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      用于跟蹤單個細菌細胞的芯片實驗室
      
			
      
				2019-04-29 10:44:18
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      巴塞爾大學Biozentrum的研究人員與德累斯頓馬克斯普朗克研究所的研究人員一起，建立了一個新的芯片實驗室，配有自動分析軟件。正如他們在Nature Communications報道的那樣，這種集成設置可用于研究單個細菌細胞中的基因調(diào)控，以響應動態(tài)控制的環(huán)境變化。
      

      用于跟蹤單個細菌細胞的芯片實驗室
      

      它幾乎不比火柴盒大，但在這個芯片上還有一個實驗室。單個細菌細胞生長在約2000個直徑千分之一毫米的通道中，并且可以由巴塞爾大學Biozentrum的Erik van Nimwegen教授的研究人員詳細研究。通過在較短的時間間隔記錄成千上萬顯微圖像，個別大腸桿菌的許多代的精確生長和行為的細菌可以在幾天內(nèi)被跟蹤。
      

      生成的大量原始數(shù)據(jù)會自動進行分析，并通過名為MoMA的新圖像分析軟件進行精確量化。該軟件是與德累斯頓馬克斯普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所的Gene Myers教授的科學家合作開發(fā)的。
      

      用于分析單細胞反應的微流體裝置
      

      使用新系統(tǒng)，研究人員現(xiàn)在可以準確研究在不斷變化的環(huán)境條件下如何在單細胞中調(diào)節(jié)基因。通過這種方式，他們不僅可以深入了解基因調(diào)控過程，還可以了解細菌對不同環(huán)境的適應性反應的多樣性。
      

      例如，有可能研究個體細菌細胞如何對突然接觸抗生素做出反應：它們是否死亡，停止生長，或者只是繼續(xù)分裂而不受干擾。還可以觀察抗生素對細胞的增加作用持續(xù)時間。這對于理解為什么抗生素并不總能殺死所有病原體非常重要。
      

      “通過微流控芯片，我們也可以回答，細菌如何相互溝通，它們?nèi)绾螒獙毫蚣毦甑年P系是否在適應策略中發(fā)揮作用，”van Nimwegen說。“這種單細胞分析非常重要，因為整個細胞群落的測量通常會產(chǎn)生誤導，因為單個細胞的所有異質(zhì)性都被平均化了。”
      

      細胞記憶對于快速適應很重要
      

      研究人員使用基因調(diào)控模型系統(tǒng)Lac-Operon證明了芯片實驗室的效率。“我們使用綠色熒光蛋白來觀察大腸桿菌對葡萄糖到乳糖等交替營養(yǎng)變化的反應.Lip-Operon已經(jīng)研究了50多年了，我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)了新的重要特性。單細胞分辨率，“van Nimwegen說。
      

      在第一輪中，細菌轉換為乳糖周轉時間滯后。然而，從葡萄糖到乳糖的重復轉換導致細胞更快適應，因為它們開始更早地生長。“令人驚訝的是，遺傳相關細胞的滯后時間相似，這表明細菌保留了對其祖先行為的記憶。”
      

      該系統(tǒng)適用于廣泛的應用。有關芯片設計和實驗的所有相關信息，用于圖像分析的MoMA軟件以及本研究中獲得的原始數(shù)據(jù)均可在線公開獲取。
      
			

			
        
      
			
      
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