_ Cercetare nouă arată că aranjarea bacteriilor în biofilme afectează sensibilitatea acestora la antibiotice

Bacteriile sunt în mod tradițional imaginate ca organisme unicelulare, răspândite puțin pe suprafețe sau suspendate în lichide, dar în multe medii adevăratul mod de creștere bacterian se află în grupuri lipicioase numite biofilme.

Formarea biofilmului poate fi utilă oamenilor – este parte integrantă, de exemplu, a producției de ceai kombucha. Dar este mai des problematică, deoarece face mai dificilă controlul creșterii bacteriene. Când celulele bacteriene produc un biofilm, acesta acționează ca un scut împotriva invadatorilor externi, făcând bacteriile mai tolerante la antibiotice.

Până de curând, cercetătorii au presupus că bacteriile erau aranjate oarecum aleatoriu în biofilme, în măsura în care aveau m-am gândit deloc la problema structurii biofilmului. Dar o nouă cercetare de la laboratorul profesorului de biologie Lars Dietrich de la Universitatea Columbia arată că bacteriile care formează biofilme au de fapt un aranjament foarte structurat în acele matrici slimy.

Descoperirea lor neașteptată ar putea deschide calea pentru dezvoltarea de noi medicamente care țintesc mai bine antibioticele. bacterii rezistente.

„Există un compromis yin-yang pentru bacteriile care formează biofilme, deoarece biofilmul protejează împotriva antibioticelor și a altor amenințări, dar împiedică și alimentele să intre și să alimenteze în sistem”, a spus profesorul. Lars Dietrich, autor principal al lucrării. „Această cercetare ne oferă o bază importantă pentru înțelegerea modului de a afecta aranjamentul celulelor bacteriene și pentru a evalua cum să le facem mai susceptibile la antibiotice.”

Studiul, publicat în revista PLOS Biology, detaliază cercetările efectuate în laboratorul profesorului Dietrich, condus de studenta absolventă Hannah Dayton. Lucrarea a analizat în mod specific un agent patogen important, comun, numit Pseudomonas aeruginosa.

Echipa a folosit microscopia electronică cu scanare și microscopia cu fluorescență asociate cu etichetarea celulelor pentru a-și desfășura cercetările. Ei au descoperit că celulele P. aeruginosa din biofilme sunt împachetate pe lungime și dispuse perpendicular pe substratul lor de creștere, materialul pe care trăiesc bacteriile și care conține substanța pe care o mănâncă pentru a supraviețui și a crește. Ei au descoperit, de asemenea, că mutațiile care modifică suprafața celulei bacteriene perturbă acest aranjament.

Când au testat efectele unui zahăr adăugat din exterior la un biofilm complet format, ei au observat că distribuția sa a fost afectată de biofilm. anatomie. Bacteriile mutante cu un aranjament celular dezordonat au fost mai sensibile la zahăr adăugat sau la antibiotice în anumite zone din biofilm, cunoscute și sub denumirea de subzone. În cele din urmă, ei au arătat că modificările în anatomia biofilmului schimbă locația activității metabolice de vârf în cadrul structurii.

Împreună, aceste observații indică faptul că microstructura biofilmului este o proprietate care poate fi reglată pentru a influența metabolismul subpopulațiilor bacteriene rezidente. și afectează supraviețuirea globală a grupului. Descoperirile au implicații pentru abordările noastre de tratare a infecțiilor cauzate de P. aeruginosa și alți agenți patogeni care formează biofilm.

Cercetarea a fost efectuată în colaborare cu grupurile de cercetare ale lui Wei Min, profesor de chimie din Columbia; Raju Tomer, profesor de biologie Columbia; Jasmine Nirody, profesor la Universitatea din Chicago; și Anuradha Janakiraman, profesor la Universitatea City din New York (CUNY).

„Dispunerea celulelor este în general un aspect subapreciat al formării biofilmului”, a spus Dayton. „Știm acum că permite bacteriilor din biofilme să-și controleze stările fiziologice și are consecințe asupra supraviețuirii lor în timpul tratamentului cu antibiotice.”

„Aceasta este o dezvoltare promițătoare pentru problema pernicioasă și în creștere a bacteriilor rezistente la antibiotice, ", a spus Dietrich.

(Fluierul)