研究提供新的答案到細菌秘密生活

與綜合基因 「切換的」細菌向顯示抗生素跟我們認為不同地運作

細菌感染是第一死因在住院病人的在美國,并且對抗抗生素的細菌上漲,每年導致數萬死亡。 正確地知道抗生素工作 (或不工作) 如何為開發替代處理方法是關鍵的,不僅瞄準新的 「superbugs」,而且使現有的藥物有效他們的目標。 使用綜合生物技術,研究員小組 Wyss 學院的哈佛大學的發現細菌非常不同地回應抗生素 - 確切對面,實際上 - 在機體裡面與培養皿,建議我們的一些關於抗生素的當前假定可能是不正確的。

細菌切換: 因此 「能消化乳糖的大腸埃希氏菌殖民地,和在一個特殊媒體有效地分開,當 ATC 被添加了,輪藍色,當增長,而不可能消化乳糖的殖民地依然是空白。 赊帳: 哈佛大學的 Wyss 學院」

「多數臨床工作者有的圖像是抗生素運作在殺害有效地分開的細菌旁邊,并且非分開細菌是抵抗處理并且造成傳染仍然存在的那个。 我要知道那是否實際上是真的 - 執行分開細菌的比例在傳染中更改,并且如何请執行抗生素影響那?」 的馬薩諸塞綜合醫院說勞拉確定, M.D.、 Ph.D。,一名臨床研究員在 Wyss 學院和是這個研究的第一個作者。 「綜合生物是用途廣泛設計細菌,以便他們生產有用的產品或診斷疾病,并且我們使用創建同樣的途徑可能告訴我們的微生物學工具細菌如何在這個機體正常運行」。 這個研究在細胞主機 & 微生物的今天問題被發布。

確定和她的同事使用了在 Wyss 建立的核心大學教學人員帕梅拉銀實驗室被創建大腸埃希氏菌細菌的基因上設計的張力,幾年前 Ph.D。 細菌有基因 「扳紐開關」被輸入到從這个 " off " 變成 " on " 位置的他們的脫氧核糖核酸,當細菌顯示在稱 anhydrotetracycline 時的化學製品 (ATC)。 當切換啟動時,給他們消化糖乳糖的基因更改在細菌發生,而切換依然是的細菌不能。 此系統的關鍵字是扳紐開關可能只被翻轉,如果細菌有效地分開,當 ATC 被添加時; 既使當 ATC 存在,所有非分開的細菌的切換將堅持。 因此,扳紐開關提供一個快照及時可能指示的細菌是否是活躍或休眠在 ATC 風險的時刻。

細菌研究經常被執行體外,但是傳染在活體的複雜環境裡發生,是相當與培養皿不同。 要評估他們的細菌體內,研究員種入一把小的塑料標尺到鼠標的行程并且接種他們設計的細菌張力到行程仿效在人通常出現的慢性細菌感染,當醫療設備和人工接縫被種入時。 他們然後注射了與 ATC 的鼠標在不同的時刻在傳染的過程中翻轉在所有分開的細菌細胞的扳紐開關對 " on " 位置。 當他們從鼠標提取了細菌并且生長了他們在一個特殊乳糖包含的媒體,他們在分數下降到大約半和保持恆定為傳染的其餘的第四日之前發現所有細菌有效地分開在前 24 時數,但是,表明這個機體被殺害的細菌的數量由通過細胞分裂被創建的新的細菌平衡。 此結果與體外回應有所不同,所有細菌停止一次分開他們到達他們的環境運載量。

其次,科學家通過允許傳染繼續進行測試了對抗生素的細菌的回應體內二個星期,然後注射與抗藥性 levofloxacin 的鼠標。 當他們分析了提取的細菌,他們發現了,當細菌的總計大小在鼠標的減少了時,有效地分開實際上增加生存細菌的比例。 此結果在直接反對對被觀察的抗生素體外,比非分開細胞殺害更多分開的細胞。 研究員篩選了抗藥性阻力的細菌殖民地和沒有查找任何證據細菌演變改善承受 levofloxacin 的殺害作用,確認抗生素是有效的。

「有幾個可能的原因為什麼我們在抗生素面前看到了分開細菌的一個更高的比例」,說確定。 「我們很可能查找它休眠細胞切換到活動狀態為了 ` 裝載出現的空白』,當抗生素減少整體細菌人口。 如果細菌繼續有效地分開在傳染中,因為我們的研究建議,他們應該是易受抗生素」。 的確,研究員能治療與抗生素的大劑量的傳染,表明,相背與關於細菌感染的常規假定,沒有休眠,抗生素寬容細胞的固定的人口在此慢性傳染設計的。 「如果抗生素不運作,我們應該著重查找辦法傳送更多它到傳染站點或識別也許在作用的其他容差結構,而不是假設,非分開的細菌的本營是這個故障原因」,說對應的作者和 Wyss 建立的核心大學教學人員吉姆林斯, Ph.D。,也是醫學工程 & 科學 Termeer 教授和生物工程教授在麻省理工學院。

「此研究顯示綜合生物的功率提供新的答案到蜂窩電話控制結構,并且強調我們如何必須連續問的生物工藝學假定今天指南臨床關心」,說 Wyss 學院建立的主任唐納德 Ingber, M.D., Ph.D。,也是血管生物在哈佛醫學院和血管生物程序 Judah Folkman 教授在波士頓兒童醫院,以及教授在工程和應用科學的哈佛的約翰 A. 保爾森 School。

本文的另外的作者在 Wyss 學院包括傑費方式、 Ph.D。,高級職員科學家和馬修 Pezone, Wyss 學院的一個研究助理。

此研究由保羅 G. 亞倫 Frontiers 組、辯護威脅減少機構和 Wyss 學院支持哈佛大學的。

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