Новая платформа ускоряет изучение устойчивости бактерий к антибиотикам
Исследователи из Университета Райса разработали экспериментальную микрофлюидную платформу, которая ускоряет открытие механизмов, с помощью которых инфекционные бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам.
Суть метода
- Платформа быстро инкапсулирует бактерии в микрокапли с различными концентрациями антибиотиков, чтобы проанализировать, как они эволюционируют для выработки устойчивости.
- Метод описан в журнале ACS Infectious Diseases Американского химического общества.
Преимущества перед традиционным подходом
Традиционный метод (постепенное увеличение дозы антибиотика в пробирках с бактериями) имеет недостатки:
- Отдаёт предпочтение самым быстрорастущим мутантам.
- Затрудняет контроль факторов, влияющих на эволюцию: размер популяции, число поколений, занимаемое пространство.
Микрокапли преодолевают эти ограничения, позволяя тонко настраивать среду и изучать новые эволюционные траектории.
Ключевые особенности платформы
- Контролируемая среда: Каждая капля — это отдельная экосистема, что лучше моделирует ранние стадии инфекции (небольшое число бактерий в организме), чем миллионы клеток в пробирке.
- Высокая пропускная способность: Один миллилитр эмульсии может содержать около 2,6 миллиона капель-биореакторов. Для экспериментов требуется чайная ложка раствора вместо литров.
- Технология: Устройства, созданные аспирантом Сокджу Со и студенткой Сёршей Дисней-МакКитен, генерируют покрытые маслом капли чёткого размера с помощью микрофлюидных каналов, вытравленных на кремниевых пластинах методом фотолитографии.
- Анализ: После размножения клеток в каплях можно выделить ДНК для полногеномного секвенирования.
Результаты тестирования
В качестве доказательства концепции учёные подвергли одиночные клетки Escherichia coli воздействию доксициклина.
- Платформа выявила не только известные пути эволюции устойчивости, но и ранее неизвестные, связанные с крупномасштабными изменениями в геномных структурах клеток.
Дальнейшие планы