توقف مقاومت آنتی بیوتیکی کمی کمتر بیهوده است –

کاربرد میکروسیال توسط یوسف شامو، زیست‌شناس رایس و تیمش، به سرعت باکتری‌ها را با غلظت‌های مختلف آنتی‌بیوتیک‌ها محصور می‌کند تا چگونگی تکامل آنها برای مقاوم شدن را تجزیه و تحلیل کند.

جزئیات در مجله American Chemical Society منتشر شده است بیماری های عفونی ACS.

Shamoo، متخصص در مطالعه باکتری‌های مقاوم به چند دارو، می‌گوید: «ایده استفاده از میکروسیال‌ها برای محصور کردن سلول‌ها جدید نیست؛ دستگاه‌های آزمایشگاهی روی تراشه زیادی در حال حاضر وجود دارد. کاری که ما انجام داده‌ایم این است که آن را در کشف نشانگرهای زیستی برای مقاومت آنتی‌بیوتیکی به کار می‌بریم.»

روش تثبیت شده برای مطالعه مقاومت شامل تغذیه آنتی بیوتیک ها در مقادیر تدریجی افزایش یافته به ویال های باکتری در محلول است. این نشان می‌دهد که چگونه برخی از میکروب‌ها مقاومت را تکامل می‌دهند، اما به نفع جهش‌یافته‌هایی است که سریع‌ترین رشد را دارند و کنترل سایر عوامل مانند اندازه جمعیت، تعداد نسل‌ها و فضایی که اشغال می‌کنند را دشوار می‌سازد، که همگی می‌توانند بر روند تکاملی تأثیر بگذارند.

قرار دادن سلول‌ها در ریز قطرات بر این محدودیت‌ها غلبه می‌کند و به محققان اجازه می‌دهد تا محیط خود را تنظیم کنند و به آنها اجازه می‌دهد مسیرهای تکاملی جدید را مطالعه کنند.

شامو گفت: “قطرات یک محیط کنترل شده است که در آن سلول ها در اکوسیستم خود رشد می کنند.” “این شبیه به چیزی است که وقتی زخمی در بدن شما ایجاد می شود، جایی که چند باکتری به جای میلیون ها در یک لوله آزمایش وجود دارد، اتفاق می افتد. ما فکر می کنیم این قطرات میکروسیال تقریب بهتری از مراحل اولیه عفونت هستند.”

او گفت که یک میلی لیتر از امولسیون باکتری/ داکسی سایکلین می تواند حاوی حدود 2.6 میلیون قطره باشد که هر کدام را می توان به عنوان یک بیوراکتور کوچک در نظر گرفت.

شامو می گوید: «فقط یک قاشق چای خوری از محلول برای تولید سریع، به معنای واقعی کلمه، حدود یک میلیون ریز قطره لازم است، در حالی که قبلاً ممکن بود از لیتر استفاده می کردیم. این به ما امکان می‌دهد تا مطالعات بسیار متراکم تکراری را انجام دهیم که وقتی محدود به لوله‌های آزمایشی هستید، امکان‌پذیر نیست.»

دستگاه‌هایی که توسط محقق فوق‌دکتری و نویسنده اصلی Seokju Seo و Saoirse Disney-McKeethen در مقطع لیسانس ساخته شده‌اند، قطرات پوشش‌داده‌شده با روغن را با اندازه‌های کاملاً مشخص تولید می‌کنند. سئو گفت: «ما اندازه قطرات را از طریق میکروکانال‌های حک شده روی ویفرهای سیلیکونی از طریق فوتولیتوگرافی کنترل می‌کنیم. سپس از ویفرهای اچ شده به عنوان اصلی برای قالب گیری دستگاه های پلیمری استفاده شد.

آنها برای آزمایش های اثبات مفهوم خود، باکتری تک سلولی اشریشیا کلی را در معرض مقادیر مختلفی از داکسی سایکلین قرار دادند تا شرایطی را که تحت آن باکتری ها در برابر آنتی بیوتیک رایج مقاومت ایجاد می کنند، تجزیه و تحلیل کنند.

هر آزمایش آزمایشی شامل یک پیکربندی از اندازه قطرات، تعداد باکتری ها و غلظت آنتی بیوتیک بود. پس از اجازه دادن به سلول ها برای تکثیر، ژنوم آنها توسط هیر مهتا، یک میکروبیولوژیست در آزمایشگاه Shamoo، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

دیزنی-مک کیتن گفت: “قطرات به دلیل سورفکتانت هایی که ما استفاده می کنیم نسبتاً محکم هستند و انسجام خود را برای بیش از 24 ساعت حفظ می کنند.” سپس می‌توانیم DNA را استخراج و جداسازی کنیم و آن را برای توالی‌یابی کل ژنوم ارسال کنیم.»

محققان خاطرنشان کردند که پلتفرم آنها نه تنها نوع تکاملی را که در مطالعات سنتی دیده می‌شود، بلکه مسیرهای ناشناخته قبلی مقاومت را که شامل تغییرات در مقیاس بزرگ در ساختار ژنومی سلول‌ها می‌شد، نشان داد.

با انجام آزمایش های اولیه، آزمایشگاه اکنون طیفی از میکروب ها را آزمایش می کند تا ببیند چگونه مقاومت آنها را تکامل می دهند. شامو گفت: “ما در حال گسترش باغ وحش خود هستیم تا سایر پاتوژن های سخت تر، از جمله گونه ای از E. coli را که می دانیم در بیمارستان ها بسیار خطرناک است، شامل شود.”

او گفت که این پلت فرم همچنین ممکن است برای تجزیه و تحلیل سریع و دقیق نشانگرهای زیستی و غربالگری نامزدهای دارویی، موضوع مطالعات در حال انجام در آزمایشگاه، مورد استفاده قرار گیرد.

نویسندگان مشترک این مقاله رامیا گانیگا پرابهاکار و شینهائو سانگ، دانشجویان فارغ التحصیل رایس هستند. شامو، پروفسور رالف و دوروتی لونی در علوم زیستی و معاون پژوهشی رایس است.

آژانس کاهش تهدیدات دفاعی (HDTRA1-15-1-0069) و موسسه ملی آلرژی و بیماری های عفونی (R01A1080714) از این تحقیق حمایت کردند.

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه رایس. نوشته اصلی توسط مایک ویلیامز. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.