Какие бактерии хорошие, а какие плохие

Какие бактерии хорошие, а какие плохие

Есть хорошие бактерии и есть плохие, а иногда они сосуществуют в рамках единого вида. Возьмём, например, синегнойную палочку, распространённые в почве и воде микробы. Эта бактерия создаёт колонии в больницах на медицинском оборудовании и преспокойно может жить в организме здоровых людей. Но для тех, у кого иммунитет ослаблен, она представляет опасность и может активироваться у пациентов с кистозным фиброзом, приводя к образованию толстого слоя слизи в лёгких.

Тем не менее, чтобы определить, является ли бактерия вредной, требуется выращивать культуры из образцов слюны или крови – это занимающая некоторое время лабораторная процедура. Исследователи из Массачусетского технологического института создали микрожидкостное устройство, способное ускорить мониторинг связанных с муковисцидозом и рядом прочих заболеваний бактериальных инфекций.

Разработанный микрофлюидный чип обладает крошечными каналами, по форме сходными с песочными часами. Через один конец каналов вводятся бактерии и ведётся наблюдение за процессом передвижения клеток от одного конца канала до другого. Метод, посредством которого клетки приводились в движение, носит название диэлектрофорез. При нём напряжение оказывает силовое влияние на частицу. В зависимости от внешней композиции или фенотипа клетки они либо проходят сквозь узкий участок канала или оказываются запертыми на входе.

Каллен Буйе, доцент факультета машиностроения в MIT, рассказывает, что реакция бактерий на напряжение служит «отпечатками пальцев» при определении их фенотипа. Фенотип же является ключом к тому, насколько опасной данная бактерия может оказаться.

«В пределах даже единого вида выделяются несовпадающие физические характеристики, происходящие от отдельных генов, влекущих различные уровни заболевания», говорит Буйе, возглавляющий лабораторию энергетики микросистемных инноваций. «Это знание способно помочь медикам назначать лекарства и фиксировать состояние здоровья пациента при протекании заболевания».


Буйе говорит, что внешняя поверхность клетки может много рассказать о её активности или, в случае бактерий, об их потенциальной опасности. Например, P. aeruginosa может демонстрировать волосовидные расширения на поверхности, которые помогают другим клеткам перебираться через их среду и образовывать большие, толстые плёнки слизи.

«У бактерий, которые вызывают болезни, множество событий происходят на внешней поверхности. Изменение её состояние служит индикатором того, насколько опасными они могут быть».

Для обозначения бактериальных подтипов команда изготовила чип миллиметровой толщины, на котором затем были вытравлены несколько крошечных каналов. В широкой части размер каждого канала составлял 500 мкм, приблизительно в пять раз больше ширины человеческого волоса. При сужении канала ширина уменьшалась до 50 мкм.

Какие бактерии хорошие, а какие плохие

Исследователи получили обычные штаммы P. aeruginosa, а также мутировавшие штаммы, у которых отсутствовали определённые гены, необходимые для создания опасных биоплёнок. Исследователи подают клетки в каждый канал с применением низкого напряжения. В результате электрическое поле было гораздо более интенсивным в самой узкой части каждого канала, создавая диэлектрофоретическую силу, которая отталкивает некоторые клетки, в зависимости от их фенотипа.

Исследователи обнаружили, что их устройство способно отличать доброкачественные клетки от тех, которые в большей степени способны к образованию биоплёнок. Специалистам ещё только предстоит испытание устройства с использованием реальных образцов: собранные бактерии добыты из чистых культур, а не из телесных жидкостей.

«Разработанное устройство сможет проводить анализ, который скажет, смещается ли бактерия в сторону опасных штаммов, или ещё нет? И, возможно, это определение произойдёт раньше, чем пациент начинает проявлять симптомы».

Разработчики полагают, что однажды будут созданы портативные, одноразовые системы для клинического использования, обеспечивающие быстрый результат без длительной работы лаборатории. Учёным часто приходится заниматься выращиванием бактериальных культур не один раз, пока они не разгадывают фенотип штамма, но из поколения в поколение бактериальные свойства могут изменяться.

Микрожидкостное устройство, напротив, не потребует трудоемкого культивирования и даст более точную картину того, как бактерии ведут себя в организме.
Другие статьи: