt, då ATC tillfogades, vändblått, när de är fullvuxna på ett specialt medel, stundkolonier som inte kan smälta lactose återstår vit. Kreditera: Wyss Institut på Harvarduniversitetet”,

”Är avbilda som mest clinicians har, att antibiotikummar fungerar genom att döda delande aktivt bakterier, och non-dela är bakterier de som motstår behandling och orsakar infektioner för att framhärda. Jag önskade att veta huruvida, som är faktiskt riktig - gör proportionera av att dela bakterier ändrar över jaga av en infektion, och, hur gör, får effekt antibiotikummar det?”, något att säga Laura som Är Bestämd, M.D., Ph.D., en Klinisk Kamrat på det Wyss Institutet och den Massachusetts Allmänt sjukhus som är den första författare av studien. ”Är Syntetmaterialbiologi brett van vid iscensätter bakterier, så att de användbara produkter för jordbruksprodukter eller diagnostiserar sjukdomar, och vi använde att samma att närma sig för att skapa en microbiology bearbetar som kan berätta oss hur bakterier uppför i förkroppsliga.”, Forskningen publiceras i dagens utfärdar av Cellen Varar värd & Microben.

Bestämt och henne använde kollegor som iscensattes genetiskt, anstränger av Escherichia Coli bakterier som skapades i labbet av Wyss att grunda Kärnar ur Fakulteten som medlemmen Pamela Försilvrar, Ph.D. några år sedan. Bakterierna har en genetisk ”vipp att koppla” kodat in i deras DNA som ändringar från "OFF"et till "ON"et placerar när bakterierna är utsatta till en kemisk kallad anhydrotetracycline (ATC). När koppla vänds på, händer en genetisk ändring i bakterierna, som låter dem smälta sockerlactosen, fördriver bakterier vars kopplar återstår inte kan av. Det nyckel- till detta system är att vippen kopplar kan endast bläddras, om bakterierna delar aktivt, när ATC tillfogas; några non-delande bakterier kopplar av ska stag, även om ATC är närvarande. Således kopplar vippen erbjudanden ett kort i tid som kan indikera att huruvida bakterier var aktivet eller dormant på ögonblicket av ATC-exponering.

Bakterie- studier bärs ofta ut in vitro, men infektioner händer i den komplexa miljön av uppehället förkroppsligar, som är ganska olika från en petri maträtt. Att utvärdera deras bakterier in - vivo, inympade forskarna en liten plast- stång in i lägger benen på ryggen av möss och vaccinerade deras iscensatte bakterie- anstränger in i lägga benen på ryggen för att imitera de kroniska bakterie- infektionerna som uppstår gemensamt hos människor, när medicinskt apparater och konstgjort fogar ihop inympas. De injicerade därefter mössna med ATC på den olika tidalltigenom jaga av infektionen för att bläddra vippen kopplar i några delande bakterie- celler till "ON"et placerar. Då de drog ut bakterier från mössna och växte dem på ett specialt lactose-innehållande medel, grundar de, att alla bakterier delade aktivt för de första 24 timmarna, men av den fjärde dagen, som del tappat till omkring halvt och återstående konstant för vila av infektionen som indikerar att numrera av bakterier som dödades av förkroppsliga balanserades av nya bakterier som skapades via celluppdelning. Detta resultat skilja sig åt från in vitro svaret, som alla bakterier stoppade att dela i en gång dem nedde den bärande kapaciteten av deras miljö.

Därefter testade forskarna bakterie svar till antibiotikummar in - vivo, genom att låta infektionen fortskrida för två veckor och därefter att injicera mössna med den antibiotiska levofloxacinen. Då de analyserade de utdragna bakterierna, grundar de, som fördriver det sammanlagda beloppet av bakterier i de minskade mössna, proportionera av de fortleva bakterierna som dela aktivt ökade faktiskt. Detta resultat var riktar in opposition till antibiotikummar som in vitro observerades, som dödade mer delande celler än non-dela celler. Forskarna avskärmde de bakterie- kolonierna för antibiotiskt motstånd och fann inte any bevisar att bakterierna hade evolved för att förbättra motståndskraft som dödandet verkställer av levofloxacinen och att bekräfta att antibiotikummen var stilla effektivt.

”Finns Det flera möjligheten resonerar därför vi sågar ett högre proportionerar av att dela bakterier i närvaroen av en antibiotikum,” Bestämda något att säga. ”Finner Vi den troligen som dormant celler kopplar in i en statlig för att `-påfyllning för aktiv mellanrummen', som uppstår, när antibiotikummar förminskar den total- bakterie- befolkningen. Om bakterier fortsätter aktivt för att dela alltigenom en infektion, som vår studie föreslår, bör de vara känsliga till antibiotikummar.”, Sannerligen var forskarna kompetent att kurera infektionen med en högre dos av antibiotikummen som indikerar, att, tvärtemot konventionella antaganden om bakterie- infektioner, där är ingen fixad befolkning av dormant antibiotikum-toleranta celler i denna kroniska infektion modellerar. ”Om en antibiotikum inte är funktionsduglig, bör vi fokusera på att finna väg att leverera mer av den till infektionplatsen, eller identifiera annan toleransmekanism, som kan är på lek, ganska, än anta, att en bastion av non-delande bakterier är gärningsmannen,” Kärnar ur den motsvarande författare för något att säga och Wyss att grunda Fakultetmedlemmen Jim Collins, Ph.D., som är också den Termeer Professorn av Läkarundersökningatt Iscensätta & Vetenskap och en Professor av Biologiskt Iscensätta på Massachusettset Institute of Technology.

”Visar betonar Denna forskning att driva av syntetmaterialbiologi som ger nya inblickar in i mekanism av cell-, kontrollerar och hur vi måste ständigt att ifrågasätta antagandena, som vägleder klinisk omsorg i dag,” det något att sägaWyss Institutet som Grundar Direktören Donald Ingber, M.D., Ph.D., som är också den Judah Folkman Professorn av Kärl- Biologi på den Harvard Medicinsk fakultet och det Kärl- BiologiProgramet på Boston Barns Sjukhus, såväl som Professor av Bioengineering på Harvards John A. Paulson Skola av att Iscensätta och Applicerade Vetenskaper.

Extra författare av det pappers- inkluderar Jeffrey Långt, Ph.D., Bemannar Pensionären Forskare på det Wyss Institutet och Matthew Pezone, en ForskningAssistent på det Wyss Institutet.

Denna studie stöttades av den Paul G. Allen Gräns Gruppen, Byrån för FörsvarHotFörminskning och det Wyss Institutet på Harvarduniversitetet.

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