Учёные приблизились к предотвращению бактериальных инфекций на имплантированных медицинских устройствах

Новаторское исследование австралийских учёных раскрыло новые детали о том, как опасные для жизни бактерии колонизируют медицинские устройства, имплантированные в тело человека.

Эти открытия могут помочь в борьбе с устойчивыми к антибиотикам инфекциями, которые развиваются в сообществах микроорганизмов, прикрепляющихся к поверхности, — так называемых биоплёнках.

Биоплёнки представляют серьёзную угрозу для здоровья людей и животных, поскольку они печально известны своей устойчивостью к лечению антибиотиками и иммунной защите. Они ответственны за многие хронические и повторяющиеся инфекции вокруг имплантированных медицинских устройств.

Исследование, опубликованное в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) под руководством доцента UTS Синтии Уитчёрч, использовало передовые методы микроскопии, включая систему визуализации нового поколения OMX Blaze, и сложный компьютерный анализ для изучения распространения бактериальных биоплёнок. В команду также входят исследователи из института ithree UTS, Школы математических наук UTS, Университета Монаша, Мельбурнского университета и CSIRO.

Изучая бактерию Pseudomonas aeruginosa — патоген, вызывающий респираторные заболевания и часто инфицирующий такие устройства, как катетеры, — команда выяснила, как координируются движения отдельных клеток и как формируются сложные сети взаимосвязанных "тропинок" во время расширения биоплёнки.

Исследователи обнаружили, что группы бактерий создают и мигрируют по "борозде" на поверхности — подобно протоптанной тропе через поле. Команда также выяснила, что внеклеточная ДНК (eDNA) действует не как кодирующая молекула, а как структурный "канат", помогающий направлять движение бактерий.

Фактически был обнаружен "дорожный" механизм, подобный сигнализации на железнодорожных путях, обеспечивающий плавный поток бактериальных клеток к фронту расширяющейся биоплёнки. eDNA также действовала как клей, связывая группы бактерий в "бульдозеры", которые прокладывали эти борозды.

Институт ithree UTS является пионером в использовании 3D SIM микроскопии сверхвысокого разрешения OMX для углубления понимания инфекционных заболеваний. Это первая в мире коммерческая площадка для системы визуализации сверхвысокого разрешения DeltaVision OMX Blaze нового поколения, способной захватывать изображения взаимодействий микроорганизмов с живыми клетками в реальном времени.