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L'utilisation Doppler de chercheurs de sembler les cellules vivantes intérieures, suivent leur activité métabolique

Le radar Doppler Améliore des durées en jetant un coup d'oeil les masses d'air intérieures pour prévoir les conditions météorologiques. Une équipe d'Université de Purdue emploie la technologie assimilée aux cellules vivantes d'intérieur de regard, introduisant une méthode pour trouver des agents pathogènes et des infections de festin des voies que les scientifiques n'ont avant jamais.

Dans une étude neuve, l'équipe Doppler utilisé pour partir furtivement un coup d'oeil à l'intérieur des cellules et pour suivre leur activité métabolique en temps réel, sans devoir attendre des cultures pour se développer. Utilisant cette capacité, les chercheurs peuvent examiner des microbes avérés dans la nourriture, l'eau, et d'autres environnements pour voir s'ils sont des agents pathogènes, ou pour les aider pour recenser le bon médicament pour traiter les bactéries résistant aux antibiotiques.

David Nolte, professeur d'Edouard M. Purcell Distinguished de Purdue de la physique et de l'astronomie ; John Turek, professeur des sciences médicales fondamentales ; Eduardo Ximenes, scientifique de recherches dans le service du bureau d'études des instruments aratoires et biologique ; et Michael Ladisch, professeur distingué du bureau d'études des instruments aratoires et biologique, a adapté cette technique de leur étude précédente sur des cellules cancéreuses dans un papier relâché ce mois dans la biologie de transmissions.

Utilisant le financement du National Science Foundation ainsi que défi d'idée de stationnement de la découverte de Purdue du grand, l'équipe a travaillé avec les lignées cellulaires immortalisées -- cellules qui vivront pour toujours à moins que vous les détruisiez. Elles ont exposé les cellules à différents agents pathogènes connus, dans ce cas salmonelle et Escherichia coli. Elles avaient l'habitude alors l'effet Doppler pour remarquer à l'extérieur comment les cellules ont réagi. Ces cellules vivantes sont les « sentinelles appelées, » et observer leurs réactions est appelé une analyse biodynamique.

« D'abord nous avons fait la représentation biodynamique appliquée au cancer, et maintenant nous nous appliquons l'à d'autres cellules de genres, » Nolte a dit. « Cette recherche est seule. Personne d'autre fait n'importe quoi comme lui. C'est pourquoi il est si intrigant. »

Cette stratégie s'applique grand quand les scientifiques ont isolé un microbe inconnu et veulent savoir s'il est pathogène -- nuisible aux tissus vivants -- ou pas. De telles cellules peuvent révéler dans l'apport alimentaire, sources d'eau ou même en glaciers récent fondus.

Ceci mesure directement si une cellule est pathogène. Si les cellules ne sont pas pathogènes, le signe de Doppler ne change pas. Si elles sont, le signe de Doppler change bien de manière significative. Alors vous pouvez employer d'autres méthodes pour recenser ce qu'est l'agent pathogène. C'est une voie rapide de dire l'ami de l'ennemi. »

Michael Ladisch, bureau d'études de professeur, des instruments aratoires et biologique distingué, Université de Purdue

Pouvoir discerner rapidement si une cellule est nuisible est incroyablement utile dans les situations où les gens rencontrent un micro-organisme inconnu vivant, permettant à des scientifiques de savoir quelles précautions pour prendre. Une fois qu'on le sait qu'un microbe est nuisible, elles peuvent commencer les protocoles déterminés qui leur permettent de déterminer l'identité spécifique de la cellule et de déterminer un antibiotique efficace contre le micro-organisme.

Un autre avantage est la capacité diagnostiquent à rapidement et directement quelles bactéries réagissent quels antibiotiques. La résistance aux antibiotiques peut être un problème dévastateur dans les hôpitaux et d'autres environnements à où des personnes avec les fuselages et les systèmes immunitaires déjà compromis peuvent être exposées et infectées par des montants de plus en plus élevés de bactéries résistant aux antibiotiques. Parfois ceci a comme conséquence une sepsie bactérienne appelée d'état potentiellement fatal, ou la septicémie. C'est différent de la sepsie virale qui a été discutée relativement à COVID-19, bien que les scientifiques disent leurs prochaines opérations comprendront la sepsie virale vérifiante.

Le traitement de la sepsie est provocant. Donner les antibiotiques à large spectre patients, qui ressemble à d'une bonne idée, ne pourrait pas aider et pourrait rendre la situation plus mauvaise pour le prochain patient. Laissant des bactéries entrer en le contact étroit avec des antibiotiques qui ne les détruisent pas les rendent seulement plus résistants à cet antibiotique et plus difficiles de combattre la fois prochaine.

La cultivation des tissus du patient et l'autoguidage dedans sur l'antibiotique correct pour employer peuvent prendre du temps où le patient n'a pas, habituellement huit à 10 heures. Ce procédé biodynamique neuf permet à des scientifiques de mettre les échantillons bactériens du patient dans un choix de boîtes de Pétri minuscules contenant les sentinelles de tissu et de traiter chaque échantillon avec de l'antibiotique différent. Utilisant Doppler, elles peuvent rapidement remarquer quels échantillons bactériens ont les modifications métaboliques spectaculaires. Les échantillons qui font sont ceux qui ont réagi à l'antibiotique -- les bactéries meurent, étant vaincu et battu de retour par des antibiotiques.

« Quand nous traitons avec des antibiotiques, les bactéries ne doivent pas multiplier beaucoup avant qu'elles commencent à affecter que les sentinelles de tissu, » Nolte a expliqué. « Il restent trop peu de bactéries à voir ou mesurer directement, mais elles commencent à affecter comment les tissus se comporte, que nous pouvons trouver avec Doppler. »

En moins de la moitié du temps une culture traditionnelle et les prises de diagnostic, des médecins pourraient indiquer quel antibiotique à administrer, soutenant les occasions du patient pour la guérison. Les chercheurs ont travaillé attentivement avec le bureau de fondation de recherches de Purdue de la commercialisation de technologie pour breveter et qualifier leurs technologies. Ils planification pour explorer plus plus loin si cette méthode fonctionnerait pour des prélèvements de tissu exposés aux cellules pathogènes nonliving ou aux spores sèches, et pour déterminer et pour traiter la sepsie virale.

Source:
Journal reference:

Choi, H., et al. (2021) Doppler imaging detects bacterial infection of living tissue. Communications Biology. doi.org/10.1038/s42003-020-01550-8.