研究人員使用近戰(zhàn)技術(shù)拍攝細(xì)菌以竊取抗生素抗性基因
加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥微生物群創(chuàng)新中心的研究人員已經(jīng)確定了臨床相關(guān)細(xì)菌可能獲得抗生素抗性的機(jī)制,并提出了預(yù)測其傳播條件的模型。該研究結(jié)果發(fā)表在eLife最近的一篇論文中,該研究結(jié)果為理解,量化并有望打擊超級細(xì)菌的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
致病菌中抗生素耐藥性的傳播是一個(gè)主要的公共衛(wèi)生問題。其中最危險(xiǎn)的三種是不動(dòng)桿菌屬,它們在醫(yī)院環(huán)境中茁壯成長并且以驚人的速度快速獲得抗生素抗性基因。
“不動(dòng)桿菌所構(gòu)成的大部分威脅源于其通過水平基因轉(zhuǎn)移(HGT)獲得抗藥性的能力,”加州大學(xué)圣地亞哥分校生物學(xué)和生物工程學(xué)教授,該論文的首席研究員Jeff Hasty說。
HGT是細(xì)菌交換遺傳物質(zhì)的過程。不動(dòng)桿菌屬以非常高的速率進(jìn)行,這使得它們特別擅長抗生素抗性。
到目前為止,HGT尚未在不動(dòng)桿菌屬中直接觀察到 - 并且偶然觀察到它。
當(dāng)Robert Cooper作為博士后研究員加入Hasty實(shí)驗(yàn)室時(shí),他對利用藻類和細(xì)菌制造生物燃料感興趣。
“我正在尋找一個(gè)側(cè)面項(xiàng)目,并記得閱讀有關(guān)'捕食者'不動(dòng)桿菌的細(xì)菌,這些細(xì)菌參與肉搏作戰(zhàn)以殺死它們的獵物,”庫珀說。“他們這樣做是通過擠出一種類似于毒藥匕首的東西,并刺傷鄰近的細(xì)胞。”
好奇,Cooper獲得了一些“捕食者”細(xì)菌并將它們放在“獵物”大腸桿菌細(xì)胞旁邊。他給掠食者一只紅色,獵物是一種綠色熒光蛋白,這樣他就能在真人電影中分辨出來。“捕食者”細(xì)菌確實(shí)按預(yù)期殺死了大腸桿菌 - 但它們也開始變綠了!
這個(gè)視頻中的細(xì)胞正在一個(gè)微流體芯片內(nèi)生長 - 一個(gè)微觀的腔室,下面有一個(gè)通道,提供新鮮的營養(yǎng)物質(zhì),洗去多余的細(xì)胞。每個(gè)橢圓形是一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞。
這標(biāo)志著庫珀之旅的開始。
他將綠色熒光蛋白附加到抗生素抗性基因上,觀察到當(dāng)不動(dòng)桿菌殺死鄰近的大腸桿菌細(xì)胞時(shí),那些獲得綠色基因的細(xì)胞也吸收并摻入抗生素抗性基因(見視頻)。然后這些細(xì)胞能夠繁殖,形成耐藥的不動(dòng)桿菌菌落。
Cooper繼續(xù)建立一個(gè)模型,用于預(yù)測將被殺死的“獵物”細(xì)胞的數(shù)量,以及在不同條件下有多少“捕食者”細(xì)胞將通過HGT獲得抗生素抗性基因。
“該模型預(yù)測了抗生素抗性基因的攝取和摻入效率,”Cooper說。“我們希望它能有助于確定抗生素耐藥性可能傳播的條件,這可以幫助我們專注于最重要的預(yù)防領(lǐng)域。”
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