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Il doppler di uso dei ricercatori per sembrare le celle viventi interne, tiene la carreggiata la loro attività metabolica

Il radar doppler migliora le vite dando una occhiata alle masse d'aria interne per predire il tempo. Un gruppo di Purdue University sta usando la simile tecnologia alle celle viventi dell'interno di sguardo, introducenti un metodo per individuare gli agenti patogeni e le infezioni dell'ossequio nei modi che gli scienziati non hanno mai prima.

In un nuovo studio, il gruppo doppler usato per rubacchiare una sbirciata dentro le celle e per tenere la carreggiata la loro attività metabolica in tempo reale, senza dovere aspettare le culture per svilupparsi. Facendo uso di questa abilità, i ricercatori possono analizzare i microbi trovati in alimento, nell'acqua ed in altri ambienti per vedere se sono agenti patogeni, o per aiutarli per identificare la giusta medicina per trattare i batteri resistenti agli antibiotici.

David Nolte, il professor dell'Edward M. Purcell Distinguished di Purdue di fisica e di astronomia; John Turek, professore delle scienze mediche di base; Eduardo Ximenes, ricercatore nel dipartimento di assistenza tecnica agricola e biologica; e Michael Ladisch, professore distinto di assistenza tecnica agricola e biologica, ha adattato questa tecnica dal loro studio precedente sulle cellule tumorali in un documento rilasciato questo mese nella biologia di comunicazioni.

Facendo uso del finanziamento dal National Science Foundation come pure sfida di idea della sosta della scoperta di Purdue dalla grande, il gruppo ha lavorato con le linee cellulari immortalate -- celle che vivranno per sempre a meno che le uccidiate. Hanno esposto le celle agli agenti patogeni conosciuti differenti, in questo caso salmonella ed Escherichia coli. Poi hanno usato l'effetto Doppler per spiare fuori come le celle hanno reagito. Queste celle viventi sono chiamate “sentinelle,„ ed osservando le loro reazioni è chiamato un'analisi biodinamica.

“In primo luogo abbiamo fatto la rappresentazione biodinamica applicata a cancro ed ora stiamo applicandolo ad altre celle di generi,„ Nolte ha detto. “Questa ricerca è unica. Nessun altro sta facendo qualche cosa. Ecco perché è così intrigante.„

Questa strategia è largamente applicabile quando gli scienziati hanno isolato un microbo sconosciuto e vogliono sapere se è patogeno -- nocivo ai tessuti viventi -- oppure no. Tali celle possono rivelare nell'approvvigionamento di generi alimentari, fonti d'acqua o persino in ghiacciai recentemente fusi.

Ciò direttamente misura se una cella è patogena. Se le celle non sono patogene, il segnale di doppler non cambia. Se sono, il segnale di doppler cambia abbastanza significativamente. Poi potete usare altri metodi per identificare che cosa l'agente patogeno è. Ciò è un modo rapido dire l'amico dal nemico.„

Michael Ladisch, assistenza tecnica agricola e biologica distinta del professor, Purdue University

Potere discernere rapidamente se una cella è nociva è incredibilmente utile nelle situazioni dove la gente incontra un microrganismo sconosciuto vivente, permettendo che gli scienziati conoscano che precauzioni per catturare. Una volta che è conosciuto che un microbo è nocivo, possono cominciare i protocolli stabiliti che li permettono di determinare l'identità specifica della cella e di determinare un efficace antibiotico contro il microrganismo.

Un altro vantaggio è l'abilità a rapidamente e direttamente diagnostica quali batteri rispondono a quali antibiotici. La resistenza a antibiotici può essere un problema devastante in ospedali ed in altri ambienti a dove le persone con gli organismi ed i sistemi immunitari già compromessi possono essere esposte ed essere infettate dalle quantità elevate sempre più dei batteri resistenti agli antibiotici. A volte questo provoca uno stato potenzialmente interno chiamato sepsi batterica, o la setticemia. Ciò è differente dalla sepsi virale che è stata discussa nell'ambito di COVID-19, sebbene gli scienziati dicano i loro punti seguenti comprenderanno la sepsi virale studiante.

Il trattamento della sepsi è provocatorio. Dare gli antibiotici pazienti di vasto-spettro, che sonda come una buona idea, non potrebbe aiutare e potrebbe rendere la situazione peggiore per il paziente seguente. Lasciando i batteri entrati in vicino contattano con gli antibiotici che non li uccidono soltanto li rendono più resistenti a quell'antibiotico e più difficili combattere la volta prossima.

La coltura dei tessuti del paziente e puntare l'antibiotico corretto per usare possono richiedere tempo che il paziente non ha, solitamente otto - 10 ore. Questo nuovo trattamento biodinamico permette che gli scienziati mettano i campioni batterici del paziente in una schiera delle capsule di Petri minuscole che contengono le sentinelle del tessuto e trattino ogni campione con un antibiotico differente. Facendo uso del doppler, possono notare rapidamente quali campioni batterici hanno cambiamenti metabolici drammatici. I campioni che fanno sono quei che abbiano reagito all'antibiotico -- i batteri stanno morendo, essendo sconfiggendo e battuto indietro dagli antibiotici.

“Quando trattiamo con gli antibiotici, i batteri non devono moltiplicare molto prima che comincino pregiudicare che le sentinelle del tessuto,„ Nolte ha spiegato. “Ci sono ancora troppo pochi batteri da vedere direttamente o misurare, ma cominciano pregiudicare come i tessuti si comporta, che possiamo individuare con il doppler.„

In di meno che la metà del tempo una cultura tradizionale e le prese di diagnosi, medici potrebbero dire quale antibiotico da amministrare, sostenendo le probabilità del paziente per il ripristino. I ricercatori hanno lavorato molto attentamente con l'ufficio delle fondamenta di ricerca di Purdue della commercializzazione della tecnologia per brevettare e concedere una licenza alle loro tecnologie. Pianificazione più ulteriormente esplorare se questo metodo funzionerebbe per i campioni di tessuto esposti alle celle patogene nonliving o alle spore secche e provare e trattare la sepsi 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.